Institutionen för informationsteknologi

Forskarprofil: Elisabeth Larsson

Elisabeth Larsson
Elisabeth Larsson använder beräkningsvetenskap och numeriska modeller för att lösa problem. Foto: Kajsa Örjavik

” Beräkningar som sparar resurser och liv ”

Elisabeth Larssons forskning handlar om beräkningsvetenskap. Genom att göra numeriska modeller och ta fram simuleringar av hur muskler, flygplan eller finansmarknaden fungerar kan man spara både på resurser och liv.

- Beräkningsvetenskap är världens bästa ämne, för vi har friheten att göra i princip vad vi vill! säger Elisabet som är universitetslektor i beräkningsvetenskap vid institutionen för informationsteknologi vid Uppsala Universitet. Det är ett otroligt tvärvetenskapligt ämne. Vi angränsar till matematik, till datavetenskap och till alla tänkbara tillämpningsområden – det kan vara allt från humaniora till teknik.

Ett tvärvetenskapligt projekt som Elisabeth arbetar med sedan 2012 är ett samarbete med läkaren Nicola Cacciani på Karolinska Institutet och Pierre Villard, en fransk bildanalytiker och biomekaniker.
- Det vi försöker göra är att bygga en simuleringsmodell för andningsmuskulaturen, en modell i datorn av människans andningssystem.

Från medicinskt håll vill man använda simuleringsmodellen för att studera hur en respirator, eller ventilator, som det egentligen heter, påverkar patienterna (ventilator induced diafragmatic dysfunction).
- I vanliga fall när man andas drar diafragman ihop sig så att lungorna expanderar och luft sugs in i lungorna, men när en patient läggs i ventilator trycks istället luften in i lungorna, förklarar Elisabeth. Då belastar man istället muskeln diafragman. Det gör att muskelns funktion försämras.
- Det här går ganska snabbt, säger Elisabeth. På 24 timmar i ventilator har man förlorat 30 procent av muskelfunktionen i andningsmuskulaturen. Det gör att en patient blir både friskare och sjukare under intensivvården och det tar tid att rehabilitera den här skadan.

Tanken med att göra försök på andningsmuskulaturen med simulering i datorn istället för på djur är att slippa skada någon.
- Läkaren är intresserad av den medicinska frågan, men jag är intresserad av numeriken, säger Elisabeth.

Ett resultat av forskningen hittills visar Elisabeth som en bild av diafragman i andningsmuskulaturen.
- Vi måste hitta ett sätt att beskriva muskeln för datorn genom numeriska metoder, säger Elisabeth. Det vi gör då är att plocka ut ett antal punkter och beskriver hur punkterna relaterar till varandra matematiskt. Det är en numerisk modell.
- Men att ha en modell räcker inte – sen måste jag göra en numerisk simulering av andningsprocessen. Vi måste bestämma vad datorn ska göra med modellen. Beskrivningen behöver få liv i datorn. Då skriver vi algoritmer som jobbar med modellen. Vi behöver hitta på algoritmerna matematiskt och implementera, som vi kallar det för när vi skriver ett program när man beskriver algoritmerna i ett språk som datorn förstår.

Visualisering av diafragman.

För att kunna göra de numeriska modellerna av muskeln måste Elisabeth själv sätta sig in i och förstå hur musklerna fungerar.
- Kärnan i vår forskning är att veta och förstå när en modell går att lita på, när den kommer att ge ett korrekt svar. Beräkningsvetenskapen är viktig eftersom det används simuleringar i så många områden, när man bygger flyplan eller broar exempelvis. Om man inte förstår begränsningarna i simuleringen så är det ett farligt verktyg att använda.

Intresset för matematiken väcktes tidigt för Elisabeth.
- Jag var intresserad av att räkna redan innan jag började skolan, säger Elisabeth. Det var självklart att jag ville läsa matematik eftersom det var mitt stora intresse. Men det var först när jag började läsa beräkningsvetenskap som jag insåg att – yes - det är ju det här som jag älskar! Att kunna räkna ut och få ett svar.

Idag ligger fokus i Elisabets forskning på metodutveckling.
- Sen leder metodutvecklingen till att man jobbar med väldigt spännande tillämpningar. Jag tycker att det är roligt att lösa riktiga problem eftersom det är mycket svårare.

Just forskningsprojektet med simuleringen av andningssystemet startade med att de blev kontaktade av Nicola.
- Jag tyckte inte att vi kunde säga nej till en läkare som kommer till oss och vill göra något matematiskt, säger Elisabeth. Men ingen annan ville ta projektet eftersom det var så komplicerat, så då tog jag det.

Elisabeths forskning bidrar till exempelvis till att lösa medicinska problem, men hon har också jobbat med att lösa finansproblem där man försöker få modeller för att skapa ökad stabilitet på finansmarknaden genom mer korrekta prissättningar och riskberäkningar.

Beräkningsvetenskap har stor relevans för angränsande forskningsområden. Beräkning används inom teknik och naturvetenskap. Det används också inom humaniora och samhällsvetenskap men där är det på frammarsch fortfarande.
- Det jag älskar med beräkningsvetenskap är alla dessa samarbeten åt olika håll eftersom det innebär att jag får lära mig olika områden – statistik, medicin eller finans. Jag måste lära mig området för att ha koppling till vad som är relevant.

Den största utmaningen är finansiering av forskningen. Ett problem anser Elisabeth att de stora resultaten från forskningen är “osynliga” när de är inomvetenskapliga.
- Det är svårt att hävda sig när man är ett ämne som ses som ett stöd för andra vetenskaper och att få finansiärer att uppskatta att det vi gör har ett värde i sig, säger Elisabeth. Men egentligen tycker jag att det går bra just nu, det gäller bara att få tid att göra allt bra.

Närmaste målet för Elisabeth är att organisera de forskare i världen som sysslar med radiella basfunktioner och se till att de jobbar tillsammans.
- Vi ska skriva en gemensam kod som alla kan använda, säger Elisabeth. Vi ska ha ett första möte i september i Italien.

- Jag tycker att det är så himla häftigt med beräkningsvetenskap, så det känns som att alla andra också borde tycka det. Just det här att man kan stoppa in ett problem i datorn och man kan få ut kunskap om problemet. Att använda simuleringar i datorn kan spara både på resurser och liv.

Fakta - Elisabeth Larsson

Ålder: 47
Titel: Universitetslektor i Beräkningsvetenskap
Utbildning: Civilingenjör teknisk fysik, forskarutbidlning vid IT-Institutionen, postdoc vid University of Colorado at Boulder.
Bor: Norby
Familj: Man och 3 barn.
Gör på fritiden: Fotograferar, svampar framför allt. Friluftsliv.
Aktuellt: Möte för ”Women in numerical methods for PDEs and their applications” i maj i Canada.
Lyssnar på: David Bowie
Dold talang: Jag kan många språk, jag spelar elgitarr och jag är en mästare på handarbete.
Styrka: Jag är smart och jag är snäll, en superkraft som är viktig.
Svaghet: Jag blir lätt stressad.
Drömprojekt: Att få projektet med att nätverket för forskare inom radiella basfunktioner att bli något bra.

Uppdaterad  2019-05-07 10:56:18 av Kajsa Örjavik.