PROFILEN
70
T E K NIS K U KE B LAD 0217
Forsker Kristin
Y. Pettersen utvikler
slangeroboter, men
foretrekker blyant og
papir fremfor avansert
programvare.
Knekket
koden:
Professor Kristin
Ytterstad Pettersen
ved institutt for teknisk
kyberteknikk, NTNU skjønte
matematikken som gjorde det
mulig å styre slangeroboter.
FOTO: KAI T. DRAGELAND
TEK N IS K U K E B L A D 0 2 1 7
71
PROFILEN
Sjakk matt: Professoren setter
de fleste andre sjakk matt når det
gjelder avanserte matematiske
analyser. FOTO: THERESE LEE JANSEN
72
T E K NIS K U KE B LAD 0217
TEKST
JOACHIM SEEHUSEN
[email protected]
I
ngen som kjenner henne godt ber om
morgenmøter. De venter heller ikke
svar på e-poster før godt ut på dagen.
Professor Kristin Ytterstad Pettersen
er ikke et B-menneske, men de tidlige
timene vil hun ha for seg selv og sin
forskning.
– Jeg setter av tid hver morgen til oppgaver
som krever faglig fordypning og konsentrasjon
før jeg får input som ødelegger tankeprosessen.
Da lukker hun døren, og hun gjør det samtidig klart at planer om åpent landskap gir henne
frysninger på ryggen.
– Man må ha tilstrekkelig med helt uforstyrret tid for å tenke analytisk.
Professor Asgeir Sørensen, kollega på Institutt for marin teknikk og direktør for forskningssenteret AMOS gir følgene karakteristikk av Kristin Ytterstad Pettersen: “da vi var
studenter satte hun oss gutta sjakk matt i avanserte matematiske analyser og teoriforståelse.
Alle fordommer om blondiner ble nådeløst gjort
til skamme. Her var det bare å skjerpe tankene.
Hun er meget effektiv i sin tidsbruk og svært
sterk analytisk.”
Ytterstad Pettersen startet sin forskerkarriere med styring av skip og AUV-er, Autonomous
Unmanned Vehicles. Hun ble professor som
33-åring, det er uvanlig tidlig.
LUKEPARKERER SKIP
– Jeg jobbet med å lukeparkere skip. Det blir
omtrent som når man lukeparkerer en bil, frem
og tilbake mens man vrir rattet.
Men så klarer hun ikke lenger å holde sin matematiske forståelse i sjakk.
– Lukeparkering er kanskje litt morsomt sagt,
det er banefølging av skip, å klare å styre den
sideveis bevegelsen til tross for at du må gjøre
det indirekte. Da er du nødt til å bruke at de
differensialligningene som beskriver skipet og
hydrodynamikken er ulineære. Hvis ikke differensialligningene hadde vært ulineære, hadde
ikke skipet vært styrbart. Vi har nå skjønt matematikken.
Den har hun skjønt bedre enn sine professorkolleger verden rundt. Det har vært jobbet
med slangeroboter i mer enn 30 år. Men gjennombruddet kom først med Ytterstad Pettersen
og hennes kolleger.
– Ja, vi skjønte det først. Man laget roboter,
kjørte forsøk, så hva som skjedde og forsøkte å
skjønne det. Man endret robotene, prøvde og
feilet. Men man var mest opptatt av å bygge robotene, det mekaniske og det mekatroniske.
På NTNU valgte de en annen innfallsvinkel.
Ingen hadde bygget en matematisk modell for
en generell slangerobot, ingen hadde heller ana-
For at kreativitet skal kunne skje må man
koble av. Det nytter ikke å være kreativ når
hodet er fylt opp med et annet problem.
lysert slike grundig nok.
– Det var en konsensus i miljøet om at det var
for komplisert til å la seg gjøre, men det hadde
ikke vi fått med oss. Det var veldig komplekst,
men vi bare gjorde det, og det gikk.
REGNER PÅ GAMLEMÅTEN
Hun legger til at de mattekunnskapene hun og
hennes kolleger hadde, spilte en avgjørende
rolle for resultatet. De fleste ser nok for seg
forskere som myser mot en skjerm med avansert matematisk programvare, de raskeste prosessorene og datakraft i utenkelige mengder.
Men slik er det ikke. Kristin Ytterstad Pettersen løste gåten mange mente var for kompleks
til å løses med blyant og papir. Hun fyller opp
mot to pappesker med matematiske beregninger i uken.
– Vi skriver og regner for hånd. Vi kunne ikke
sittet med dette på en pc-skjerm. Du husker
bedre når du skriver enn når du taster på en pc.
Det sitter bedre, det er gjort forskning som viser
det. Når vi gjør analysene, så regner vi oss frem,
trinn for trinn. Så er det noen simuleringer, men
nesten all tiden går med til å regne for hånd når
jeg jobber med forskning. Det blir ark etter ark,
tettskrevet med ligninger.
Resultatene hun har oppnådd med slangerobotene har gitt anerkjennelse langt ut over
Norges grenser. Sent i fjor ble hun hedret med
IEEE-fellow utnevnelse. IEEE står for The Institute of Electrical and Electronics Engineers.
Organisasjonen ble stiftet i 1963 og er i dag verdens største forening for teknologer med over
421.000 medlemmer fra hele verden. Utnevnelsen henger høyt, og Ytterstad Pettersen mottok den for sitt bidrag til kontroll over skip og
AUV-er, samt for sitt arbeid med slangeroboter.
Hun tok sin doktorgrad på AUV-er og begynte
å jobbe med slangeroboter som et resultat av
brann.
– I 2004 hadde det vært mange bybranner
i Trondheim. Da satte brannvesenet og forskningsmiljøet i Trondheim seg sammen for å
se om de kunne utvikle nye teknologiske løsninger som kunne bedre brannsikkerheten og
tilgjengeligheten for redningsoperasjoner. Da
kom ideen fra en Sintef-forsker om å utvikle en
robotisert brannslange. Resultatet ble et Sintefprosjekt der jeg var med som rådgiver.
Resultatet av det prosjektet ble en slangerobot som ble drevet frem av vanntrykket, kalt
Anna Konda. Roboten ble aldri satt i produksjon, men interessen var vakt.
– Anna Konda demonstrerte at det var mulig,
men vi så også hvor kompleks styringen var. Ingen hadde da jobbet med det, dessuten var den
for tung. Den veide mer enn 70 kg.
Men Ytterstad Pettersen drev forskningen
videre, først med et prosjekt finansiert gjennom midler til nysgjerrighetsdrevet forskning.
Senere fortsatte arbeidet finansiert gjennom
Forskningsrådets Frinatek-program, Fri prosjektstøtte for matematikk, naturvitenskap og
teknologi. Der er kampen hard, kun fem prosent
av de som søker får midler.
STIFTET SELSKAP
– Vi knekket koden gradvis, det ble en serie vitenskapelige artikler som etter hvert ble samlet
i en bok. Den brukes i dag av forskere og doktorgradsstipendiater over hele verden. Den finansieringen gjorde det mulig å finansiere tre
stipendiatstillinger og to post-doc stillinger.
Etter hvert ble resultatene så lovende at det
ble gitt midler gjennom AMOS, et senter for
fremragende forskning på NTNU for autonome
marine systemer og operasjoner.
– I 2014 så vi at i tillegg til å være faglig interessant kunne svømmende slange-
KRISTIN Y. PETTERSEN
Født: Sandnes, 1969
¤¤
Sivilstand: Gift med Petter Eilif de
Lange. Har barna Mads (15) og LineKathrine (9)
¤¤
1987 – 91 NTH, Institutt for teknisk
kybernetikk, Msc
¤¤
1992 – 96 Doktorgradsstipendiat
¤¤
1996 – 02 Førsteamanuensis, Institutt
for teknisk kybernetikk, NTNU
¤¤
2001 –13 Rådgiver, Sintef
¤¤
2011–13 Instituttleder, Institutt for
Teknisk kybernetikk, NTNU
¤¤
2002 – Professor, Institutt for teknisk
kybernetikk, NTNU
¤¤
Medforfatter på tre bøker,
56 tidsskriftsartikler og 175
konferanseartikler.
¤¤
TEK N IS K U K E B L A D 0 2 1 7
73
PROFILEN
Det var en konsensus i miljøet om at det
var for komplisert til å la seg gjøre, men
det hadde ikke vi fått med oss. Vi bare
gjorde det, og det gikk.
roboter brukes til å løse subsea-utfordringer i
olje- og gassnæringen. Det førte til at vi startet
selskapet Eelume i 2015.
Der er NTNU største eier, sammen med de
mest sentrale forskerne som var med på utviklingen. I fjor ble det inngått en samarbeidsavtale
med Kongsberg Maritime og Statoil, og testene
av den første prototypen startet i Trondheimsfjorden. Senere i år står dypvannstesting på programmet, ned til 500 meter med neste versjon.
Målet er å starte produksjon for salg i 2018. Til
september i fjor satt Ytterstad Pettersen som
daglig leder. Nå er hun ute av driften, men sitter fortsatt i styret.
– Et selskap har et helt annet fokus enn forskning. For en forsker er målet å drive fagfeltet
fremover, og alt skal lede frem til publikasjoner som kan offentligjøres. Bedriftene trenger
noe helt annet. Det er kundens behov som står
i sentrum. Vi forskere har et perspektiv på ting
som skal være interessant om 10 eller 20 år. Vi
trenger ikke kortsiktig fokus på produktutvikling, slik industrien må ha. Jeg tror det er et pre
for forskere å jobbe tett mot industri.
I forskningen fokuserer hun fortsatt på marine styringssystemer og slangeroboter.
– Det er mye spennende vi må se mer på. Slangeroboter er veldig biomotivert. Vi tar det beste
fra naturen og kombinerer med det beste fra
teknologien når vi setter thrustere på.
De som baner ny vei møter ofte motstand, og
om ikke direkte motstand så i hvert fall tilbakeholdenhet og skepsis. Ytterstad Pettersen har
merket litt, men ikke mye, bedyrer hun.
DEFINERENDE OPPLEVELSE
– Det har ikke skjedd foreløpig at artikler er avvist, men jeg er litt spent nå. Jeg har inne artikler
jeg ikke har fått tilbakemelding på.
– Er det en reell mulighet for at de blir avvist
fordi de som vurderer ikke skjønner dem?
– Ja, jo. Det er kanskje litt feil å si at de ikke
skjønner. Det er kanskje mer at det faller mellom to stoler. Det er jo biologisk inspirert teknologi. Da kan det ene miljøet si at dette ikke
er en AUV mens det andre sier at dette ikke er
bioinspirert. Når du kommer med noe nytt, er
det alltid en sjanse å ta.
Midt i denne banebrytende forskningen fikk
Ytterstad Pettersen en knyttneve midt i ansiktet på privat plan. Datteren hennes, Line Cath-
Effektiv
kalkulasjon
74
T E K NIS K U KE B LAD 0217
rine, ble som fireåring diagnostisert med akutt
myelogen leukemi, en svært aggressiv og farlig
form for kreft.
Tårene strømmer mens hun forteller om en
vanskelig tid. Datteren er nå ni år gammel og
frisk.
– Det er så ekstremt langs så mange akser,
det er en definerende opplevelse. Jeg tror ikke
det er mulig å beskrive det for andre som ikke
har vært i den situasjonen. Veldig, veldig tøft.
På ingen måte verdt det, men likevel lærerikt.
Jeg kan fortsatt irritere meg over bagateller,
men nå vet jeg at det er bagateller på en annen
måte enn før.
Et møte med helsevesenet kan ta mange former. Avisene er fulle av historier om pasienter
og pårørende som både roser og riser systemet.
Ytterstad Pettersen sitter med gode erfaringer
fra barnekreftavdelingen på St. Olavs Hospital.
Kanskje noe overraskende at en person med
hennes kompetanse, og gode tilgang til vitenskapelige artikler ikke startet sitt eget lille private forskningsprosjekt om leukemien datteren
var rammet av.
KUN MOR
– Nei, jeg leste ingenting, absolutt ingenting.
Som professor vet jeg hva som kreves og jeg
hadde full respekt for at legene visste hva de
gjorde. De var meget profesjonelle både i sykdomsbehandlingen og menneskebehandlingen.
De lot barna være barn, og håndterte familiene på en god måte. De var dyktige. Det å tro
at jeg på noen måneder skulle kunne sette meg
inn i alt det de har lært og den kompetansen og
erfaringen de har, nei. Jeg fokuserte kun på å
være mor.
Det fokuset førte til at hun begynte med intens styrketrening.
– Jeg måtte finne noe som ga meg masse
energi, noe som fylte på med endorfiner. Det
måtte være så krevende at det holdt alle tanker på avstand. Da var det helt ut med yoga og
meditasjon og inn med tung styrketrening. Det
var rett og slett for å overleve i den situasjonen
at jeg begynte med styrketrening. Det hadde så
mange positive effekter at jeg har fortsatt. Det
første jeg gjør om morgenen er å trene.
Men bak den rasjonelle professoren skjuler det seg også en irrasjonell og ikke minst
fantasifull side. Den brukte hun til å skaffe
lommepenger i ungdomsskole- og videregåendeperioden av ungdommen. Da leverte
hun noveller til blader som Hjemmet, Allers og Norsk Ukeblad. Hun skapte et spøkelseshus.
SKAPTE SPØKELSESHUS
– Det skulle jo liksom være historier fra virkeligheten, men det var det ikke. Det var populært
med spøkelser på 80-tallet, så en av historiene
ble en spøkelseshistorie. Da beskrev jeg veien
til min mormors hus. Jeg fjernet alle navn og
forsøkte å anonymisere det mens jeg satt på
barnerommet og skremte meg selv. Flere ganger
måtte jeg løpe ut i kjøkkenet til mor fordi jeg ble
så redd. Men anonymiseringen viste seg lite vellykket. Flere kjente igjen huset og det begynte
å gå rykter om at det spøkte der, også på NTH
fikk hun høre om spøkelseshuset i Hamarøy.
[email protected]
454 04 650 | isy.no
Vaktmester: Neste år regner
Ytterstad Pettersen med at
selskapet Eelume skal ha
slangeroboter klar for produksjon.
De vil fungere som vaktmestre for
subsea-installasjoner i Nordsjøen.
FOTO: THERESE LEE JANSEN
– Mange år senere skulle mormor flytte på
sykehjem. Da kom det en flyttebil og jeg husker
fortsatt kommentaren fra sjåføren da han kom
ut av bilen: “Oj, jeg visste ikke at jeg skulle til
spøkelseshuset”. Jeg fikk 400 kroner for den
historien, det var godt betalt den gangen.
KREVER TOMT HODE
Kreativitet er ikke forbeholdt litterær produksjon, det kreves også kreativitet for å utvikle autonome styringssystemer og roboter. Hun har
systematisert prosessen.
– Jeg skriver ned ideer når de kommer, alltid.
Hvis ikke, blir de glemt. For at kreativitet skal
kunne skje må man koble av. Det nytter ikke
være kreativ når hodet er fylt opp med et eller
annet problem.
I praksis løser hun det ved å gå tur. Står hun
fast med et problem går hun ut og finner løsnin-
Vedlikehold satt
i system
gen i Høyskoleparken.
– Ja, og da går jeg gjerne raskt så det kommer
mye oksygen til hjernen. Jeg elsker å gå tur, da
tenker jeg så godt.
Det var på mange måter naturlig at hun skulle
velge en akademisk utdannelse, men ikke åpenbart at det skulle blir teknologi. Hennes mor var
lærer og hennes far professor i musikk.
HEDRER LÆRER
– På skolen var jeg interessert i alt mulig, det var
ikke noe som pekte seg ut. Men på ungdomsskolen hadde jeg Mindor Gjøse som lærer, han
skilte seg ut. Han var veldig tidlig ute med programmering og tilbød oss det som valgfag i åttende klasse. Da fikk jeg smaken på dette med
datamaskiner, det og programmering var jo veldig spennende og hot på 80-tallet.
Selv om avgjørelsen om å velge NTH og det
som da het datateknikk og teknisk kybernetikk
ikke ble tatt før på videregående skole, der hun
valgte musikklinje, var det altså en ungdomsskolelærer fra Rogaland som har deler av æren
for at Statoil snart kan ta slangeroboter i bruk
til vedlikeholdsarbeider på sine subseainstallasjoner.
Det var programmering som avgjorde valget.
– Da jeg kom hjem til jul etter første semesteret, spurte venninnene mine meg hva teknisk
kybernetikk var for noe. Da måtte jeg si at “øøh,
det vet jeg ikke”.
Foran tredje året måtte studentene velge, datateknikk eller teknisk kybernetikk.
– Da hadde jeg jo oppdaget at teknisk kybernetikk var superspennende. Dette å bruke dataprogrammer sammen med matematikk til å
styre noe fysisk, som roboter, det var bare magisk, helt uimotståelig. Men det var ingen masterplan fra begynnelsen.
På den tiden var det ikke mange jenter som
valgte datafag. Kristin var i en klasse med 70
studenter, der kun seks andre var jenter. Hun
opplevde ingen direkte fordommer eller diskriminering, men var likevel litt på siden.
– Det var annerledes enn det er nå. Alle lærebøkene var skrevet av menn, alle foreleserne var
menn og nesten all studiekameratene var menn
så det var nok en større opplevelse den gangen
av at du hørte ikke like mye til her som de mannlige medstudentene. Det håper jeg er bedre i
dag. Nå er det jo i overkant av 20 prosent kvinner og det er også flere kvinnelige forelesere.
Ytterstad Pettersen mener også at behovet for
sivilingeniører og forskere innen kybernetikk og
andre IKT-fag er så stort at kvinneandelen må
opp. Det er rett og slett ikke mulig å utdanne
tilstrekkelig mange om man kun skal rekruttere
fra halve befolkningen.
– Vi er jo inne i en veldig spennende tid for
robotikk. Tenk på hvor mange sensorer som er
stappet inn i en iPhone. De er små, lette og koster
nesten ingenting. For få år siden hadde det ikke
vært mulig. Så har du regnekraften som bare blir
bedre. På aktuatorer har det skjedd en enorm utvikling på motorsiden. Disse tre komponentene
er det som skal til for å lage disse tilbakekoblingssløyfene som er essensen i kybernetikk. Nå
er det mulig å lage i praksis mye av det fagfeltet
vårt har jobbet mot i årevis: Autonome roboter
og autonome biler.
[email protected]
454 01 536 | isy.no
TEK N IS K U K E B L A D 0 2 1 7
75