Titta

UR Samtiden - Future friday

UR Samtiden - Future friday

Om UR Samtiden - Future friday

Föreläsningar från Future Friday 2014, om ny och framtida teknik. Föreläsningar om bland annat big data, den mobila utvecklingen, sociala medier, miljövänliga kommunikationssystem och elektronikforskning på Venus. Inspelat den 7 mars 2014 vid Institutionen för data- och systemvetenskap i Kista, Stockholm. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Till första programmet

UR Samtiden - Future friday : Vad hoppas vi på att hitta på Venus?Dela
  1. Jag tänkte försöka svara på varför
    vi ska skicka elektronik till Venus.

  2. Det korta svaret är att ingen
    människa skulle överleva 460 grader.

  3. Det långa svaret
    behöver jag förklara steg för steg.

  4. Varför ska vi över huvud taget
    utforska Venus?

  5. Jag ska berätta om tidigare
    landningar på den här planeten.

  6. Sen kommer frågan "Vad händer
    när elektroniken blir 460 grader?"

  7. Därmed ska jag leda fram till varför
    kiselkarbid är lösningen på det hela.

  8. Till sist ska jag berätta vad som
    skulle kunna ingå i en Venuslandare.

  9. Venus är vår närmaste planet. Mycket
    handlar i Nasas rapportering om Mars.

  10. Dit skickar man små bilar. Men Venus
    ligger närmare och är mer lik jorden.

  11. Den har ungefär samma storlek.

  12. Den har en kärna av smält sten precis
    som jorden, så det finns vulkaner.

  13. Den har också en atmosfär.
    Det har inte Mars.

  14. Men den är minst känd av planeterna,
    och det beror mycket på atmosfären.

  15. Den här atmosfären
    har ett tryck på 92 bar.

  16. Det är ungefär det tryck man får
    1 000 meter under vattnet.

  17. Redan här blir det tufft
    att skicka en människa.

  18. Och 460 grader är medeltemperatur.
    Det smälter många metaller.

  19. Och atmosfären är inte luft,
    utan koldioxid.

  20. Det är 96 %, och så finns det svavel-
    syra i det. Det vill vi inte andas.

  21. Så Venus är svår att utforska och det
    är inte troligt att det finns liv.

  22. Men 96 % koldioxid,
    det är ju liksom...

  23. Om vi fortsätter sprida koldioxid i
    jordens atmosfär blir det kanske så.

  24. Det finns teorier om att Venus har
    haft en atmosfär med luft, som här-

  25. -men att nånting gick fel. Därför
    är det intressant att utforska.

  26. Och att temperaturen därmed har
    stigit och att det kanske fanns liv.

  27. Det är intressant att undersöka
    om det har funnits liv.

  28. Temperatur och tryck känner man till-

  29. -för att man har skickat landare
    till Venus tidigare.

  30. Både Sovjetunionen och Nasa
    har hållit på ända sen 60-talet-

  31. -med olika försök att landa på Venus.

  32. Senare gav man upp det,
    då det var väldigt svårt.

  33. Pioneer och Magellan,
    de experimenten var satelliter-

  34. -som fick cirkla runt Venus och ta
    radarobservationer genom atmosfären.

  35. Så många av bilderna som finns från
    ytan är via radar, inte via kamera.

  36. Av jorden kan man ju ta fotografier
    från satelliter, men inte av Venus.

  37. Och fortfarande i dag:
    Esa har skickat Venus Express-

  38. -och från Japan
    har man försökt skicka satelliter-

  39. -men det finns inga landningsförsök
    sen Sovjetunionens tid.

  40. Första gången nån lyckades skicka
    fotografiska bilder från ytan-

  41. -var 1975.

  42. Till höger i bilden
    har ni själva landaren.

  43. Den ser ju liten och nätt ut,
    men den väger fyra ton.

  44. Man försöker kapsla in elektroniken
    väl så att den inte blir för varm.

  45. Det var två stycken som landade.
    Elektroniken fungerade i en timme.

  46. Men man fick hem
    de första svartvita tv-bilderna.

  47. Anledningen till
    att man har så lite bilder-

  48. -är att man inte kan skicka bilder
    direkt från Venus till jorden.

  49. En satellit fångar upp signaler från
    Venus yta och sänder dem till jorden.

  50. Venuslandarna hade inget minne. Den
    skickade bilder, men många försvann-

  51. -för det fanns inget
    som kunde ta emot dem.

  52. Man har försökt analysera bilderna
    och titta på stenarnas form...

  53. "Den här stenen ser ju ut som
    en fisk, inte som de andra stenarna."

  54. "Kanske är det ett tecken på liv."

  55. Man vill ju hemskt gärna
    hitta liv på andra planeter.

  56. Vid senare landningar, nummer 11
    och 12, fungerade inte kamerorna-

  57. -för linsskydden
    gick inte att skjuta loss.

  58. Däremot vid nummer 13 och 14
    lyckades man och fick färgbilder.

  59. Här fungerade elektroniken i två
    timmar, men landaren ser snarlik ut.

  60. Det ser orange ut, och man undrar
    om det verkligen är så.

  61. Hur kunde man kalibrera färgbilder?

  62. Det sticker ju ut en rektangel
    med fyra olika färger på.

  63. Det här är plattor med keramik på-

  64. -som tål de här temperaturerna.

  65. Man hade hettat upp dem på jorden
    till 460 grader och fotat.

  66. Sen skickade man i väg dem. Då kunde
    man kalibrera färginnehållet sen.

  67. De här bilderna är färglagda och
    kompenserade för hur det borde vara.

  68. Det här var 1981.

  69. Men varför slutade det fungera?

  70. Varför var bara ett par timmar
    möjligt med den tidens elektronik?

  71. Vad är det som begränsar
    elektronikens funktion?

  72. Ni vet ju säkert att om er laptop
    blir för het kan den sluta fungera.

  73. Men det förklarar inte varför. Jag
    behöver gå in och förklara lite...

  74. All elektronik består av metaller,
    isolatorer och halvledare.

  75. Det är lite olika
    vad det är som begränsar.

  76. Metaller, det är själva kopparledarna
    som ska leda fram ström till datorn.

  77. Isolatorer är t.ex. plastslangen
    runtom som förhindrar kortslutning.

  78. Halvledarna sitter oftast i de små
    svarta chips som finns på kretskort.

  79. Metallerna har många elektroner.
    Det ger en god ledningsförmåga.

  80. När det blir varmare
    vibrerar atomerna mer.

  81. Då leder inte metallen lika bra, men
    det är egentligen ingen begränsning.

  82. När atomerna vibrerar mycket släpper
    de från varandra. Metallen smälter.

  83. När metallen har smält
    fungerar inte det här längre.

  84. Många metaller
    smälter vid 200-300 grader-

  85. -t.ex. tenn och bly, som används
    för att löda ihop kretskort.

  86. Men det finns andra metaller, som
    aluminium, silver, guld och koppar...

  87. De har mycket högre smältpunkter. Dem
    kan man använda till en Venuslandare.

  88. Metallen
    behöver inte vara begränsningen.

  89. I isolatorer finns det inga fria
    elektroner. De leder inte ström.

  90. Många isolatorer som ni känner till
    smälter, förgasas eller brinner upp.

  91. Plast och teflon är totalt hopplöst
    vid 460 grader.

  92. Däremot är glas och keramik utmärkta
    isolatorer med höga smältpunkter.

  93. Isolatorn behöver inte heller vara
    en begränsning för Venus-elektronik.

  94. Men för att man ska få en dator eller
    en tv-kamera som fungerar på Venus-

  95. -måste man ha halvledarelektronik.

  96. När halvledaren är helt ren
    är den som en isolator.

  97. Den isolerar.
    Det finns inga extra elektroner.

  98. Men om man stoppar in några få
    störatomer kan man dopa materialet.

  99. Då får man
    n-typ eller p-typ material.

  100. N-typ är ett material
    där det finns några extra elektroner.

  101. Nu börjar det likna en metall.

  102. Men man kan också stoppa in atomslag
    som gör att det fattas en elektron.

  103. Det ser ut som en positiv laddning
    och kallas för hål.

  104. De här två typerna av halvledare,
    om man sätter ihop dem-

  105. -kan man göra intressanta
    komponenter, t.ex. halvledardioder.

  106. I halvledardioden har vi
    ett n-typ och ett p-typ material.

  107. Och när man kopplar in ett batteri...
    Pluspolen är den här knoppen.

  108. Pluspolen
    kommer att attrahera elektronerna-

  109. -och den negativa sidan
    kommer att attrahera hålen.

  110. Till vänster ser ni
    att den här dioden är avstängd.

  111. Laddningarna dras till en av diodens
    ändar och sen slutar strömmen flyta.

  112. Men vänder jag på dioden
    kan ström plötsligt flyta hela tiden.

  113. Elektronerna kommer att attraheras
    av pluspolen och hålen av minuspolen.

  114. Den komponenten finns i elektronik
    som man kopplar in i vägguttaget.

  115. Vägguttaget ger växelspänning
    och datorn behöver likspänning.

  116. Det sitter dioder i alla laptops.

  117. För att kunna göra
    nån informationsbehandling-

  118. -måste man ha en halvledartransistor
    som kontrollerar hur strömmen flyter.

  119. Till vänster ser ni en halvledare
    som är i tre delar. Det är n, p, n.

  120. När man kopplar den till ett batteri
    leds ingen ström.

  121. Men kopplar man in ett batteri till,
    till mittdelen av komponenten-

  122. -går en liten ström
    i den nedre delen-

  123. -och en del av elektronerna
    hoppar till den övre delen.

  124. Med en liten ändring av spänningen
    på mittenområdet-

  125. -kan man styra en stor ström
    genom den stora komponenten.

  126. Det kan man bygga en förstärkare av,
    och dataelektronik.

  127. Man ser skillnaden beroende på
    om transistorn är av eller på-

  128. -om det flyter ström eller inte.

  129. Men när man värmer upp
    de här transistorerna lite...

  130. Av den termiska energin genereras
    elektroner och hål inuti halvledaren.

  131. En elektron matchas av ett hål.

  132. Laddningen är noll,
    men det finns två rörliga laddningar.

  133. Först blir en förstärkare brusig.

  134. Det är sånt brus man kan höra om man
    har radion inställd mellan kanalerna.

  135. Det är inte så farligt.
    När sen transistorn blir varmare-

  136. -blir det fler elektron-hål-par, och
    plötsligt flyter lite ström ibland.

  137. Då kanske en nolla, ett avstängt
    läge, plötsligt blir "på".

  138. Nollan som slår om till ettan
    inuti en dator kan orsaka blåskärm.

  139. Då kraschar datorn. Det är väldigt
    olyckligt om det händer på Venus.

  140. När temperaturen blir tillräckligt
    hög blir det kortslutning-

  141. -i alla transistorer.
    Då brinner kretsarna upp.

  142. Det är det här som händer i kisel
    vid ca 300 grader.

  143. Då slutar transistorerna att fungera.

  144. Om man sammanfattar vad som
    händer med elektroniken är det så-

  145. -att med metallerna och isolatorerna,
    om vi väljer rätt material-

  146. -kan vi bygga saker som håller
    vid 460 grader.

  147. Och om vi väljer en halvledare som
    klarar högre temperaturer än kisel-

  148. -kan vi klara de här temperaturerna.

  149. Den halvledare som vi studerar
    heter kiselkarbid.

  150. Den består av kisel och kol
    till lika delar.

  151. Där krävs det
    mycket högre temperaturer-

  152. -för att det ska bli elektron-hål-par
    som kortsluter allting.

  153. Lösningen för Venus-elektronik
    är kiselkarbid.

  154. Det har varit ett forskningsområde
    i mer än 20 år på KTH.

  155. I labbet har vi klarat minst 600
    grader med kretsar som vi har byggt.

  156. I det här läget
    är det metallerna som begränsar.

  157. Vi har visat olika kretsteknologier.
    Vi bygger förstärkare, datorkretsar-

  158. -transistorer,
    motstånd, kondensatorer.

  159. Här är en bild på, i mitten,
    en integrerad krets som är digital.

  160. Det är en NOR-grind.
    Man kan visa rent teoretiskt-

  161. -att med en NOR-grind kan man bygga
    vilken digital elektronik man vill.

  162. Visserligen behöver man flera tusen-

  163. -men vi har visat att en sån
    fungerar vid 500 grader i alla fall.

  164. Vi har också byggt förstärkare
    som fungerar vid 500 grader.

  165. Den ser ni på den här bilden. Den ser
    lite annorlunda ut än den digitala.

  166. De stora rektangulära ytorna-

  167. -är kondensatorer,
    som behövs för frekvenskompensering.

  168. När det gäller vad som behövs i en
    Venuslandare har jag ett blockschema-

  169. -som visar hur man går från sensorer,
    från att man mäter olika saker-

  170. -till att skicka tillbaka
    en radiosignal till en satellit.

  171. Vi behöver t.ex. en seismisk sensor-

  172. -som mäter rörelser i Venusskorpan,
    motsvarande jordbävningar.

  173. Det behövs gassensorer för att mäta
    hur halten svaveldioxid förändras-

  174. -och vad det finns för andra gaser
    i atmosfären.

  175. Och en bildsensor som kan ta bilder
    under inte bara en eller två timmar-

  176. -utan under flera dagar.
    Venusåret är 284 dagar nånting.

  177. Man vill ha elektronik
    som kan fungera så pass länge.

  178. Dessutom kommer det säkert att finnas
    temperaturmätare, tryckmätare m.m.

  179. Signalerna från sensorerna är oftast
    svaga. Därför behövs en förstärkare.

  180. Det är det här triangulära blocket
    med ett A - A som i "amplifier".

  181. Sen kommer en enhet som heter ADC,
    "analog-to-digital converter".

  182. Den omvandlar den analoga signalen
    till en digital, ettor och nollor.

  183. Då kan dataenheten, CPU,
    hantera det och göra beräkningar.

  184. Den kan mellanlagra det i ett minne-

  185. -innan man skickar i väg det
    via antennen till en satellit.

  186. Här behövs en satellit som fångar upp
    signalen från Venuslandaren.

  187. Då kan man lagra bilderna i minnet
    tills man har kontakt med satelliten.

  188. Sen behövs det nån kraftkälla.
    Man får nog ha bränsleceller-

  189. -där man utgår från
    nån typ av gaser som skapar el-

  190. -eller så kan det vara kärnenergi.

  191. Det var det jag tänkte berätta
    om Venuslandaren.

  192. Många av bilderna
    kommer från wikimedia.com.

  193. Annars är det forskning som är gjord
    här vid KTH, i vårt labb.

  194. Om man har frågor om det här
    kan man kontakta mig

  195. Jag kallas Bellman,
    så jag har bellman(a)kth.se.

  196. Vi har en hemsida för Venusprojektet.
    Det heter "Working on Venus".

  197. Idén är att visa att elektroniken
    kan fungera på Venus.

  198. Det är med stöd av Knut och Alice
    Wallenbergs stiftelse. Tack för mig.

Hjälp

Stäng

Skapa klipp

Klippets starttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.

Klippets sluttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.Sluttiden behöver vara efter starttiden.

Vad hoppas vi på att hitta på Venus?

Produktionsår:
Längd:
Tillgängligt till:

Carl-Mikael Zetterling, professor i fasta tillståndets elektronik vid Kungliga tekniska högskolan, berättar om forskning kring elektronik på planeten Venus. Inspelat i mars 2014 vid Institutionen för data- och systemvetenskap i Kista, Stockholm. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Ämnen:
Teknik > Elektronik
Ämnesord:
Elektrisk industri, Elektronik, Elektroteknik, Industri, Kommunikationer, Teknik, Teknisk forskning
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola

Alla program i UR Samtiden - Future friday

Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Vad krävs av framtidens ingenjörer?

Jan Markendahl, universitetslektor vid Kungliga tekniska högskolan, pratar om vad som kommer att krävas av framtidens ingenjörer när tekniken blir smartare och smartare. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Vilka krav ställer avancerad teknik?

Ingo Sander, universitetslektor vid Kungliga tekniska högskolan, pratar om att inbyggda datorsystem tar hand om allt fler centrala funktioner i samhället och menar att det finns risker med för avancerade system. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Vad är nanomagnetism?

Anna Delin, professor i teoretisk nanomagnetism, berättar om hur datorberäkningar används vid design av nya typer av elektronik. Med hjälp av kvantmekanik kan man beräkna egenskaperna för små komponenter som kan bestå av en enda molekyl. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Kommunikation inom vården

Björn Pehrson, professor i telekommunikationssystem, berättar om behovet av billigare hemvård och vilka system man utvecklar för att mycket sjuka patienter som vill vårdas hemma ska kunna göra det. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Vad hoppas vi på att hitta på Venus?

Carl-Mikael Zetterling, professor i fasta tillståndets elektronik vid Kungliga tekniska högskolan, berättar om forskning kring elektronik på planeten Venus. Inspelat i mars 2014 vid Institutionen för data- och systemvetenskap i Kista. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Hur kommer det att bli med 5G?

Jens Zander, professor i radiokommunikation, berättar om de krav som ställs på framtidens mobiltelefoner och om utvecklingen av 5G. Inspelat i mars 2014 vid Institutionen för data- och systemvetenskap i Kista, Stockholm. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Analys av människans arvsmassa

Jim Dowling, docent vid Kungliga tekniska högskolan, berättar om teknologin big data, som innebär att information om vad vi gör på sociala nätverk samlas in och analyseras av olika företag, som sedan skickar ut anpassad reklam och liknande. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Den mobila utvecklingen

Konrad Tollmar, universitetslektor på Kungliga tekniska högskolan, berättar om hur mobiltelefonerna utvecklas när vi vill så mycket mer än att bara prata i våra telefoner. Vad innebär det för den mobila utvecklingen? Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Nätverkssamhället

Marija Furdek, forskare inom telekommunikation, berättar om utvecklingen av optiska nätverk, som anses vara det bästa alternativet för överföring av datatrafik eftersom det har hög kapacitet. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Miljövänligt kommunikationssystem

Markus Hidell, docent vid Kungliga tekniska högskolan, berättar om varför det är viktigt med energibesparingar när man bygger nätverk och att det behövs ett miljövänligt nätverk. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Future friday

Algoritmer och sociala nätverk

Nima Dokoohaki, forskare i informations- och kommunikationsteknik, berättar om vad man kan se genom att studera sociala nätverk. Inspelat i mars 2014. Arrangör: Kungliga tekniska högskolan och Stockholms universitet.

Produktionsår:
2014
Utbildningsnivå:
Gymnasieskola
Beskrivning
Visa fler

Mer gymnasieskola & teknik

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
TittaMänsklighetens sista dagar

Maskinerna tar över

En tio-i-topp-lista över katastroferna som forskarna menar skulle kunna utplåna oss. På andra plats i domedagslistan kommer intelligenta nanomaskiner.

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
TittaScientists for the future

Atom crafts

Vi står inför en revolution. Med nanoteknik tas helt nya material fram som kan förändra sjukvården, våra datorer och vår energiförbrukning. Vid Linköpings universitet är Johanna Rosén biträdande professor och leder ett team som tar fram nya, supertunna material. Materialen kan till exempel göra verktyg tåligare och hårddiskar mer effektiva och mindre. Första steget vid framtagande går ut på att simulera materialen i en dator. Om datorns beräkningar verkar lovande byggs sedan materialet i laboratoriet.

Fråga oss