Populärvetenskaplig beskrivning av forskning på IT-institutionen

Institutionen för informationsteknologi (IT) bedriver utbildning och forskning inom datavetenskap och informationsteknologi i bred bemärkelse. Vi behandlar en rad ämnen − från konstruktion av datorsystem, programmering av datorer, lagring och hantering av data − till informationsutvinning och metoder för användning av datorer i olika sammanhang. Här hittar du ett axplock av våra forskningsområden.

 

Den automatiserade framtiden

Vid institutionen för informationsteknologi bedrivs forskning om hur tekniska system effektivt och säkert kan automatiseras i olika sammanhang, men också om vad människans roll bör vara och hur vi behåller kontrollen över system som till stor del är automatiserade.

En pilot som befinner sig i en nödsituation på hög höjd har i bästa fall flera minuter på sig att reagera och lösa problemet, medan en förare av en bil eller lastbil bara har några få sekunder att undvika allvarliga olyckor på vägarna. Även om autopiloter har använts inom flyget under lång tid - har de ännu inte blivit lika vanliga inom bilindustrin. För att automatiserade bilar ska bli verklighet krävs avancerad teknik, välfungerande system för automation och en välutformad interaktion mellan människa och teknik. Om en kritisk situation uppstår som det automatiserade systemet inte kan hantera, måste en människa vara redo att ta över kontrollen

Vid vår institution utvecklas teknik och kunskap som möjliggör ökad automatisering av exempelvis lastbilar, industrirobotar och tågtrafik. I forskningsarbetet ingår utveckling och tillämpning av teorier och metoder såväl för att säkerställa att automatiseringen fungerar som för att förstå hur människan effektivt och säkert kan hantera automatiserade system.

När automatiserade och tekniska system fungerar som de ska, uppstår andra frågor. Om föraren i framtidens bil sällan kör själv utan bara knappar in en destination och trycker på start, hur kan föraren då agera i en nödsituation och undvika en olycka? Hur bör framtidens körprov utformas om föraren endast har en roll i situationer som autopiloten inte klarar av? För yrkesgrupper som piloter och kärnkraftsoperatörer är simulatorutbildning avgörande för att hantera kritiska situationer. Kanske borde liknande krav gälla för yrkeschaufförer, eller till och med för alla med körkort?

Mer om vår forskning inom detta område

Big Data

Hur kommer det sig att butikskedjan du brukar handla hos ger dig erbjudanden om barnblöjor innan ditt barn har hunnit födas? Eller att din favoritsökmotor ofta föreslår det du tänkt söka på när du knappt har börjat skriva? Informationsutvinning i stora datamängder, det som populärt kallas för Big data, gör det möjligt.

Big data

Det som gör det möjligt för en dator att räkna ut vad som händer i ditt liv eller vad du är intresserad av utifrån det du köper i en butik eller börjar skriva in i ett sökfält − är det grundläggande antagandet att du är precis likadan som alla andra. Genom att jämföra dig med andra och använda avancerade analyser kan vi dra nytta av forskning och utveckling inom datalagring, algoritmer och snabbare beräkningar

Vid institutionen för informationsteknologi sker forskning dels på de tekniska aspekterna av storskalig informationsutvinning, men också på etiska frågor som följer av att vi nu kan göra analyser som många upplever som inkräktande eller kränkande. Att en butik kan ?veta? att någon i din familj är gravid på grund av förändringar i vilka varor du handlar är bara ett sådant exempel.

Det finns dock gott om tillämpningar där fördelarna med att effektivt kunna analysera stora mängder data är tydliga. Vår förmåga att följa och analysera klimatförändringar, global folkhälsa och samhällsutveckling är ett par exempel. Utvecklingen går väldigt fort och vad som kommer att bli möjligt att göra inom bara tio års tid är svårt att spekulera om.

Läs mer om vår forskning här

  • Forskning om hur datorerna som utför hanteringen ska konstrueras och programmeras sker inom centrumbildningen UPMARC
  • Vår DCA Research Group är en tvärvetenskapligt arena för forskare som är intresserade av storskaligt distribuerad och dataintensiv databehandling.
  • Uppsala University Information Laboratory (InfoLab) utvecklar metoder för data mining för att analysera stor (och mänskligt genererad) online-data. Gruppen är ansvarig för avancerade kurser och forskarutbildning inom Data Mining och nätverksanalys.

Hållbar utveckling

Hur kommer det sig att en femton år gammal mobiltelefon klarar sig i en vecka utan laddning medan en modern smartphone knappt klarar sig genom en dag? Anledningarna är flera, som den jämförelsevis stora och ljusstarka skärmen, men den kanske främsta är att det går att göra så mycket mer med en smartphone än med en gammal mobiltelefon, vilket leder till att den förbrukar betydligt mer ström.

Men i takt med att mobiltelefonerna har blivit snabbare har också komponenterna i dem blivit mer strömsnåla. Att utföra en beräkning kostar idag betydligt mindre ström än tidigare, men istället gör vi oerhört många fler beräkningar. Ett annat sätt att angripa problemet med sinande batterier är därför att effektivisera mjukvaran i mobiltelefonerna så att färre beräkningar krävs för att driva alla appar och funktioner vi har vant oss vid.

Att minska antalet nödvändiga beräkningar leder dock inte bara till bättre batteritid i våra mobiltelefoner. De stora datacenter som ansvarar för att leverera tjänster över Internet såsom våra sociala medier, tv- och datorspel samt direktuppspelning av film och musik genomför så många beräkningar att den mängd värme som genereras av alla datorer skulle kunna stå för uppvärmningen av varmvatten till närliggande städer, om den effektivt kunde tas om hand. Istället behöver ännu mer energi förbrukas för att kyla ner dessa center. Vid institutionen för informationsteknologi bedrivs såväl forskning om hur datorkomponenter kan konstrueras för att bli mer strömsnåla som hur mjukvara kan bli mer effektiv och kräva färre beräkningar.

Denna typ av forskning är viktig inte bara då den leder till effektivare datorer, utan också då detta i ett större perspektiv innebär att våra datorer lämnar ett mindre avtryck på vår miljö och vårt klimat när mindre el behöver produceras för att försörja oss och våra datorer med ström.

Medicinsk IT

Inom sjukvården, precis som i många andra delar av vårt samhälle, har användningen av informationsteknologi vuxit kraftigt och visar inga tecken på att avstanna. Patienter kan idag läsa sina journaler via Internet, läkare kan med hjälp av robotar utföra titthålsoperationer från andra sidan jordklotet och miljontals celler kan på kort tid analyseras med hjälp av beräkningskluster i sökandet efter effektiva läkemedel mot cancer.

I dag kan kirurger planera sina operationer genom att själva känna på och flytta runt skelettdelar i ett datorprogram baserat på röntgenbilder av patienter med komplicerade frakturer, där bitar av skelettet har lossnat eller till och med saknas. På detta sätt kan de skapa sig en tydligare bild av hur operationen behöver gå till, i vilken ordning de olika bitarna bör sättas tillbaka, för att minska risken för komplikationer och behovet av ytterligare operationer. För att kunna klämma och känna på objekt som egentligen bara finns i en dator behöver den så kallade haptiska informationen, det som ger oss upplevelsen av att ett föremål har en tyngd, mjukhet, yta, mm överföras till användaren. Teknik och mjukvara för att göra detta, som i exemplet ovan, är ett av de områden där forskning och utveckling sker vid institutionen för informationsteknologi.

Inom sjukvården skapas, används och lagras väldigt mycket information i form av bilder, allt från bilder på enskilda celler i mikroskop till röntgenbilder av en hel människa. Att tolka innehållet i dessa bilder kan dock vara svårt, även för en erfaren läkare. Detta kan till exempel bero på att bilden innehåller information som det mänskliga synsinnet inte kan uppfatta men som en dator kan identifiera och förstärka åt oss, eller att det rör sig om så många bilder att det skulle ta flera år för en människa att gå igenom och analysera dem manuellt. Vid institutionen för informationsteknologi bedrivs forskning som syftar till att med hjälp av datorer automatisera behandlingen av bilder så att de blir enklare att tolka för människor, eller förenkla och drastiskt snabba upp analyser som tidigare har behövt göras för hand.

Den ökande användningen av informationsteknologi inom vård och omsorg medför att personalen sällan är långt ifrån ett tekniskt system, och att de spenderar allt större del av sin tid framför en dator. För många läkare och sjuksköterskor upplevs detta som ett problem när det medför att de inte kan spendera lika mycket tid med sina patienter. Vid institutionen för informationsteknologi sker forskning i samarbete med sjukvården om hur deras IT-system kan göras effektivare och mer användbara, så att sjukvårdspersonalen kan utföra sina datorbundna uppgifter smidigare och snabbare gå vidare till uppgifter där personalen upplever att de gör större nytta för patienten.

  • Under rubriken Medicin och hälsa har vi samlat vår forskning.
  • BiomedIT är en samverkande forskningsgrupp (en så kallad "forskningsarena") som driver en rad olika projekt inom området biomedicinsk informationsteknologi.

Räkna rätt

Typiska matematiska modeller för fysikaliska processer kräver att numeriska metoder utvecklas. Detta görs vanligtvis genom att approximera en kontinuerlig upplösning med en ändlig diskret detaljnivå och genom att ersätta oändliga beräkningsprocesser med ändliga. Dessa approximationer kan sedan implementeras på datorer så att ett användbart resultat slutligen kan tas fram. Vår forskning handlar om hur bra den numeriska metoden matchar den ursprungliga matematiska modellen och hur den ska modifieras så att den blir så effektiv som möjligt.

 

Räkna snabbt

Vissa beräkningsproblem, som klimatsimuleringar, tar lång tid för att de är så stora i termer av antal beräkningsoperationer och mängden data. Andra problem, som att testa många olika slumpmässiga mutationer av DNA, tar lång tid för att man beräknar många gånger. I båda fallen är det önskvärt att effektivisera beräkningarna. Ett sätt att räkna snabbare är att låta flera datorer samarbeta. Vår forskning är att hitta de bästa sätten att programmera, så att varje dator löser en del av problemet och kommunicerar med de andra där det behövs, för att till slut få fram hela svaret.

 

Räkna ut

Simuleringar på datorer tillhör de mest användbara verktygen för att förstå världen omkring oss och göra teknologiska förbättringar. Från den atomära till den kosmiska skalan kan fysikaliska processer beskrivas med matematiska modeller. Genom att programmera en dator för dessa modeller kan vi simulera verkligheten och därigenom förstå den bättre. Vårt arbete innebär att vi utvecklar matematiska och beräkningstekniska verktyg för att lösa de svåraste och viktigaste problemen inom ingenjörsvetenskap, livsvetenskap, finans, klimatvetenskap och mer.

 

Räknelärande

För att kunna beräkna (rätt och snabbt) lär sig våra studenter om matematiska modeller, numeriska metoder och programmering. Vi använder studentaktiverande undervisningsformer, där studenterna ges praktiska erfarenheter innan det teoretiska stoffet formellt introduceras. Vår ämnesdidaktiska forskning handlar om hur studenter lär sig begrepp och praktiska färdigheter inom ämnet, samt på vilket sätt utbildningen kan påverka hur de relaterar till ämnet.

 

Sakernas internet

Du blir uppringd av primärvården, de har noterat en förändring i ditt allmäntillstånd och din läkare vill nu ta in dig för provtagning. I ditt armbandsur, dina kläder och i din mobiltelefon sitter nämligen sensorer som kontinuerligt övervakar din kroppstemperatur, din andning, din puls och till och med din balans. Dessa kommunicerar med sjukvårdens system som efter att ha analyserat dina data i sin tur har uppmärksammat primärvården. För ett par år sedan vore detta science fiction, men inte nu längre.

Att allt fler saker i vår omgivning är uppkopplade till Internet, en trend som kallas Sakernas Internet, möjliggör att vi kan få allt mer detaljerad information om vad som händer runt omkring oss, och med oss, och samtidigt dela denna information med världen. Tidigare har detta varit praktiskt omöjligt då de sensorer som samlar in all data inte har varit tillräckligt små och strömsnåla, och inte heller de komponenter som sköter kommunikationen mellan sensorerna och andra tekniska system.

Moderna mobiltelefoner innehåller en växande uppsättning sensorer som samlar in information som kan användas för en mängd olika ändamål. Vid institutionen för informationsteknologi sker forskning på hur dessa kan utnyttjas för att till exempel förstå hur vintertrötthet är kopplat till våra mörka vintrar eller hur patienter i behov av rehabilitering kan utföra balansövningar i hemmet. Tekniken i sensorerna och hur de kommunicerar med varandra är ett annat aktuellt forskningsområde där forskare vid institutionen undersöker och utvecklar metoder och kunskap för att effektivt kunna skapa sensornätverk där flera sensorer samarbetar för att tillsammans kunna ge oss ännu bättre information.

I takt med att ny teknik och kunskap utvecklas växer möjligheterna och sensorer som vi bär med oss är bara ett av alla tillämpningsområden. Sensorer i våra hem kan möjliggöra effektivare uppvärmning och energianvändning, i våra bilar kan de bidra med information som hjälper oss att undvika trafikstockningar och därigenom också till minskade utsläpp och lägre risk för olyckor. Genom våra olika forskningsprojekt bidrar institutionen för informationsteknologi såväl till att driva teknikutvecklingen framåt som att hitta och utforska dessa nya tillämpningsområden.

Senast uppdaterad:

FÖLJ UPPSALA UNIVERSITET PÅ

facebook
instagram
twitter
youtube
linkedin