Hållbar utveckling

De matematiska vetenskaperna är vetenskaper i sig själva men tillhandahåller också oumbärliga verktyg för forskning inom teknik, naturvetenskap, medicin med flera fält. Denna sida samlar den del av institutionens verksamhet som har direkta kopplingar mot hållbarhet, i form av FN:s globala mål för hållbar utveckling.

Globalt mål 3Globalt mål 4Globalt mål 6Globalt mål 7Globalt mål 9Globalt mål 11Globalt mål 12Globalt mål 15Globalt mål 16Globalt mål 17

 

 

 

 

3. Hälsa och välbefinnande

Globalt mål 3Områden: Antibiotikaresistens, förarbeteende, kroppens beståndsdelar, cancerbehandling, beräkningsanatomi, läkemedelsframtagning

Mycket arbete görs inom området hälsa och välbefinnande. Biomatematik och biostatistik använder matematiska och statistiska metoder på olika biologiska fenomen, som covid-19. Forskning pågår om hur man ska kunna förutsäga såväl den totala omfattning av vårdbehovet, som hur allvarligt det kommer att bli för den enskilda patienten.

Antibiotikaresistenta bakterier är ett stort problem. Det forskas bland annat på att kartlägga de gener som orsakar antibiotikaresistens, miljöns roll för dess utveckling och spridning, hur man snabbt ska kunna upptäcka multiresistenta bakterier inom akutsjukvården, att sekvensera mikroorganismer och att hitta de enzym som bryter ner antibiotikan. Forskningen stödjer också översyn och genomförande av policies på området. En ny metod har utvecklats för att typbestämma bakterier med hög upplösning, vilket är viktigt för att snabbt kunna sätta in rätt behandling.

Ett annat biologiskt fenomen är förarbeteende, som kan analyseras för att kunna förebygga olyckor. Här behövs statistikkunskaper både för att hitta bra metoder och analysera de stora datamängderna inom området.

Vår kropp innehåller många komplicerade system där matematik hjälper oss att förstå hur de fungerar. Dels generellt hur samverkan av miljontals celler styr vad som händer på vävnadsnivå, och dels i enskilda system som hur man kan modellera signalutbredning längs nervfibrerna i nervsystemet och undersöka hur mikrostrukturen av nervtrådarna påverkar kopplingar mellan dem, för att med hjälp av deras utseende tidigt upptäcka sjukdomar.

Cancersjukdomar är ett vidsträckt område där de matematiska vetenskaperna kommer in på flera olika sätt, som att hitta de genetiska mekanismerna bakom tumörutveckling, utveckla matematiska modeller för att tolka stora datamängder från kliniska försök, analysera strålning och utvärdera nya behandlingar.

Ett nytt matematiskt forskningsområde är beräkningsanatomi, där man kan jämföra (bilder av) sjuka och friska inre organ. Man behöver utveckla nya metoder för detta, skapa ny matematik och optimera datoralgoritmer.

Matematik och statistik används också när man ska ta fram mediciner, både i fråga om vad de ska innehålla och hur de ska utformas för bästa effekt.

4. God utbildning för alla

Globalt mål 4Områden: utbildning och vidareutbildning i de matematiska vetenskaperna, forskning för bättre utbildning

Under ett år undervisas ungefär 6200 studenter som läser på Chalmers tekniska högskola och 2500 studenter som läser på Göteborgs universitet, alltifrån de som ägnar sig helt och hållet åt matematik och matematisk statistik till de som har ämnena som en del i sin utbildning. Av dessa är omkring 500 sådana som själva ska bli lärare i grundskola eller gymnasium, varav en del är redan yrkesverksamma personer som omskolar sig till lärare. Utöver detta läser nära 600 elever Tekniskt eller Naturvetenskapligt basår, där matematik är en viktig beståndsdel, för att kunna läsa vidare på universitet och högskola. Distanskursen Sommarmatte hjälper de blivande studenterna att kunna börja sin högre utbildning väl förberedda med omkring 1100 personer registrerade på kursen årligen. För att ständigt söka förbättra vår egen undervisning finns bland annat en pedagogisk seminarieverksamhet.

Ett av våra forskningsområden är undervisning och lärande i matematik. Forskningsprojekten handlar bland annat om övergången till distansundervisning i samband med pandemin, kompetensutveckling för alumner från lärarutbildningen, undervisningskompetenser och internationella standards för undervisning, programmering i matematikundervisning på gymnasiet, och forskningsbaserad undervisning inom algebra.

6. Rent vatten och sanitet för alla

Globalt mål 6Område: kemiska föroreningar

Kemiska blandningar är mycket giftigare än sina enskilda ingredienser. För att nå målet rent vatten för alla måste man veta förekomsten av kemikalier i vattnet, den samlade effekten av dessa, hur kemikalier i miljön regleras och var ekosystemens gränsvärden går. För att ta reda på detta behövs statistisk forskning.

7. Hållbar energi för alla

Globalt mål 7Områden: elproduktion, vindkraft, kärnkraft

Inom energiområdet finns det många saker som kan utvecklas med hjälp av matematik. Ofta handlar det om optimering både av befintliga och nya system så att man kan få ut så mycket nytta av dem som möjligt, som hur man bäst planerar underhåll inom energiproduktion. För att räkna på elsystem med en stor andel variabel energi, som den från sol och vind, krävs enormt stora mängder variabler och bivillkor. Vindkraftverk behöver underhållas och man vill också veta och kunna påverka deras livslängd. Säkerhetsanalyser måste göras för kärnkraftsreaktorer.

9. Hållbar industri, innovation och infrastruktur

Globalt mål 9Områden: transporter, industri, infrastruktur

Transporter har en mycket stor betydelse i dagens samhälle, och även här kan mycket resurser sparas genom optimering. Det kan vara bränslebesparingar genom däcksenergiförlustoptimering eller för off road-transporter, eller underhållsbesparingar inom flygsystem eller järnvägsfordon. Fordon kan också optimeras utifrån kundanvändning. Säkerhetsaspekter är viktiga, som beräkningar av vind- och våglaster och autonoma navigationssystem inom sjöfarten. För att kunna få en hållbar infrastruktur måste även trafikflöden analyseras och trafiken planeras.

De industrier vi behöver måste drivas så effektivt som möjligt för att minska bränsleåtgång, materialåtgång och utsläpp. Matematik används bland annat för att välja rätt fordon till rätt transportuppdrag, schemalägga produktionsenheter så effektivt som möjligt, snabbt kunna anpassa sitt produktionssystem till förändrad orderingång, och kunna använda simuleringar istället för fullskaletester.

Samhällets infrastruktur måste besiktigas och underhållas. Matematik och statistik kan genom AR (förstärkt verklighet) automatisera och effektivisera denna process. Med en uppkopplad infrastruktur kan sensorer skicka mätdata som upptäcker problem med till exempel hållfasthet medan de ännu är små. Det är viktigt att data, som miljödata, representeras på ett sätt som är enkelt att förstå. Infrastrukturen påfrestas svårt vid extrema episoder som extremväder och vi behöver statistiska metoder för att bättre förstå dem och kunna förebygga effekterna.

11. Hållbara städer och samhällen

Globalt mål 11Område: stadsbyggnad

Många misstag inom stadsbyggnad skulle kunna undvikas om man först kunde simulera det man vill bygga och se vilka effekter det får för bland annat miljö och hälsa. Projektet Digital Twin Cities forskar kring att bygga upp en sådan plattform samtidigt som man utvecklar motorn för den. Ett framtida automatiserat transportsystem i städerna kräver kompetens från många områden, däribland matematik. Hur människor faktiskt rör sig i staden och vad det får för konsekvenser är ytterligare ett område som utforskas med hjälp av statistik.

12. Hållbar konsumtion och produktion

Globalt mål 12Område: materialutveckling

För en hållbar konsumtion krävs bland annat nya, hållbara material med skräddarsydda egenskaper. Matematik och statistik används genom att analysera egenskaper hos materialstrukturer, förstå existerande materials funktion och designa nya materialstrukturer med önskad funktion. Avancerad matematik behövs även i styralgoritmer för 3D-skrivare och när bilder ska överföras till 3D-modeller.

15. Ekosystem och biologisk mångfald

Globalt mål 15Områden: fenotyper, taxonomi

Genom att lösa långvariga matematiska problem kan man få verktyg som kan användas till mer tillämpade områden, som att förklara den stora fysiska skillnaden mellan individer hos marina mikrober. För att förstå den biologiska mångfalden hos organismer är det viktigt att veta om organismers genomsekvenser är statistiskt signifikanta. Modeller av gen- och artträd belyser den ökande förlusten av arter och ekosystem.

16. Fredliga och inkluderande samhällen

Globalt mål 16Område: rättssäkerhet

Fredliga och inkluderande samhällen har många beståndsdelar. En av dem är rättssäkerhet, att man i möjligaste mån ska undvika felaktiga juridiska beslut, något som har stora negativa konsekvenser för individ och samhälle. I så kallad forensisk statistik använd sannolikhetsberäkningar för detta ändamål. Det forskas på ett antal olika tillämpningar, till exempel medicinsk åldersbedömning.

17. Genomförande och globalt partnerskap

Globalt mål 17Områden: förhållandet lokalt–globalt, existentiella risker, genomförande av ny teknik

För att kunna genomföra de globala målen måste vi arbeta globalt och för hela vår världs framtid. Matematik och statistik är universella språk som förstås av människor över hela jorden, och samarbetet över nationsgränser är omfattande. Forskningsområden av intresse för detta mål är själva studiet av hur händelser på lokal nivå påverkar den globala och vice versa, och studiet av de existentiella risker som mänskligheten står inför.​ Globalt samarbete krävs även för att säkerställa nyskapande teknisk utveckling, så som att artificiell intelligens implementeras på ett sätt som för de globala målen framåt.

Sidansvarig Publicerad: to 06 maj 2021.