Tilnefningar til Nýsköpunarverðlauna forseta Íslands

15.1.2024

Stjórn sjóðsins hefur valið sex öndvegisverkefni en aðeins eitt þeirra hlýtur viðurkenninguna. Forseti Íslands afhendir verðlaunin.

Verkefnin sem tilnefnd eru sem öndvegisverkefni eiga það sameiginlegt að vera vel unnin og frumleg en eru afar ólík innbyrðis og sýna vel þá fjölbreytni sem einkennir verkefni sem sjóðurinn veitir styrki til. Þessi fjölbreytni endurspeglar ennfremur það frjóa og margbreytilega starf og nám sem háskólanemar á Íslandi og íslenskir námsmenn erlendis leggja stund á.

Verkefnin sem tilnefnd eru til verðlaunanna eru:

Greiningarkerfi fyrir heilsugæsluna - Einkenni.is

Staða heilbrigðiskerfisins á Íslandi, líkt og í öðrum vestrænum löndum, er þung vegna undirmönnunar og álags sem hefur neikvæðar afleiðingar á umönnun sjúklinga. Langir biðtímar á heilsugæslustöðvum og ofálag klínískra sérfræðinga leiðir til gæðaminni heilbrigðisþjónustu. Tillaga að lausn til að tækla þetta vandamál er hugbúnaður með notendaviðmót fyrir sjúklinga og lækna, sem nýta sér gervigreind til að létta undir álagi á heilsugæslustöðvum.

Kerfið er byggt á tveimur megin viðmótum: Spurningaviðmóti og Ráðgjafarviðmóti. Spurningaviðmótið hjálpar við að draga úr óþarfa heimsóknum á heilsugæslustöðvar með því að gefa sjúklingum kost á að svara spurningum tengt heilsufari þeirra og sjúkrasögu. Undirliggjandi gervigreindarlíkanið í hugbúnaðinum nýtir sér þessi svör til að spá fyrir um líkur á tilteknum sjúkdómum. Hægt er að nota þessi áhættustig til að greina sjúklinga sem eru í lágum áhættuhóp og geta þar með fengið viðeigandi meðferð án þess að hitta lækni í persónu. Ráðgjafarviðmótið, sem einblínir á gagnavinnslu, uppbyggingu og tölfræðilega túlkun, auðveldar læknum að lesa úr svörum og útreiknuðum áhættustigum sjúklinga.

Innan ráðgjafarviðmótsins er einnig svokallað rannsóknarviðmót, gert einungis fyrir þá sem standa að þróun hugbúnaðarins, þar sem hægt er að gera ýmsa hluti sem nýtast við áframhaldandi rannsókn í verkefninu. Þar má finna spurningamiðstöð (yfirlit yfir spurningar kerfisins) og tölfræðiviðmót (þar sem hægt er að skrá útkomur sem liggja fyrir hjá sjúklingum sem svöruðu spurningalistanum, og skoða tölfræði sem gagnast við áframhaldandi þróun á hugbúnaðinum).

Fýsileikarannsókn var gerð til að meta notendahæfni viðmótana og sýndi fram á að hægt er að innleiða þessa lausn inn í klíníska vinnuferlið, svo sem með því að sjálfvirkt skrifa læknanótu, sem spara læknum dýrmætan tíma. Með því að nýta gervigreind til að einkennastiga sjúklinga, hefur kerfið möguleika á að auka skilvirkni heilbrigðiskerfisins og ýta undir stöðugleika við umönnun sjúklinga. Á meðan gögn safnast upp gæti lausnin skapað ákveðna grunnlínu fyrir meðferð sjúklinga með svipuð svör við spurningalistanum, sem stuðlar að meiri samræmi í heilbrigðisþjónustu.

Verkefnið var unnið af Baldri Olsen og Kára Steini Hlífarssyni, nemum í tölvunarfræði við Háskólann í Reykjavík og Magnúsi Friðriki Helgasyni, nema í Hugbúnaðarverkfræði við Háskólann í Reykjavík. Leiðbeinendur voru Hrafn Loftsson dósent og Stefán Ólafsson lektor við tölvunarfræðideild Háskólans í Reykjavík og Steindór Oddur Ellertsson læknir hjá Heilsugæslu höfuðborgarsvæðisins. 

Nýsköpun fyrir snemmgreiningu brjóstakrabbameina

Markmið rannsóknarverkefnisins er að þróa nýja skimunaraðferð fyrir snemmgreiningu brjóstakrabbameina með því að bera kennsl á ný lífmerki í blóðvökva. Rannsóknin byggist á magngreiningu sértækra próteina í blóðvökva með háhraða vökvagreini tengdum tvöföldum massagreini (UPLC/MS/MS). Styrkur próteinanna í blóðvökva brjóstakrabbameinssjúklinga og heilbrigðra kvenna var borinn saman til að sjá hvort hann væri frábrugðinn á milli hópanna tveggja. Með þessari aðferð er hægt að bera kennsl á lífmerki sem hægt væri að nota við snemmgreiningu brjóstakrabbameina. Snemmgreining brjóstakrabbameina er áhrifaríkasta leiðin til að bæta lifun þeirra sem greinast með brjóstakrabbamein. Vonin er sú að hægt verði að skima fyrir brjóstakrabbameinum með meiri áreiðanleika en núverandi skimun með brjóstamyndatöku. Brjóstamyndataka hefur sín takmörk þar sem erfitt getur verið að greina krabbamein á byrjunarstigi, einkum í þéttum brjóstvef eins og oft finnst hjá ungum konum. Því getur ávinningur brjóstamyndatölu verið lítill fyrir konur með háa brjóstakrabbameinsáhættu eins og konur með arfgenga stökkbreytingu í BRCA1 eða BRCA2 genum.

Brjóstakrabbamein er mjög fjölbreyttur sjúkdómur og eru til ýmsar undirgerðir sem eru miságengar og sýna mismunandi sameindamynstur og próteintjáningu. Brjóstamyndataka ein og sér getur ekki sagt til um af hvaða undirgerð æxlið er, heldur þarf vefjagreiningu. Nýja aðferðin býður hins vegar upp á þann möguleika án þess að krefjast frekara inngrips.

      Verkefnið er enn í fullum gangi en fyrstu niðurstöður eru jákvæðar. Ákveðið prótein fannst marktækt í lægri styrk í blóðvökva kvenna með undirgerðir sem yfirtjá Ki67, en þessi æxli eru yfirleitt hraðvaxandi og illvíg. Í framhaldinu verður gerð frekari tölfræðileg úrvinnsla á gögnunum í leit að fleiri próteinum sem sýna marktæk tengsl við brjóstakrabbamein og geta því orðið vænleg lífmerki fyrir snemmgreiningu. Mögulega verður í framtíðinni hægt að nota þessa aðferð við greiningu brjóstakrabbameina. Þá verður tekið blóðsýni, styrkur lífmerkis mældur með UPLC/MS/MS og hann borinn saman við viðmiðunargildi til að skera úr um það hvort einstaklingur sé með brjóstakrabbamein á byrjunarstigi.

Verkefnið var unnið af Magnúsi Gauta Úlfarssyni nema í lyfjafræði við Háskóla Íslands. Leiðbeinendur voru Margrét Þorsteinsdóttir prófessor við Lyfjafræðideild Háskóla Íslands, Sigríður Klara Böðvarsdóttir forstöðumaður Lífvísindaseturs Háskóla Íslands, Kristrún Ýr Holm doktorsnemi við Lyfjafræðideild Háskóla Íslands, Finnur Freyr Eiríksson framkvæmdarstjóri ArcticMass og Christoph Borchers prófessor við McGill Háskóla í Kanada.

Rauntíma sjávarfalla- og sjávarhæðarspá við Ísland

Markverð sjávarflóð við strendur Íslands gerast nokkrum sinnum á áratug. Óveðurflóð eru í raun tíðari en þetta, því til þess að stormar valdi tjóni þarf óveðrið yfirleitt að ná hámarki nærri háflæði. Þetta þýðir að til þess að spá fyrir um sjávarflóð þarf bæði að geta spáð sjávarföllum og einnig að spá því hvernig sjávarstaða bregst við lágþrýstingi og vindum.

Til að reikna tölfræði veðurflóða umhverfis Ísland var reiknilíkanið Delft3D-FM sett upp á Veðurstofu Íslands með þéttu reiknineti sem nær umhverfis Ísland. Í þessu verkefni var uppsetningin aðlöguð svo nota mætti líkanið til að spá fyrir um sjávarföll og þróun sjávarhæðar. Líkanið reiknar hinar s.n. ólínulegu grunnvatnsjöfnur í mjög þéttu reiknineti (minnst um 200 m möskvastærð) umhverfis landið og gögn eru vistuð á 10 mín fresti. Aðlögunin var fólgin í því að bæta hermun sjávarfalla með því nýta jaðarskilyrði frá Kópernikus þjónustunni (CMEMS). Þar er veitt aðgengi að sjávarfallaspá fyrir Norður Atlantshafið sem reiknuð er í grófu reiknineti, en með háupplausnarlíkaninu var hægt að nýta þessar upplýsingar til að reikna sjávarhæðina í mun meiri upplausn.

Líkanið var notað til þess að reikna sjávarhæð fyrir nokkur tímabil á síðustu árum til að bera saman við aðgengilegar mælingar frá Siglingasviði Vegagerðarinnar. Síðan var reiknuð spá fyrir hluta ágústmánaðar 2023 byggt á CMEMS gögnunum og veðurspá frá Reiknimiðstöð evrópskra veðurstofa (ECMWF). Niðurstöður lofa góðu fyrir þróun á spálíkani sem spáir sjávarstöðu og hægt verður að nota til að spá fyrir sjávarflóðum á sama hátt og nú er spáð fyrir óveðrum.

Verkefnið var unnið af Rakel Maríu Ellingsen Óttarsdóttur, nema í hagnýttri stærðfræði við Háskóla Íslands. Leiðbeinendur voru Halldór Björnsson, Veðurstofu Íslands, Angel Ruiz Angulo, prófessor á verkfræði- og náttúruvísindasviði HÍ og Fannar Gíslason, Vegagerðinni.

Stjórn DNA metýlunar á ísóformnotkun í taugaþroska

Truflun á taugaþroska gerist hjá 1-2% af öllum börnum. Ef hægt væri að skilja orsakir og þróa meðferðir fyrir þessa einstaklinga myndi það bæta lífsgæði þessara barna og auka gagnsemi þess stuðnings sem þau fá nú þegar. Nýlega hefur komið í ljós að stór hluti þeirra sem greinast með slíka skerðingu og hafa þekkta stökkbreytingu í utangenakerfinu, stórum hóp próteina sem stjórna aðgengi erfðaefnisins og þar með genatjáningu frumna. DNA metýlun (DNAm) er utangenamerki sem hefur m.a. áhrif á mismunandi samsetningu RNA sameinda frá sama geni (svokölluð ísóform). Vísbendingar eru um að ýmsar taugaþroskaraskanir einkennist af brenglun í tjáningu ísóforma. Nýlegar rannsóknir benda til þess að breytingar á DNA metýlun og RNA ísóformum eigi sér stað við þroska heilans, en lítið hefur verið rannsakað nákvæmlega hvaða breytingar þetta eru eða hvaða áhrif þær hafa á þroskaferlið sjálft.

Í þessu verkefni nýttum við nýja raðgreinitækni (Nanopore), sem byggir á því að draga DNA sameind í gegnum himnu og mæla rafstraumsbreytingar þegar DNAið færist gegnum himnuna. Þessi aðferðafræði getur raðgreint mjög langar DNA raðir og lesið utangenamerki beint af röðinni og nýttist það til að meta breytingar á ísóformtjáningu og DNAm við taugafrumuþroska. Rannsóknin leiddi í ljós að flestar breytingar eiga sér stað fyrstu daga taugaþroska. Mikið af ísóformbreytingum áttu sér stað en flest ísóform fóru úr því að hafa röð sem ekki leiddi til próteins yfir í prótein-kóðandi ísóform. Þetta bendir til áður óþekktrar stjórnunar á próteintjáningu við taugafrumuþroska, sem gerir frumum kleift að bregðast hratt við skilaboðum úr umhverfinu, því ekki þarf að virkja allt kerfið heldur bara skipta úr einu ísóformi í annað. Marktækur hluti bæði genatjáningar og ísóformbreytinga samsvaraði breytingu í DNA metýlun hjá viðkomandi geni og því talið líklegt að DNA metýlun taki þátt í stjórnun á þessum breytingum. Næstu skref verða að skoða hvernig þessi ferli hegða sér í taugaþroskaröskunum.

Nanopore raðgreinitæknin hefur því opnað nýjar dyr sem hægt er að nota til að skilja flókin ferli og sjúkdóma, líkt og taugaþroskaraskanir. Niðurstöður rannsóknarinnar geta veitt okkur dýpri innsýn inn í sjúkdómsferlið og mögulega leitt til nýrra meðferðarúrræða fyrir einstaklinga með taugaþroskaraskanir.

Verkefnið var unnið af Katrínu Wang, læknanema við Háskóla Íslands. Leiðbeinendur voru Katrín Möller, nýdoktor við Læknadeild Háskóla Íslands og Hans Tómas Björnsson, yfirlæknir á Landspítala og prófessor við Læknadeild Háskóla Íslands.

Umhverfisvænt sementslaust AlSiment steinlím

Steypa er mest framleidda efnið á jörðinni og er bráðnauðsynleg áframhaldandi uppbyggingu samfélags okkar. Magnaðir eiginleikar og styrkur steypu eru í sementi og hvörfum þess við vatn að þakka. Því miður er framleiðsla sements með gríðarstórt kolefnisspor. Í framleiðsluferlinu losnar óhjákvæmilega CO2 við brennslu kalksteins, en auk þess er brennt mikið magn af kolum til að knýja þetta orkufreka ferli. Í heildina stafar 7-8% af allri losun gróðurhúsalofttegunda af mannavöldum af framleiðslu sements.

Þetta verkefni sýnir fram á fýsileika þess að nota sementslaust steinlím (AlSiment) sem bindiefni fyrir steypu. Efnasamsetning þessa efnis er að sumu leyti lík samsetningu sements, en er ríkara af ál- og kísiloxíðum. AlSiment er blandað saman við vatn, auk virkjunarefna á borð við basa og alkalísílikat. Úr verður bindiefni sem hægt er að blanda við sömu fylliefni og notuð eru í hefðbundna steypu.

Sementslaust steinlím er hægt að framleiða úr hliðarafurðum frá þungaiðnaði eins og stál- og álframleiðslu, en einnig frá náttúrulegum uppsprettum eins og jarðhitakísli og eldfjallaösku, sem eru sérstaklega aðgengileg á Íslandi. Í verkefninu var uppskrift af hellum með sama fylliefni og Steypustöðin notar venjulega þróuð og prófuð. Niðurstaðan var sú að það er raunhæft að nota AlSiment sementslaust steinlím í stað sements í helluframleiðslu.

Verkefnið snerist að auki um nýja tækni sem getur hjálpað byggingariðnaðinum að minnka kolefnislosun með bindingu á CO2 með því að nota AlSiment tækni. Á þeim þremur mánuðum sem verkefnið stóð, voru ýmsar uppskriftir prófaðar til að ákvarða hvaða breytur höfðu mest áhrif á styrktarþróun og hvort þær myndu ná kröfum fyrir hefðbundnar Portland-sements lausnir (35 MPa eftir 28 daga). Helstu niðurstöður voru þær að styrkur alkalíefna og CO2 höfðu mikil áhrif á þrýstistyrk, vinnanleika og útlit steypunnar. Magn CO2 sem bundið var í steypublöndurnar var 3,7 – 26 kg á rúmmeter sem skilaði 80 MPa til 60 MPa þrýstistyrk. Staðfest var að hægt er að fanga CO2 með AlSiment tækni sem gæti hjálpað byggingariðnaðinum að minnka kolefnislosun með því að bjóða upp á annan valkost en hefðbundið Portland sement sem stenst vel þær kröfur sem eru gerðar.

Verkefnið var unnið af Heiðari Snæ Ásgeirssyni meistaranema í efnaverkfræði við DTU Tækniháskólann í Danmörku og Gonzalo Patricio Eldredge Arenas meistaranema í jarðhitaverkfræði við Háskóla Íslands. Leiðbeinendur verkefnisins voru Sunna Ólafsdóttir Wallevik og Dr. Kristján Friðrik Alexandersson framkvæmdastjórar hjá Gerosion ásamt Dr. Sigrúnu Nönnu Karlsdóttur, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands.

Viðbrögð við áreitni innan lögreglu

Kynferðisleg og kynbundin áreitni ógnar heilsu og velferð starsfólks á íslenskum vinnumarkaði og viðheldur kynjamisrétti. Rannsóknir hafa leitt í ljós að kynferðisleg áreitni þrífst innan lögreglunnar á Íslandi. Brottfall kvenna úr lögreglunni má að einhverju leiti rekja til fjandsamlegs starfsumhverfis og hafa karlkyns lögreglumenn einnig lýst neikvæðum áhrifum karllægrar vinnumenningar innan stofnunarinnar.

Markmið verkefnisins er að hanna þjálfun sem tekur mið af vinnumenningu stofnunarinnar og valdeflir starfsfólk lögreglu til þess að bæta starfsumhverfi sitt og stemma stigu við kynferðislegri áreitni á vinnustaðnum. Þjálfunin er mótuð út frá aðferðum sem þróaðar hafa verið á Norðurlöndunum og leggja sérstaka áherslu á gagnvirkt nám, aukna samkennd og samtal á milli starfsfólks.

Niðurstaða verkefnisins er hönnun þjálfunar sem fer fram í þremur skrefum og felst í kynningu, umræðuhópum, fræðslunálguninni Forum Theater (Boal, 1979), og eftirfylgni. Þjálfunin verður framkvæmd innan lögreglunnar af leiðbeinendum verkefnisins, í samstarfi við Mennta- og starfsþróunarsetur lögreglu, og í tengslum við UISH rannsóknarverkefnið (Nordforsk nr. 137287). Þjálfunin hefur því mikið hagnýtingargildi, er liður í því að stuðla að inngildandi vinnuumhverfi innan lögreglunnar og mikilvægt innlegg í rannsóknir á kynferðislegri og kynbundinni áreitni á vinnustað.

Verkefnið var unnið af Sólveigu Maríu Thomasdóttur nema í Hagnýtri jafnréttisfræði við Háskóla Íslands. Leiðbeinendur voru Finnborg Salome Steinþórsdóttir, aðjúnkt og Gyða Margrét Pétursdóttir, prófessor í kynjafræði við Stjórnmálafræðideild við Háskóla Íslands.

Nánar um Nýsköpunarverðlaun forseta Íslands

Nýsköpunarverðlaun forseta Íslands voru fyrst veitt árið 1996 og eru því nú veitt í 28 skipti. Í stjórn sjóðsins 2023-2026 sitja; Björgvin Stefán Pétursson, formaður, skipaður án tilnefningar, Sævar Helgi Bragason, tilnefndur af vísindanefnd Vísinda- og tækniráðs, Ásdís Jóhannesdóttir, tilnefnd af Samtökum iðnaðarins, Alexandra Briem, tilnefnd af Sambandi íslenskra sveitarfélaga og Erla Guðbjörg Hallgrímsdóttir, tilnefnd af Landssamtökum íslenskra stúdenta.

Árlega velur stjórn Nýsköpunarsjóðs námsmanna um 10 verkefni sem unnin eru á árinu sem úrvalsverkefni. Af þeim eru svo 4-6 verkefni valin sem öndvegisverkefni og hljóta þau tilnefningu til Nýsköpunarverðlauna forseta Íslands. Stjórn sjóðsins byggir mat sitt á verkefnum á mati fagráða sjóðsins, en þau eru sex, sjá nánar á vefsvæði sjóðsins.

1. fagráð á sviði félagsvísinda, lögfræði og menntavísinda
2. fagráð á sviði lífvísinda, klínískar rannsókna og lýðheilsu
3. fagráð á sviði hugvísinda og lista
4. fagráð á sviði náttúru- og umhverfisvísinda
5. fagráð á sviði raunvísinda og stærðfræði
6. fagráð á sviði verkfræði og tæknivísinda

Eins og áður segir fer athöfnin fram á Bessastöðum 18. janúar næstkomandi og verður þá tilkynnt hvaða verkefni verður fyrir valinu.