En forskargrupp i Stanford har konstruerat en ny typ av solcell. Olyckligtvis har den en verkningsgrad på mindre än en procent, vilket är mycket sämre vanliga solceller som kan ha verkningsgrader runt 15 %. Ändå är Stanfordgruppens solcell en nyhet. Varför? Jo, den består enbart av kol.
I en solcell som används idag har man ett mittenskikt som består av kisel eller någon annan halvledare. När halvledaren träffas av ljus kan elektroner exciteras från valensbandet till ledningsbandet, vilket i korthet betyder att de kan börja röra på sig. Detta ger upphov till en elektrisk ström. Ovanför och under mittenskiktet finns elektroder som leder strömmen vidare från solcellen. Den övre elektroden är lite speciell, eftersom den måste vara både ledande och genomskinlig. Ofta använder man indium-tenn-oxid (ITO), som är genomskinligt och ledande men också skört och dyrt (eftersom indium är ett sällsynt grundämne). ITO används även i pekskärmar.
I Stanford-gruppens cell används så kallade kolnanorör i mellanskiktet och mitt nya favoritmaterial grafen i elektroderna. Kol är ett oerhört vanligt grundämne vilket innebär att solcellerna skulle kunna bli billigare. De kan också göras böjligare, vilket kan vara en fördel om man exempel vill täcka en byggnad med dem. En tredje fördel är att tillverkningsprocessen är enklare och billigare än för vanliga solceller. Den låga verkningsgraden är dock en stor nackdel.
Sällsynta och dyra metaller är vanliga inom energitekniken. Förutom indium i solceller finns det neodymium och dyspropium i magneter i vindkraftverk och kraftfulla batterier innehåller litium. Barium-zirkonium-oxid, som jag arbetar med, måste dopas med den sällsynta jordartsmetallen yttrium för att fungera som önskat. Det måste inte heller handla om att metallen är sällsynt, finns den bara inom ett begränsat område (säg ett eller två länder) kan det ändå vara problematiskt. De frågorna diskuteras bland annat här (o.k., texten är från 2011 men situationen har faktiskt inte förändrats jättemycket).
Jag tror att vi i framtiden kommer att se fler försök att ersätta de sällsynta grundämnena genom att konstruera nya material av mer vanligt förekommande ämnen. I de fall där man absolut inte kan ersätta sällsynta metaller hoppas jag få se mer välfungerande återvinning - det är ju inte som att atomerna försvinner för att de använts en gång.
söndag 6 januari 2013
tisdag 20 november 2012
Ny artikel!
Nu har den första artikeln som jag är förstaförfattare på kommit ut! Sammanfattningen kan läsas här. Det vi har gjort påminner ganska mycket om den förra artikeln, men här har vi också inkluderat protoner i våra beräkningar. Det visade sig att de också kan sätta sig i korngränserna och på så sätt göra korngränserna laddade, vilket hindrar andra protoner från att ta sig förbi.
Om rättning och rätt bedömning
För några novembergrå arbetsveckor sedan satt jag och rättade en stor hög tentor från förra läsperioden. Det är ett ibland svårt men väldigt nödvändigt arbete, som blir enklare när man kan göra sig en bra rättningsmall och har någon att diskutera de svårare bedömningarna med. Dessutom åtföljs det alltid av en del administration av typen skriva in siffror i excel-ark.
Det är där de rent praktiska problemen börjar.
Tentorna på högskolan är sen några år tillbaka anonyma. Istället för studentens namn och personnummer högst upp på pappret finns där en kod, unik för varje student som skrivit tentan. Enligt reglerna ska man rätta tentorna och sedan skicka dem till kansliet, där de vet vilken student som har vilken kod och för in resultatet i alla nödvändiga system. Anonymiseringen är till för att motverka diskriminering, såväl medveten som omedveten, på grund av ålder, kön, härkomst och annat som oftast kan utläsas ur en persons namn och personnummer. Så långt är allt gott och väl.
På den aktuella kursen har vi dock också två så kallade duggor, mindre prov utspridda under kursens gång. Duggor och inlämningsuppgifter är bra (och i regel uppskattade av studenterna) för att de ger en uppfattning om hur svår tentan kan tänkas bli och för att de motiverar studenten att börja plugga innan sista veckan. Dessutom ger de i det här fallet bonuspoäng på tentan.
Där infinner sig emellertid ett problem, för duggorna är inte anonyma. Resultatet från duggorna är associerade med studentens namn, inte den anonyma koden. Vi vet alltså inte vilka bonuspoäng som hör till vilken tenta. Kansliet vill ha tentaresultaten med bonus adderade, och studenterna vill ha sina resultat med bonuspoängen inräknade (gärna så snart som möjligt). För att kunna meddela resultat och betyg på ett smidigt sätt hade vi egentligen behövt avanonymisera tentorna. Vi har inte hittat någon bra lösning på det här problemet, vilket medför att hanteringen just nu är allt annat än smidig.
Är det värt det, då? Är risken för diskriminering så stor att de anonyma tentorna gör en väsentlig skillnad? Jag vet inte, men det finns studier (som denna) som pekar på att riskerna finns. Jag vet ingen som medvetet skulle ägna sig åt diskriminering, men å andra sidan är den här typen av diskriminering sannolikt oftast omedveten. (När jag rättar de icke-anonyma duggorna brukar jag faktiskt försöka påminna mig själv om detta ibland, i ett försök att göra mig själv medveten och därigenom minska risken.) Å andra sidan finns också viktiga examinationsformer som inte går att anonymisera, som laborationer, projektredovisningar eller muntliga tentamina. Salstentor är kanske den vanligaste examinationsformen, men det är inte den enda och den kan inte testa alla relevanta kunskaper. Därför är de andra examinationsformerna väldigt värdefulla - men kanske mer riskabla ur ett diskrimineringsperspektiv.
Jag kan faktiskt inte avgöra hur stort behovet av anonyma tentor egentligen är, men våra problem med administrationen är naturligtvis små jämfört med de problem som skulle uppstå om en grupp studenter blev systematiskt diskriminerade. Mest av allt tycker jag det är tråkigt att problemet med diskriminering över huvud taget existerar.
Det är där de rent praktiska problemen börjar.
Tentorna på högskolan är sen några år tillbaka anonyma. Istället för studentens namn och personnummer högst upp på pappret finns där en kod, unik för varje student som skrivit tentan. Enligt reglerna ska man rätta tentorna och sedan skicka dem till kansliet, där de vet vilken student som har vilken kod och för in resultatet i alla nödvändiga system. Anonymiseringen är till för att motverka diskriminering, såväl medveten som omedveten, på grund av ålder, kön, härkomst och annat som oftast kan utläsas ur en persons namn och personnummer. Så långt är allt gott och väl.
På den aktuella kursen har vi dock också två så kallade duggor, mindre prov utspridda under kursens gång. Duggor och inlämningsuppgifter är bra (och i regel uppskattade av studenterna) för att de ger en uppfattning om hur svår tentan kan tänkas bli och för att de motiverar studenten att börja plugga innan sista veckan. Dessutom ger de i det här fallet bonuspoäng på tentan.
Där infinner sig emellertid ett problem, för duggorna är inte anonyma. Resultatet från duggorna är associerade med studentens namn, inte den anonyma koden. Vi vet alltså inte vilka bonuspoäng som hör till vilken tenta. Kansliet vill ha tentaresultaten med bonus adderade, och studenterna vill ha sina resultat med bonuspoängen inräknade (gärna så snart som möjligt). För att kunna meddela resultat och betyg på ett smidigt sätt hade vi egentligen behövt avanonymisera tentorna. Vi har inte hittat någon bra lösning på det här problemet, vilket medför att hanteringen just nu är allt annat än smidig.
Är det värt det, då? Är risken för diskriminering så stor att de anonyma tentorna gör en väsentlig skillnad? Jag vet inte, men det finns studier (som denna) som pekar på att riskerna finns. Jag vet ingen som medvetet skulle ägna sig åt diskriminering, men å andra sidan är den här typen av diskriminering sannolikt oftast omedveten. (När jag rättar de icke-anonyma duggorna brukar jag faktiskt försöka påminna mig själv om detta ibland, i ett försök att göra mig själv medveten och därigenom minska risken.) Å andra sidan finns också viktiga examinationsformer som inte går att anonymisera, som laborationer, projektredovisningar eller muntliga tentamina. Salstentor är kanske den vanligaste examinationsformen, men det är inte den enda och den kan inte testa alla relevanta kunskaper. Därför är de andra examinationsformerna väldigt värdefulla - men kanske mer riskabla ur ett diskrimineringsperspektiv.
Jag kan faktiskt inte avgöra hur stort behovet av anonyma tentor egentligen är, men våra problem med administrationen är naturligtvis små jämfört med de problem som skulle uppstå om en grupp studenter blev systematiskt diskriminerade. Mest av allt tycker jag det är tråkigt att problemet med diskriminering över huvud taget existerar.
onsdag 31 oktober 2012
Kuriosa från mellan läsperioderna
Det har varit tämligen tyst här på bloggen ett tag, ännu tystare än vad det brukar vara. Detta beror på att jag har haft mer att göra än jag brukar ha, med både forskning och en hel massa undervisning (roligt, men tröttande). Jag kommer att fortsätta ha ovanligt mycket att göra ett tag till, även nu när läsperiod 1 är slut så när som på en stor hög tentor att rätta. Istället för en riktig bloggpost tänkte jag därför dela med mig av en sak som jag hittade för ett tag sen och som jag tycker är tänkvärd: En diskussion av fenomenet "open access" från (nästan) alltid lika roliga phdcomics.com.
fredag 24 augusti 2012
Den irrelevanta matematiken (igen...)
När jag kollar i bloggarkivet ser jag att det sista jag publicerade innan semestern var ett svar på en krönika i DN där krönikören ifrågasatte behovet av matematikundervisning utöver de mest basala grunderna. Han verkar ha startat en trend, för på Göteborgs-Postens hemsida finns idag en debattartikel på samma tema. Artikelförfattaren hävdar att de flesta (han exemplifierar med sjuksköterskor och poliser) aldrig behöver lösa en andragradsekvation eller räkna på vinklar i sitt yrkesliv och menar därför att man bör ta bort matematiken från gymnasiet. (Ja VARFÖR ska man lära sig nåt man inte kan tjäna pengar på?) Algebra ser han som ett kuriosa eller hobbyverksamhet, dessutom anser han att de eftergymnasiala utbildningar som idag kräver förkunskaper i matematik ska anordna de kurserna själva.
Det var framför allt en formulering i artikeln som drog till sig min uppmärksamhet, då artikelförfattaren undrar: "Vill vi ha lydiga räknestickor som gör det som maskiner ändå kan göra eller vill vi fostra människor som skall fungera i ett konkurrenskraftigt samhälle på 2000-talet?" (Magnusson 2012)
Låt oss bena upp detta lite. För det första, "det som maskiner ändå kan göra". Jag utgår från att Magnusson här syftar på datorer och då ska man vara mycket medveten om en sak: för att få maskinen att göra det du vill att den ska göra åt dig måste du förstå det du vill att den ska göra. Ska du själv programmera en rutin måste du ha en djup förståelse, ska du bara använda ett program någon annan skapat kan det räcka med lite ytligare kunskap, men för att använda programmet och tolka resultatet korrekt måste du förstå hur det fungerar. Datorer är bra på att göra saker på samma sätt gång på gång utan att göra fel, men än så länge kan de flesta datorer inte tänka åt oss.
För det andra, "lydiga räknestickor ... eller ... människor som skall fungera i ett konkurrenskraftigt samhälle". Det finns ingen verklig motsättning mellan att kunna räkna och att utöva kritiskt, analytiskt tänkande! Snarare är det så att kritiskt tänkande kräver kunskap för att utvecklas. Om du ska analysera sådana företeelser som klimatmodeller och nationalekonomi på djupet så BEHÖVER du förstå matematiken som de bygger på.
Artikelförfattaren skriver att den nya gymnasieskolan vill höja resultaten utan att höja kostnaden, enbart genom att ställa högre krav. Det är fullt möjligt att han har rätt i att det inte fungerar. Hans hävdar också att hans förslag om att slopa matematikundervisningen är lika kostnadseffektivt. Jag tror att båda varianterna är lika dumsnåla - lösningen är snarare att börja pröjsa vad bra matematikundervisning kostar.
P.S.
Av en händelse så läste jag den här artikeln under en paus på jobb, samtidigt som jag genom mitt halvöppna kontorsfönster hörde ljudet av nya studenter (så kallade nollor, om de går på Chalmers, eller recentiorer om de går på Universitetet). Dessa blivande naturvetare och ingenjörer lägger två veckor innan ordinarie kursstart på att (1) lära sig datorsystemet och (2) snabbrepetera de delar av gymnasiematten som är som mest viktiga för deras fortsatta studier. Jag ryser vid tanken på hur det skulle bli om de inte kunde det mesta av denna gymnasiematte innan. Det skulle antagligen ta mellan en och två terminer att lära sig den. Dessutom skulle det i stort sett behöva ske innan man börjar med de riktiga fysikkurserna - för att inte tala om de avancerade mattekurser som tar upp nästan halva tiden de två första åren. Jag tvivlar starkt på att någon som vill studera naturvetenskap (eller medicin, för den delen) vill förlänga sin redan långa utbildning ytterligare bara för att göra det lite lättare på gymnasiet.
Magnusson 2012, debattartikel i GöteborgsPosten 2012-08-24
Det var framför allt en formulering i artikeln som drog till sig min uppmärksamhet, då artikelförfattaren undrar: "Vill vi ha lydiga räknestickor som gör det som maskiner ändå kan göra eller vill vi fostra människor som skall fungera i ett konkurrenskraftigt samhälle på 2000-talet?" (Magnusson 2012)
Låt oss bena upp detta lite. För det första, "det som maskiner ändå kan göra". Jag utgår från att Magnusson här syftar på datorer och då ska man vara mycket medveten om en sak: för att få maskinen att göra det du vill att den ska göra åt dig måste du förstå det du vill att den ska göra. Ska du själv programmera en rutin måste du ha en djup förståelse, ska du bara använda ett program någon annan skapat kan det räcka med lite ytligare kunskap, men för att använda programmet och tolka resultatet korrekt måste du förstå hur det fungerar. Datorer är bra på att göra saker på samma sätt gång på gång utan att göra fel, men än så länge kan de flesta datorer inte tänka åt oss.
För det andra, "lydiga räknestickor ... eller ... människor som skall fungera i ett konkurrenskraftigt samhälle". Det finns ingen verklig motsättning mellan att kunna räkna och att utöva kritiskt, analytiskt tänkande! Snarare är det så att kritiskt tänkande kräver kunskap för att utvecklas. Om du ska analysera sådana företeelser som klimatmodeller och nationalekonomi på djupet så BEHÖVER du förstå matematiken som de bygger på.
Artikelförfattaren skriver att den nya gymnasieskolan vill höja resultaten utan att höja kostnaden, enbart genom att ställa högre krav. Det är fullt möjligt att han har rätt i att det inte fungerar. Hans hävdar också att hans förslag om att slopa matematikundervisningen är lika kostnadseffektivt. Jag tror att båda varianterna är lika dumsnåla - lösningen är snarare att börja pröjsa vad bra matematikundervisning kostar.
P.S.
Av en händelse så läste jag den här artikeln under en paus på jobb, samtidigt som jag genom mitt halvöppna kontorsfönster hörde ljudet av nya studenter (så kallade nollor, om de går på Chalmers, eller recentiorer om de går på Universitetet). Dessa blivande naturvetare och ingenjörer lägger två veckor innan ordinarie kursstart på att (1) lära sig datorsystemet och (2) snabbrepetera de delar av gymnasiematten som är som mest viktiga för deras fortsatta studier. Jag ryser vid tanken på hur det skulle bli om de inte kunde det mesta av denna gymnasiematte innan. Det skulle antagligen ta mellan en och två terminer att lära sig den. Dessutom skulle det i stort sett behöva ske innan man börjar med de riktiga fysikkurserna - för att inte tala om de avancerade mattekurser som tar upp nästan halva tiden de två första åren. Jag tvivlar starkt på att någon som vill studera naturvetenskap (eller medicin, för den delen) vill förlänga sin redan långa utbildning ytterligare bara för att göra det lite lättare på gymnasiet.
Magnusson 2012, debattartikel i GöteborgsPosten 2012-08-24
fredag 6 juli 2012
Matte för alla?
För några dagar sedan skrev Jonas Thente om matematik på dn.se. Närmare bestämt verkar han anse att svenska ungdomars bristande intresse för, och resultat i, matematik kan bero på att matematik helt enkelt inte är relevant längre. Han tycker visserligen att alla har användning för grundläggande matematik, "de fyra räknesätten, mått, procent och geometri". Resten kan man lära sig om man är särskilt intresserad. Däremot menar Thente att det är värre att många skolelever har problem med språket.
Om detta kan man som naturvetare säga många mer eller mindre vackra saker, vilket exempelvis astrosmurfen redan gjort (notera att jag inte påstår att jag håller med om allt astrosmurfen skriver). Eftersom det alltså redan påpekats att matematik är ett språk i sig och dessutom grunden för naturvetenskapen så tänkte jag haka upp mig på några andra saker.
En av de saker som jag hakar upp mig på är just det där med de som är särskilt intresserade av matematik. Hur vet man att man är det? Om jag bara hade exponerats för de fyra räknesätten, mått, procent och grundläggande geometri i skolan så hade jag nog inte valt en matteintensiv utbildning efter det. Jag hade antagligen trott att jag var kass på matte eftersom jag räknade relativt långsamt och vi bedömdes efter kriteriet snabbt=bra. Nu är det lyckligtvis så att det ingår lite algebra i läroplanen för grundskolan, och att lösa ekvationer är ju faktiskt roligt (eller hur?), och på den vägen är det. Min poäng är att man inte vet om man är intresserad av matematik förrän man åtminstone fått nosa på mer avancerade saker än att räkna plus, minus, gånger och delat med. För att få fram de som blir bra på matematik behöver vi låta alla testa.
Något som hänger ihop med ovanstående är sättet som matematik presenteras på i skolan. Ska man tro Thente så har ungdomarna, till skillnad från oss gamlingar, fattat att matte inte är viktigt. Men VAD är det de inte tycker är viktigt? Är det verkligen så att de har fått komma i kontakt med den logik och tillämpade matematik som är grunden för all programmering av såväl sociala medier som datorspel? Har de fått se sambandet mellan fraktaler och växter, blodkärl, bergskedjor? Matematiken bakom aktiemarknaden och nationalekonomin? Om inte så baserar de förmodligen sin bedöming på ett antal konstruerade uppgifter i en sliten bok - och då är det inte så konstigt att matte känns irrelevant. Visst, man måste traggla sig igenom de där uppgifterna för att lära sig, men de är ett medel, inte målet!
Slutligen stör det mig lite att Thente ställer undervisning i språk och matematik mot varandra, som om vi bara skulle hinna med det ena eller det andra. Jag tycker det är fel att ställa just matematik och språk mot varandra eftersom de ämnena inte bara är viktiga i sig utan också utgör grunden för att ta till sig annan kunskap. Dessutom, jag är varken pedagog eller didaktiker, men allvarligt talat: De flesta går i skolan i tolv år. Är det verkligen så illa ställt att många efter dessa tolv år varken kan Pythagoras sats eller skilja en ledarsida från en annons, ja då tror jag vi måste använda den tiden smartare.
Om detta kan man som naturvetare säga många mer eller mindre vackra saker, vilket exempelvis astrosmurfen redan gjort (notera att jag inte påstår att jag håller med om allt astrosmurfen skriver). Eftersom det alltså redan påpekats att matematik är ett språk i sig och dessutom grunden för naturvetenskapen så tänkte jag haka upp mig på några andra saker.
En av de saker som jag hakar upp mig på är just det där med de som är särskilt intresserade av matematik. Hur vet man att man är det? Om jag bara hade exponerats för de fyra räknesätten, mått, procent och grundläggande geometri i skolan så hade jag nog inte valt en matteintensiv utbildning efter det. Jag hade antagligen trott att jag var kass på matte eftersom jag räknade relativt långsamt och vi bedömdes efter kriteriet snabbt=bra. Nu är det lyckligtvis så att det ingår lite algebra i läroplanen för grundskolan, och att lösa ekvationer är ju faktiskt roligt (eller hur?), och på den vägen är det. Min poäng är att man inte vet om man är intresserad av matematik förrän man åtminstone fått nosa på mer avancerade saker än att räkna plus, minus, gånger och delat med. För att få fram de som blir bra på matematik behöver vi låta alla testa.
Något som hänger ihop med ovanstående är sättet som matematik presenteras på i skolan. Ska man tro Thente så har ungdomarna, till skillnad från oss gamlingar, fattat att matte inte är viktigt. Men VAD är det de inte tycker är viktigt? Är det verkligen så att de har fått komma i kontakt med den logik och tillämpade matematik som är grunden för all programmering av såväl sociala medier som datorspel? Har de fått se sambandet mellan fraktaler och växter, blodkärl, bergskedjor? Matematiken bakom aktiemarknaden och nationalekonomin? Om inte så baserar de förmodligen sin bedöming på ett antal konstruerade uppgifter i en sliten bok - och då är det inte så konstigt att matte känns irrelevant. Visst, man måste traggla sig igenom de där uppgifterna för att lära sig, men de är ett medel, inte målet!
Slutligen stör det mig lite att Thente ställer undervisning i språk och matematik mot varandra, som om vi bara skulle hinna med det ena eller det andra. Jag tycker det är fel att ställa just matematik och språk mot varandra eftersom de ämnena inte bara är viktiga i sig utan också utgör grunden för att ta till sig annan kunskap. Dessutom, jag är varken pedagog eller didaktiker, men allvarligt talat: De flesta går i skolan i tolv år. Är det verkligen så illa ställt att många efter dessa tolv år varken kan Pythagoras sats eller skilja en ledarsida från en annons, ja då tror jag vi måste använda den tiden smartare.
torsdag 5 juli 2012
Higgs i sikte!
Det har väl förmodligen inte undgått någon att den berömda Higgspartikeln, som ska förklara varför materia har massa och täppa till hålen i standardmodellen, kanske har observerats. Den statistiska säkerheten var aningen för låg för forskarna, men bara en aning. Pressreleasen från CERN finns här.
Prenumerera på:
Inlägg (Atom)