SEMINAR I NATURVITENSKAP - Våren 2007

Torsdagsseminarene holdes vanligvis på torsdager (!) og finner sted i rom A – 204, kl. 14.15

18. januar - Kristin Grøsvik, UiS

Hva er gener og hvordan fungerer DNA?

Alt som lever er bygd opp av celler, og inne i cellene finner man arvematerialet. Arvematerialet består av gener, og disse genene er satt sammen på samme måte i alle former for liv; alt fra bakterier og fisk, til insekter og mennesker. De genetiske kodene forteller cellenes egenskaper. For eksempel i en plante skal det lages nye blader og blomster, og i et menneske lages det for eksempel blodlegemer og negler.

Arvestoffet består av DNA-molekyler som egentlig er lange tråder med kjemiske bokstaver. DNA-bokstavene i alle cellene inneholder koder på alt som må til for å lage deg. Til sammen er det omtrent 140 000 koder, og hver slik kode kalles et gen. Proteiner er ”kroppens byggesteiner” og er satt sammen av en lang rekke aminosyrer (gener). For å lage et protein må det minimum til ca 20 aminosyrer.

I dette foredraget vil jeg fokusere på DNA og gener, funksjon og anvendelse.

1. februar - Ole Didrik Lærum, UiB

Kroppens klokker

Helt siden oldtiden har det vært kjent at det foregår sykliske variasjoner i planter og dyr, og allerede på 1700-tallet ble det vist at visse blomster viser døgnvariasjoner i åpning og lukking av kronbladene. Disse variasjonene vil fortsette i lengre tid, selv når blomstene settes i stummende mørke. I nyere tid har det vært gjort omfattende studier på mennesker under total isolasjon, hvor døgnvariasjonene vil fortsette, men etter hvert bli noe langsommere enn jorddøgnet. Observasjoner av sykliske variasjoner i alt levende liv, fra encellete organismer til mennesker, i alle typer vev og organer har ført til at man oppfatter slike svingninger som en dynamisk likevektstilstand i kroppen. Likevel har det vært uklart om slike rytmiske svingninger skyldtes regelmessig tilbakevendende ytre impulser, f. eks. lys og varme, eller om det var uavhengige indre svingninger i celler og organer.

I 1980-årene oppdaget en at nervekjernen nucleus suprachiasmaticus midt i hjernen og corpus pineale – konglelegemet- lengre baktil representerte et overordnet koordinerende system for tidsregulering i kroppen. Dette førte til en helt ny forståelse av at rytmiske svingninger i kroppen var sentrale for å oppretteholde likevekt i organene. Et tiår etter ble egne klokkegener identifisert i ulike dyrearter. De koder dels for hemmende dels stimulerende proteiner for avlesning av andre gener i cellen (transkripsjonsfaktorer). På den måten oppstår en tidsregulering i cellen som blant annet har ansvar for rytmiske svingninger i cellens funksjoner. Alle celler inneholder slike klokker, og den sentrale styringen fra hjernen koordinerer dem.

Rytmiske svingninger finner vi i praktisk talt alle kroppsfunksjoner , og kunnskaper om dem har fått praktisk betydning i medisinen. Det gjelder både i diagnostikk og behandling av sykdommer.

Forskergruppen på Gades Institutt har i flere år arbeidet med å kartlegge biologiske klokker i stamceller, og spesielt i beinmargen. Klokkegenene varierer i aktivitet med døgnet og ser ut til å ha betydning for å regulere stamcellenes funksjoner. I cellekultur vil døgnsvingninger i klokkegenene etter hvert opphøre, men ved ytre påvirkninger kan de settes i gang igjen. På den måten ser det ut til at biologiske klokker kan både stoppe, og de kan settes i gang igjen på nytt.

15. februar - Morten Tengesdal, UiS

Kalman-filteret: Prosessinnsyn i praksis

For å kunne styra ein prosess treng me informasjon om kva tilstand prosessen er i til ei kvar tid. Viss prosessen f.eks. er eit skip, er tilstanden gitt av mellom anna kurs og posisjon. Løpande prosessinformasjon kan me få vhja. sensorar av ulike slag, men informasjonen kan ha for låg presisjon og er i mange tilfelle ufullstendig. I tillegg kan det vera at fleire sensorar gir informasjon om same tilstandsvariabelen, og ein har då behov for å kobla dette saman på rett måte (”sensor fusion”).

Ved å la ein dynamisk matematisk modell prediktera prosesstilstanden og kombinera dette med måledata, kan ein få meir presise tilstandsestimat. I tillegg kan ein under visse vilkår få estimat av tilstandsvariablar som ikkje blir direkte målte vhja. sensorar. Dette blir kalla indirekte måling eller mjukmåling (”soft sensing”). Den matematiske modellen er vanlegvis i form av eit sett 1.ordens differsiallikningar, ein såkalla tilstandsrommodell. Kalman-filteret (KF) er ein optimal mjukmålar og kan køyrast som ei rekursiv algoritme i ein datamaskin. KF gir då løpande eller sanntids estimat av prosesstilstanden. Rudolf Emil Kalman blei født i 1930 og publiserte grunnlaget for dette filteret i 1960. Kalman-filteret kom raskt i praktisk bruk og er i dag ein sentral del av mellom anna navigasjonssystem og større prosesstyrings- og overvakingssystem.

Foredraget vil omhandla
  • grunnlaget for filteret
  • litt om bruksområde
  • litt historie
  • eit konkret eksempel: enkel KF-basert tilstandsestimator for skip

8. mars - Malcolm Kelland, UiS

Prevention of gas hydrate plugging in the oil industry - From anti-freeze to fish proteins and beyond

In contrast to being a huge potential source of natural gas, gas hydrates are a nuisance to the oil and gas industry. They are ice-like solids that contain water and natural gas and can form at temperatures as high as 30oC under pressure. If formed, gas hydrate plugs can shut down drilling operations, oil or gas production pipelines or processing equipment, both on and offshore. Potential gas hydrate plugging has been identified as the number one problem facing development and production from deepwater fields.

There are several ways to protect against gas hydrate plugging which will be described in the presentation. However, focus will be put on a relatively new chemical technique known as Low Dosage Hydrate Inhibitors (LDHIs), which is the author’s main research interest. The story of LDHI development starting from curious experiments with certain fish proteins to the current status as a multi-million dollar industry will be presented. UiS’s and IRIS’s own contributions to LDHI technology will also be discussed.

22. mars - Randi Holmestad, NTNU

Nanoskala materialkarakterisering ved hjelp av TEM

Nanoteknologi gir løfter om sterkere og mer effektive materialer, raskere computere og renere miljø. En stor utfordring er å kontrollere framstilling og forstå materialer på atomær skala. En av de mest sentrale teknikkene for å studere materialer i denne størrelsesordenen er transmisjonselektronmikroskopi (TEM). Om vi forstår sammenhengen mellom materialenes egenskaper og hvordan de er bygd opp på atomnivå, er det mulig å skreddersy materialer med ønskede egenskaper. Foredraget vil gi eksempler på forskning som er gjort innen feltet ved NTNU og SINTEF i Trondheim - fra aluminiumslegeringer via solceller til hydrogenlagring og ferroelektriske tynnfilmer og nanostaver.

19. april - Kjell Hausken, UiS

Spillteori og Risikoanalyse

Konvensjonell operasjonsanalyse, risikoanalyse, pålitelighetsteori, og sannsynlighetsteori har den begrensning å anta spill mot statiske, fikserte, og uforanderlige faktorer som er eksogent gitt. Det er behov for å betrakte spill mot adaptive, strategiske, optimiserende, dynamiske aktører. Foredraget starter med de enkleste spill. Fangens dilemma, battle of the sexes, chicken spill, koordineringsspill. Trusler mot infrastrukurer skyldes natur, teknologi, og intensjonelle aktører. Betydningen av intensjonelle aktører ble synliggjort 11. september 2001. En infrastruktur er analysert bestående av komponenter (mål, targets) i parallell, serie, koblet (interlinked), avhengige (interdependent), og uavhengige. Forsvarer av infrastrukturen, og multiple angripere, tilpasser seg hverandre ved å velge optimale defensive og offensive investeringer for hver komponent. Forsvarer ønsker funksjonalitet. Angriper ønsker dysfunksjonalitet. Infrastrukturens funksjonalitet avhenger av den relative investering i forsvar versus angrep for hver komponent, samt hvorledes komponentene er koblet sammen. Velkommen til foredraget.

Conventional operations research, risk analysis, reliability theory, and probability theory are limited by assuming play against static, fixed and immutable factors which are exogenously given. Population explosion, increasing complexity, and especially the terror threat prominent after the September 11, 2001 attack reveal that play occurs against adaptable, strategic, optimizing, dynamic agents with known or unknown preferences and beliefs that may or may not coincide with our own. The lecture starts with the simplest games; prisoner's dilemma, battle of the sexes, chicken game, coordination game. There are three requirements for a game-theoretic analysis: First, at least two players. Second, at least one player has a strategy set of at least two strategies. Third, the payoff to each player depends on the combinations of strategies chosen by all players. Game theory received the Nobel prize in economics in 1994 (John Harsanvi, John Nash, Reinhard Selten) and 2005 (Robert J. Aumann, Thomas C. Schelling). Threats against infrastructures emerge from nature, technology, and humans. No targets and no methods of operation are out of bounds. Strategic attackers go for targets with economic, human, and symbolic value. The strategic decisions for the defender (attackers) are how much to allocate to defense (attack), how to allocate investments across targets, and what kinds of defense (attack) are suitable. Operations research and reliability theory have traditionally been used to solve the defender’s optimization problem. A typical focus has been on hardening targets. Some research applying game theory considers isolated targets. For multiple targets one strand of literature associates one defender with each target. Conflicts then arise in series, parallel, and summation systems over which player(s) prefer(s) to incur the cost of risk reduction. Individual strategies at the subsystem level generally conflict with collective desires at the system level. Another strand of literature lets one defender defend an entire system. The defender minimizes the success probability, and expected damage, respectively, of an attack. The success probability depends on the resources expended by the defender to strengthen each target. The probability of an attack has in earlier research been assumed to be exogenously given. The lecture introduces a conceptually new way of thinking. One strategic defender and arbitrarily many fully strategic attackers are assumed. The external threat is neither static, fixed, nor immutable. An arbitrarily complex system or infrastructure is considered with targets that are in parallel, in series, interlinked, interdependent, and independent. The defender and attackers adapt to each other optimally choosing defensive and offensive investments for each target. The functionality or successful operation of each target depends on the relative investments in defense versus attack. The functionality of the system depends on how the targets are joined together. The defender seeks functionality of the system while the attacker seeks non-functionality.

3. mai - Mohsen Assadi, UiS

Gas turbine development and its monitoring

Gas turbines are the high-tech machines used as jet engines in military airplanes as well as in private aviation. Gas turbines are also used as prime movers in industrial application for mechanical drive and for power generation. The latest development of gas turbines in the field of power generation has resulted in high efficiencies and low emissions, thanks to very sophisticated solutions like cooled blades of single crystal, active clearance control and so on. The drawback of this development is sensitive and costly components and subsystems. Increased availability and reduced maintenance cost of gas turbine plants requires continues monitoring.

There are various methods and techniques available for plat monitoring. One of the promising methods for development of monitoring tools is Artificial Neural Networks (ANN). ANN is a data driven method for modelling and monitoring with learning capability. Based on real plant data one can develop monitoring tools based on ANN, fast enough for online monitoring applications and early warning system. This presentation gives a brief background to gas turbine development and an introduction to ANN-based monitoring tools.




Kåre Jørgensen og Jan Terje Kvaløy
Topic attachments
I Attachment Action Size Date Who Comment
Assadi.pdfpdf Assadi.pdf manage 15.2 K 2009-01-19 - 12:39 TheodorIvesdal Gas turbine development and its monitoring
Hausken.pdfpdf Hausken.pdf manage 49.3 K 2009-01-19 - 12:37 TheodorIvesdal Spillteori og Risikoanalyse
Holmestad.pdfpdf Holmestad.pdf manage 13.2 K 2009-01-19 - 12:36 TheodorIvesdal Nanoskala materialkarakterisering ved hjelp av TEM
Kelland.pdfpdf Kelland.pdf manage 11.4 K 2009-01-19 - 12:36 TheodorIvesdal Prevention of gas hydrate plugging in the oil industry: From anti-freeze to fish proteins and beyond.
Kristin.pdfpdf Kristin.pdf manage 11.9 K 2009-01-19 - 12:34 TheodorIvesdal Hva er gener og hvordan fungerer DNA?
Larum.pdfpdf Larum.pdf manage 13.8 K 2009-01-19 - 12:35 TheodorIvesdal Kroppens klokker
Tengesdal.pdfpdf Tengesdal.pdf manage 13.0 K 2009-01-19 - 12:35 TheodorIvesdal Kalman-filteret: Prosessinnsyn i praksis
pcisa3v8.pdfpdf pcisa3v8.pdf manage 248.7 K 2009-01-19 - 12:38 TheodorIvesdal Bakgrunnsartikkel 2
sdasprs3.pdfpdf sdasprs3.pdf manage 578.5 K 2009-01-19 - 12:38 TheodorIvesdal Bakgrunnsartikkel 1
Topic revision: r4 - 2009-01-28, TheodorIvesdal
 

This site is powered by FoswikiCopyright © by the contributing authors. All material on this collaboration platform is the property of the contributing authors.
Ideas, requests, problems regarding Foswiki? Send feedback