Teknologi og naturvitenskap
Informasjons og kommunikasjonsteknologi
Digitalisering er en omfattende endringsprosess som involverer overgangen fra tradisjonelle informasjonsbehandlingsmetoder til digitale teknologier og verktøy. Informasjons- og kommunikasjonsteknologi (IKT) er en sentral driver for dette, på tvers av fag og sektorer. IKT er en fellesbetegnelse for teknologier som gjør det mulig å samle inn, lagre, behandle, dele, kommunisere, visualisere, bruke og samarbeide om data og informasjon i elektronisk form.
Generisk data- og e-infrastruktur
For å understøtte en stadig mer datadrevet forskning er behovet for robust og generisk data- og e-infrastruktur og gode tjenester for datahåndtering stadig økende. Forskningsdata er en verdifull ressurs som må lagres, analyseres, arkiveres, deles, tilgjengeliggjøres og langtidsbevares på en sikker og effektiv måte.
Data og tjenester overalt
Mange fagområder har behov for generisk data- og e-infrastrukturer for f.eks. tungregning, datalagring, -arkivering og langtidsbevaring av data og tilhørende tjenester som autentisering og autorisering, verktøy for effektiv arbeidsflyt og programvare for simulering og analyse av data. Dette inkluderer digitale registre og databaser for lagring av store datamengder, såkalte 'big data', og regneressurser for komplekse beregninger, såkalt tungregning (High Performance Computing (HPC)). HPC er et viktig verktøy for å møte store vitenskapelige og samfunnsmessige utfordringer, blant annet innenfor marin forskning, klimaforskning og helseforskning. Datainfrastrukturer er spesielt viktig for forskning som krever komplekse beregninger og genererer store mengder data gjennom simulering og analyse.
Teknologiutviklingen innenfor tungregning og stordata skjer i raskt tempo, og det dukker stadig opp nye brukergrupper med ulike og spesifikke behov. Derfor er det av stor betydning at infrastruktur som utvikles er i stand til å møte disse behovene og støtte opp under forskning på en effektiv måte. Det er også viktig med samhandlende datainfrastrukturer, og at det etableres infrastrukturer langs hele den digitale verdikjeden.
Et trygt informasjonssamfunn
Sensitive data som ikke kan eller skal deles åpent, av juridiske, etiske eller sikkerhetsmessige hensyn, må også kunne innsamles, håndteres, analyseres og arkiveres på en sikker og god måte. Til dette trenger man data-infrastruktur, -tjenester og verktøy som sikrer at datainnsamling og -håndtering skjer i tråd med gjeldende lovverk og etiske retningslinjer og hindrer uautorisert tilgang og misbruk.
Grensesprengende IKT-forskning og utvikling
I den nye Langtidsplanen for forskning og høyere utdanning omtales IKT som en transformerende drivkraft, som gir grunnlag for nye forretningsmodeller og anvendelser i alle samfunnsområder. IKT spenner et bredt felt av teknologiområder innenfor blant annet datavitenskap, informatikk, informasjonssystemer, kunstig intelligens og maskinlæring, nettverks- og programvareteknologi, sensorteknologi og tingenes internett, menneske-maskin interaksjon, nettverk og sikkerhet, kryptografi og cybersikkerhet. Forskning og forskningsdrevet innovasjon innenfor kunstig intelligens og kvanteteknologi trekkes spesielt frem i Langtidsplanen, men det er også en rekke andre disipliner innenfor IKT-forskningen som er relevante i en infrastruktursammenheng. De ulike disiplinene kan ha behov for kapasitet ved generiske infrastrukturer for tungregning, lagring, etc., men det kan også være behov for infrastrukturer knyttet til spesialområdene.
IKT er ikke bare et fagområde i seg selv. IKT er det tekniske grunnlaget for et omfattende innovasjonssystem, koblet til de fleste samfunnsutfordringer. Internett og digitale teknologier transformerer ikke bare industriene, men også arbeidsprosesser og -oppgaver og dynamikken i organisasjoner og arbeidsmarkeder. Digitaliseringsbølgen er driver for industri 4.0-perspektiver[12], det grønne skiftet, omstilling i privat og offentlig sektor og verdiskaping på viktige områder for samfunnet. Norge har gode forutsetninger for å lykkes gjennom den digitale transformasjonen. Men, det fordrer at vi lykkes med kompetansebygging, forskningsaktiviteter og -prioriteringer, strategiske investeringer i nasjonale infrastrukturer, innovasjoner og løsninger innenfor IKT-feltet.
Infrastrukturlandskapet i dag og fremover
Generisk data- og e-infrastruktur
For et komplett bilde av data- og e-infrastrukturer er det nødvendig å også se til de andre underområdene i veikartet. I INFRASTRUKTUR-porteføljen finnes et stort antall relevante prosjekter som er utviklet for behovene innenfor ett eller flere fag- og teknologiområder. I del 3 er det en oversikt over de forskningsinfrastrukturene som er tverrgående og som kan benyttes innenfor en rekke fagdisipliner og -områder.
Innenfor alle underområder av veikartet er det et behov for fortsatt satsing på nasjonal tungregningskapasitet. Sigma2 er en generisk datainfrastruktur med stor betydning for en rekke fagdisipliner, innenfor tungregning og datalagring. Å håndtere og dele sensitive data og muliggjøre analyser på disse er en utfordring og et behov i mange forskningsfelt, inkludert helse og samfunnsvitenskap. For at forskere skal kunne gjøre dette trenger man en sikker og pålitelig datainfrastruktur med tjenester som er i samsvar med relevant lovgivning og forskningsetiske retningslinjer.
Det er viktig at Norge tar del i internasjonale samarbeid for blant annet å sikre at norske forskningsmiljøer og infrastrukturer opererer og etableres i tråd med internasjonale standarder og prinsipper for god datahåndtering, -forvaltning og kuratering. I den forbindelse bør Norge fortsatt ha en aktiv rolle i samarbeidet om EOSC, EuroHPC JU og ESFRI-landmarks som Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE).
Infrastruktur for grensesprengende IKT-forskning og utvikling
Forskning og utvikling innenfor IKT krever et stort spenn av forskningsinfrastrukturer langs hele den digitale verdikjeden, fra datainnsamling til analyse og brukergrensesnitt. Dette inkluderer blant annet eksperimentelle infrastrukturer for kommunikasjonsnettverk, sensor- og kretsteknologi, analyseverktøy og tungregningsplattformer og løsninger for å forbedre brukeropplevelsen i ulike teknologiske systemer.
Forskningsinfrastrukturene eX3 tilbyr et eksperimentelt heterogent tungregneanlegg for eksperimentering med exaskala databehandling og NorNet tilbyr en storskala, real-world Internet testbed, der økt ytelse og robusthet i nettverket er en sentral forskningsutfordring. ReRaNP gir muligheter til å validere og demonstrere nye metoder og systemer for radiokommunikasjon. Økt hastighet, utvikling og realisering av virkelige massiv MIMO-systemer og avanserte trådløse sensornettverk er sentrale forskningsutfordringer. NAIC skal etablere den kraftigste infrastrukturen for kunstig intelligens i Norge og finne de beste teknologiløsningene for dette.
For de fleste nye teknologier er grunnleggende og anvendt forskning på IKT en nødvendig del og fremover blir det viktig å ha infrastrukturer som muliggjør IKT-forskning som er strategisk viktig for Norge.
Det er gode muligheter for økt internasjonalt samarbeid på flere områder innenfor IKT. Quantum computing (QC) er for eksempel et felt der samarbeid på tvers av landegrensene kan gi betydelig merverdi.
Material-, prosessteknologi og grunnleggende naturvitenskap
Langtidsplanen fremhever betydningen av den langsiktige grunnforskningen for å bygge ny kunnskap vi trenger for å håndtere utfordringer og kriser. Grunnleggende naturvitenskap favner bredt, men her har vi beskrevet noen særlig utstyrtunge fagområder. Grunnleggende forskning er også viktig for utvikling av ny avansert teknologi. Forskning på nye avanserte og industrielle teknologier bidrar til nye anvendelser og nye produksjonsmetoder som blant annet vil være avgjørende for gjennomføring av grønn omstilling.
Rom-, partikkel- og kjernefysikk
Grunnleggende forskning innenfor rom- og astrofysikk/astronomi, partikkelfysikk og kjernefysikk bidrar til å øke forståelsen for ulike grunnleggende fenomener som bidrar til å bygge kunnskap og kompetanse og utvikle teknologi som også er viktig på mange andre områder.
Romforskning bidrar med viktig kunnskap blant annet for å forstå klimasystemene, havstrømmer og bevegelsene av jordskorpa. Norges deltakelse i European Space Agency (ESA) og EUs romprogram legger til rette for sterke fagmiljøer og internasjonalt samarbeid innenfor bredden av romrelatert forskning og teknologiutvikling. Norge har lange tradisjoner når det gjelder utforskning av verdensrommet, blant annet innenfor nordlys- og solforskning. For å opprettholde norske fagmiljøer for eksempel innenfor jordobservasjon, operasjonell meteorologi og is, klima og miljøanvendelser er det nødvendig med tilgang til avansert forskningsinfrastruktur både nasjonalt og gjennom internasjonalt samarbeid.
CERN er et av verdens største og mest respekterte sentre for forskning. Her blir universets minste byggesteiner avdekket ved hjelp av partikkelkollisjoner ved ekstremt høye energier. Norge har vært medlem siden starten i 1950-tallet og deltar i flere av eksperimentene. Deltakelse i dette arbeidet er viktig for den faglige utviklingen ved norske forskningsmiljøer innenfor partikkelfysikk. Selve infrastrukturen er plassert i Genève, men mye av arbeidet med utvikling av nye detektorer skjer i Norge.
Innenfor både romrelatert forskning og partikkelfysikk genereres det veldig store datamengder som medfører behov for datainfrastrukturer som kan håndtere det. Men, det bidrar også til kompetanse på håndtering og bruk av store datamengder, noe som er etterspurt kompetanse innenfor flere områder.
Også innenfor nukleær forskning har Norge lange tradisjoner. Behovet for kunnskap og kompetanse om grunnleggende kjernefysikk og kjernekjemi er tydeliggjort i Langtidsplanen. Selv om Norge ikke har elektrisitetsproduksjon basert på kjernekraft i dag, er det flere land i nærheten som har kjernekraftsanlegg og planer om nye. Det er nødvendig at den norske kompetansen innenfor atomsikkerhet og atomberedskap opprettholdes og videreutvikles. Norge har også en betydelig aktivitet innenfor radiofarmasi.
Nanoteknologi og avanserte materialer
Langtidsplanen fremholder betydningen av forskning innenfor nano- og materialteknologi, og betydningen av investeringer i forskningsinfrastrukturer innenfor disse områdene.
Nanoteknologi omfatter studier av fenomener som skjer på nanoskalaen og hvordan vi kan kontrollere og manipulere disse fenomenene. Teknologien kan dermed bidra til nyvinninger innenfor de fleste samfunnsområder. Dette gjelder også for mikroteknologi og avanserte materialer. Nano-, mikro- og materialteknologi er teknologier som brukes for å utvikle og fremstille avanserte materialer og systemer med spesifikke og kontrollerbare egenskaper. Dette bidrar til økt konkurransekraft innenfor temaer som energi og miljø, hav, mat og helse, med mål om å unngå å skape uønskede effekter på helse, miljø og samfunn.
Innenfor dette feltet er ofte en tett kobling mellom offentlige FoU-miljøer og bedrifter. For eksempel er nye avanserte materialer viktig i utviklingen av ulike typer sensorer, solcelleteknologi og nye batterier. Avanserte biomaterialer er viktig i utvikling av nye medisinske produkter og mer bærekraftig emballasje.
Produksjons- og prosessteknologi
Det er behov for avanserte produksjonsprosesser og prosessteknologi, som blant annet kan bidra til redusert ressursbruk og lavt CO2-fotavtrykk. I Langtidsplanen vises det blant annet til sårbare verdikjeder som synliggjør behov for avanserte produksjonsprosesser som også kan bidra til reduserte utslipp og økt gjenbruk. Det vises også til behovet for grunnleggende forskning innenfor fagområder som er nødvendig for utvikling av muliggjørende og industrielle teknologier for mer bærekraftig produksjon.
I regjeringens veikart for grønt industriløft[13] vises det til at det kan være mye å hente for næringslivet ved å øke forskningsinnsatsen, styrke koblingene mellom ulike sektorer og bedre samspillet mellom forskning og innovasjon. For sistnevnte pekes det på viktigheten av kunnskapsdelingen mellom forsknings- og næringslivsaktører. Næringslivet i Norge bruker avanserte produksjonsprosesser, men det er et potensial for å utnytte mulighetene som ligger i nye teknologier og data i enda større grad.
Infrastrukturlandskapet i dag og fremover
Det er etablert mange nasjonale og internasjonale forskningsinfrastrukturer innenfor teknologi og grunnleggende naturvitenskap med midler fra INFRASTRUKTUR. Disse er listet i del 3.
Innenfor romforskning, partikkelfysikk og materialforskning deltar Norge i store internasjonale infrastruktursamarbeid. Dette omfatter EISCAT_3D, CERN, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) og European Spallation Source (ESS). ESS er fortsatt under bygging i Lund i Sverige, og er planlagt ferdigstilt i 2027/2028. Nasjonal og internasjonal infrastruktur for beregning av store datamengder (Sigma2-NRIS og norsk deltakelse i Euro HPC og NeIC-Tier-1) er svært viktig, fordi forskningen innenfor disse områdene genererer store mengder data. Norge deltar også i de sveitsisk-norske strålelinjene (Swiss-Norwegian Beamline, SNBL), som fungerer som et viktig hjemmelaboratorium for bruk av synkrotroner og som gir et økt utbytte av medlemskapet i ESRF.
Innenfor romforskning er det også flere viktige infrastrukturer som har blitt utviklet og tilgjengeliggjort for norske forskere med støtte fra andre kilder enn INFRASTRUKTUR-ordningen. Et eksempel på det sistnevnte er satellittdata fra ESA- og EUs romprogrammer hvor norsk deltagelse bidrar til å sikre relevans for norske behov[14]. Oppskytingsbasen som per i dag er under konstruksjon på Andøya er et annet eksempel.
Gjennom INFRASTRUKTUR er det investert i flere nasjonale infrastrukturer, inkludert renromsfasiliteter for nano- og mikroteknologi og ulike nasjonale infrastrukturer for materialkarakterisering, samt syklotronlaboratorium for kjerneforskning. For å kunne utnytte European Spallation Source (ESS) er det behov for kompetanse på nøytronforskning og vi har investert i NcNeutron som en nasjonal infrastruktur for dette. NcNeutron ble flyttet til Paul Scherrer Institute (PSI) i Sveits etter at JEEP II reaktoren på Institutt for energiteknikk (IFE) ble nedlagt i 2019, men er fortsatt tilgjengelig for norske forskningsmiljøer.
Innenfor produksjons- og prosessteknologi er det også etablert flere nasjonale forskningsinfrastrukturer, for eksempel innenfor vare- og metallproduksjon.
I årene fremover vil det være behov for opprettholdelse og videreutvikling av eksisterende forskningsinfrastrukturer, både nasjonale og internasjonale. Moderne, avansert utstyr for materialkarakterisering vil være viktig, og ha høy relevans også for en rekke andre fag- og teknologiområder.
Norske forskere har i dag tilgang til flere internasjonale forskningsinfrastrukturer tilrettelagt for grunnleggende naturvitenskapelig forskning. Tilgangen til disse bør opprettholdes og videreutvikles. Det er blant annet planlagt nye oppgraderinger av CERN. Det vil også være et stort behov for infrastrukturer for bruk og utnyttelse av data, for eksempel for utvikling av nye produksjonsmetoder og regneressurser for store datamengder.
Energi og fremtidens energisystemer
Langtidsplanen fremhever behovet for forskning som bidrar til grønn omstilling og lavutslipp og videreutvikler energinæringen til å være lønnsom også i fremtiden. Energieffektivisering er en viktig del av omstillingen til et bærekraftig lavutslippssamfunn. Energi21 og OG21 er de nasjonale strategiene for forskning, utvikling, demonstrasjon og kommersialisering av henholdsvis energi- og petroleumsteknologi.
Energiforskning omfatter en rekke ulike disipliner og teknologier som geofysikk, nano- og materialteknologi og digital teknologi. Framveksten av nye energinæringer forutsetter tverrfaglig tilnærming med bidrag fra f.eks. klima- og miljøforskning, samfunnsvitenskap og humaniora.
Nye næringer innenfor f.eks. havvind, hydrogen og CO2-håndtering og havbunnsmineraler kan bygge på videreutvikling av kompetanse og teknologi fra de etablerte energinæringene.
Hydrogen, karbonfangst, -utnyttelse og -lagring
Det gjenstår en rekke forskningsbehov langs hele verdikjeden av hydrogen og hydrogenbærere. Denne forskningen medfører behov for tilrettelagt forskningsinfrastruktur, som påpekt av blant annet Energi21-strategien[15]. OG21-strategien[16] viser videre til at hydrogen som del av dekarbonisering av petroleumsverdikjeder også kan bidra til å sikre fremtidens marked for naturgass.
Karbonfangst, -utnyttelse og -lagring (CCUS) er sentralt for den grønne omstillingen, og er trukket frem i blant annet EUs grønne vekststrategi[17]. Spesielt innenfor karbonfangst og -lagring (CCS) er det et stort potensial for internasjonalt samarbeid. OG21-strategien peker blant annet på viktigheten av å gjøre naturgass grønnere, og CCS er sentralt i denne sammenhengen.
Miljøvennlig energi
Forskning innenfor fornybar energi og lavutslipp skal støtte en langsiktig og bærekraftig utvikling av energisystemet, bidra til omstilling til nullutslippssamfunnet og fremme et konkurransedyktig norsk næringsliv.
Energi21-strategien[15] viser til at fremtidens europeiske kraftsystem i økende grad vil bestå av uregulerbar og fornybar kraftproduksjon. For å sikre fleksibilitet ved integrasjon av uregulerbare og distribuerte energikilder i kraftsystemet er det behov for videre forskning innenfor vannkraft og konsekvenser av variabel drift av vannkraftanlegg, samt forskningsinfrastrukturer hvor man kan teste forhold relevant for det fremtidige kraftnettet. Ifølge Energi21 vil digitalisering gi et mer presist beslutningsunderlag og et mer solid underlag for gode analyser ved investeringer og valg av driftsstrategier.
Det er en stor satsing på vindkraft til havs i inn- og utland. I Stortingsmeldingen Energi til arbeid – langsiktig verdiskaping fra norske energiressurser[18] vises det til ulike kunnskapsbehov tilknyttet bunnfaste vindturbiner sammenlignet med flytende turbiner. Generelt for havbasert kraftproduksjon, basert f.eks. på petroleum, vind, sol, bølge, tidevann, er det i tillegg kunnskapsbehov for å sikre sameksistens med annen havbasert næring og sosial aksept, samt å forstå konsekvenser for miljø og klima.
I Europa er det et stort fokus på bærekraftig batteriproduksjon og økt grad av selvforsynthet. Det er behov for en bred tilnærming i energiomstillingen, og for økt oppbygging av kapasitet er både sol- og batteriteknologi viktig. Det internasjonale energibyrået (IEA) har utarbeidet et scenario[19] for å nå 1,5 graders-målet og således netto nullutslipp i energisektoren i 2050. Dette forutsetter utvikling av nye og avanserte batteriteknologier. I scenariet til IEA utgjør solenergi om lag en femtedel av kraftforsyningen globalt, og dette forutsetter en fortsatt satsing på forskning og teknologiutvikling innenfor solcelleteknologi.
Langtidsplanen peker også på bioenergi som en viktig faktor i en effektiv og rettferdig omstilling til et bærekraftig lavutslippssamfunn, for et samfunn med økt sirkularitet og bærekraftig bioøkonomi. Energi21 viser også til at bioenergi vil spille en viktig rolle i omstillingen av en rekke sektorer.
Forskningen innenfor miljøvennlig energi er også sentral for omstilling av transportsektoren, som omfatter maritim- og landbasert transport og luftfart gjennom å bidra til kunnskap, kompetanse og innovasjon for framtidige bærekraftige null- eller lavutslipps transportløsninger. I tillegg til omlegging til nullutslippsløsninger vil det være viktig å gjøre alt transportarbeid mer energieffektivt.
Også innenfor bygg og industri er det store behov for energiomlegging, både til mer energieffektive løsninger og til løsninger basert på nullutslipps energibærere. I bygningssektoren handler det særlig om redusert varmetap fra bygningskroppen og om redusert energibruk til ventilasjon og belysning. I industrisektoren handler det særlig om omlegging til mer energieffektive prosesser og til å bytte ut fossile energiråvarer. Dette gjelder både for prosesser som krever varme og til prosesser som krever energiråvarer som reduksjonsmiddel.
Petroleum
Petroleumsforskning og -teknologiutvikling er viktig for å sikre fortsatt verdiskaping fra sektoren, for å utvikle sektoren i bærekraftig retning og for å bidra til at kompetanse og løsninger fra sektoren kan anvendes i nye næringer. For å oppnå dette skal man utvikle og ta i bruk ny teknologi som gir mer kostnads- og energieffektiv utvinning av petroleum, bedre kunnskap om undergrunn og lavere utslipp av klimagasser.
Flere petroleumsfelter på norsk sokkel er i en moden fase[20]. Det er derfor et fortsatt behov for kostnads- og energieffektive metoder for produksjon, samt sikre, kostnads- og energieffektive metoder for permanent plugging og forlating av brønner (P&A). Det er for øvrig også et fortsatt behov for forskning og teknologiutvikling tilknyttet oljevernberedskap, noe som vil ha stor verdi også for maritim sektor.
Innenfor petroleumssektoren er det videre behov for fortsatt utnyttelse og videreutvikling av infrastruktur for å imøtekomme eksisterende og fremtidige behov. Det er et stort fokus på energieffektivisering og utslippsreduksjoner. Her kan blant annet autonomi, automatisering, robotikk og kunstig intelligens spille en viktig rolle sammen med arbeidsflyt og samhandling på tvers av fagdisipliner, i tillegg til mer effektive prosesser og energigjenvinning.
Infrastrukturlandskapet i dag og fremover
Det er investert i en rekke nasjonale infrastrukturer innenfor de ovenfor nevnte forskningsfeltene. Igangsatte forskningssentre bidrar også til å sikre en god samordning og utnyttelse av forskningsinfrastruktur og til god kopling mot næringslivet.
Forskningsinfrastrukturene som har mottatt midler fra INFRASTRUKTUR er listet i del 3. Dette inkluderer infrastrukturer innenfor blant annet vindkraft, solcelleteknologi, bioenergi, energisystemer, energibruk i bygninger og industri, boring- og brønnteknologi og flerfasestrømning. Det er også investert i forskningsinfrastrukturer som støtter forskning og utvikling av teknologi for å produsere hydrogen fra fornybar energi, anvendelse av hydrogen blant annet i transportsektoren og for transport og lagring av hydrogen.
Forskningsinfrastruktur for CO2-håndtering er i stor grad integrert i ESFRI-prosjektet ECCSEL, som er ledet av NTNU. ECCSEL er et europeisk prosjekt som samler FoU-infrastruktur fra flere land. Infrastrukturen har fått finansiering fra Forskningsrådet i flere omganger. I tillegg til ECCSEL, finnes det flere større piloter. De viktigste er teknologisenteret på Mongstad (TCM), Aker Solutions testenhet for CO2-fangst, SINTEFs pilot for CO2-fangst og feltlaboratorier for lagring i Svelvik og Longyearbyen.
Ser man til Europa, er det også flere infrastrukturer blant ESFRI Landmarks som kan være relevante for deler av den norske energisektoren, f.eks. innenfor havbasert kraftproduksjon eller solenergi. Det europeiske forskningsinfrastrukturlandskapet er imidlertid mangelfullt for flere deler av energifeltet, blant annet innenfor petroleum.
I tillegg til spesialiserte infrastrukturer, er utstyr innenfor flere andre områder viktige for energiforskningen. Dette gjelder i særlig grad nano- og materialteknologi, som benyttes innenfor store deler av energiforskningsfeltet, og som er helt sentralt innenfor solenergiforskning og forskning på batteri- og brenselceller. Infrastrukturer innenfor området bioressurser benyttes også innenfor bioenergiforskning, og innenfor havbasert kraftproduksjon er infrastrukturer innenfor maritim teknologi (slepetank og havbasseng) av stor betydning. Infrastrukturer innenfor klima og miljø, og generiske infrastrukturer for tungregning og annen datainfrastruktur, er også svært viktig for bredden av energifeltet.
I årene framover er det behov både for oppgradering og fornyelse av eksisterende infrastrukturer. Det er også behov for helt nye forskningsinfrastrukturer. Generelt for nye infrastrukturer på energiområdet, er at digitalisering, sikkerhet, sirkulære verdikjeder og gjenbruk blir stadig viktigere. Dette er forhold som må tillegges stor vekt.
Fremtidens bærekraftige energisystemer forutsetter utvikling av nye og avanserte teknologier, blant annet innenfor energilagring. Det er behov for tilgang til forskningsinfrastrukturer som blant annet omfatter nødvendige testfasiliteter, og som tilrettelegger for forskning på gjenbruk og gjenvinning av materialer.
For å realisere verdikjedene for hydrogen (blå og grønn) og hydrogenbærere er det behov for en målrettet og koordinert innsats for å sikre at det finnes forskningsinfrastrukturer langs hele verdikjeden. Det er behov for forskningsaktiviteter basert på reelle volum og kompleksiteten i verdikjeden. Det er viktig å se på utviklingen av infrastruktur i Norge i sammenheng med det som skjer av etablering av forskningsinfrastruktur i EU.
Innenfor havbasert kraftproduksjon er det fremmet en rekke behov for økt innsats. Det vil være behov for utvikling av marintekniske, elektrotekniske og materialtekniske laboratorier. Testsentre for flytende konstruksjoner kan ha relevans for offshore petroleum, havvind (inkludert forankringsmetoder) og flytende solkraft (FPV). Det er også behov for utvikling av teknologi for frakt og montering av flytende havvind, og for vedlikehold og reparasjoner. Det er i tillegg behov for sensorikk og mer måledata for å kunne utforme enda bedre modeller som benyttes blant annet for å optimalisere vind- og solkraftfasiliteter.
Det er et økende behov for infrastrukturer for tungregning, datalagring og -deling, samt datasikkerhet og digitale teknologier.
Geovitenskap, hav, klima og miljø
Området for geovitenskap, hav, klima og miljø omfatter forskning og teknologiutvikling som skal bidra til økt kunnskap om jordsystemet, klima- og miljøendringer, geofarer, som jordskjelv, skred, vulkanutbrudd og tsunamier, inkludert risikoen og skadevirkningene for samfunnet. Prosjekter innen dette underområdet skal også bidra til en sikker, miljøvennlig og bærekraftig leting, utvinning og utnyttelse av georessurser, for eksempel metall-råstoffer, energi- og industrimineraler, byggeråstoffer og grunnvann. Området omfatter også forskning og teknologiutvikling som bidrar til mer bærekraftige løsninger og tilpasning til klimaendringer. Av særlig betydning for Norge er forvalting av hav, kyst og polare områder.
Langtidsplanen beskriver en rekke mål og prioriteringer med relevans for geovitenskap, hav, klima og miljø.
Klima og miljø
Klima- og miljøforskning inkluderer forskning på terrestriske og marine miljøer, alle komponenter i det koblede klimasystemet, forskning innenfor samfunnsfag og humaniora knyttet til klimautfordringene og samfunnsmessige, næringsmessige og geopolitiske problemstillinger.
Norge har forskningsmiljøer som i tiår har bidratt til FNs klimarapporter[21] og deltar i World Climate Research Programme[22]. Klimaforskningen skal gi nødvendig ny kunnskap om klimasystemet, klimaets utvikling i fortid, nåtid og framtid, samt effekter av klimaendringer på natur og samfunn – som grunnlag for tilpasningstiltak. I et beredskaps- og klimaperspektiv vil det ha en merverdi å koble naturfaglige og samfunnsfaglige modeller for å se virkningen av ulike scenarier eller effekten av ulike tiltak. I tillegg skal klimaforskning bidra til ny kunnskap om virkemidler og politikk for utslippsreduksjoner.
Studier av karbonkretsløpet og biogeokjemiske prosesser gir viktig kunnskap om koblingen mellom havet, landjorden (biosfæren) og atmosfæren og hvordan disse vekselvirker og påvirker klimaet på jorden. Kunnskap om karbonkretsløpet er sentralt for å se om Norge og Europa klarer å nå sine utslippsmål. Det er viktig at tidsseriene som er etablert på dette området videreføres.
Miljøforskningen dekker både terrestriske og marine miljøer. Forskningen skal gi økt kunnskap om sentrale miljøutfordringer og gi forvaltning, næringsliv og samfunnet ellers et bedre grunnlag for å treffe beslutninger for en grønn omstilling. Tap av naturmangfold og spredning av miljøgifter og fremmede arter, i tillegg til forringelse av vannkvalitet, er helt sentrale globale utfordringer. De ulike truslene og årsakssammenhengene er dessuten ofte tett sammenvevde. De største truslene mot biologisk mangfold er arealbruksendringer, rovdrift, klimaendringer, forurensning og spredning av fremmede arter. Overvåking av biologisk mangfold, økosystemendringer og miljøforurensning krever tverrfaglig tilnærming og samarbeid med/bidrag fra andre områder, spesielt helse og bioressurser, men også samfunnsfag og energi.
Norske forskningsmiljøer har bidratt vesentlig til de globale kunnskapsoppsummeringene under det internasjonale naturpanelet (IPBES[23]), innenfor naturmangfold, økosystemer og økosystemtjenester.
Forskningsinnsatsen på feltet naturmangfold inkluderer et samfunnsperspektiv, dvs. forskning om samfunnet som årsak til naturkrisen, men også potensielle løsninger på krisen med forskningsbaserte handlingsalternativer for politikkutforming.
En rekke miljøgifter er nå forbudt i industri og produksjon, og strengere krav til industrien har redusert forurensning gjennom punktutslipp. Samtidig tas stadig flere kjemiske forbindelser i bruk i samfunnet, hvorav mange har negative eller ukjente effekter for økosystemer. Diffuse utslipp av miljøgifter anses å være den viktigste kilden til spredning i dag, og det kreves høyere innsats på forskning innenfor dette området for å kartlegge opphav, spredning og isolerte og samvirkende effekter av etablerte og nye miljøgifter.
Flere basale biofag ligger i grunn av forskningen på økosystemtjenester og naturgjenvinning. Raske fremskritt innenfor genetisk sekvensering og IKT, inkludert stordataanalyse av genetiske sekvenser og massedigitalisering kan tilpasses for å gi mer automatiserte systemer angående genomikk, arter og økosystemanalyse.
Miljødata er viktig for å nå de nasjonale klima- og miljømålene. Det er viktig med god samordning av innsamling og analyse av ulike typer miljødata, og en bredde av infrastrukturer som til sammen dekker det akvatiske, terrestriske og atmosfæriske. Satsingen på autonome farkoster, både i havet og i lufta, har vært viktig for norske forskningsmiljøer. Dette har betydning for innsamling av høyoppløselig data i tid og rom og for å få ned miljøfotavtrykket tilknyttet datainnsamling.
Havet og kysten
Rene og ressursrike hav- og kystområder er en forutsetning for langsiktig bærekraftig marin verdiskaping. Det trengs stadig mer kunnskap om de marine økosystemenes struktur og funksjon, og hvordan de påvirkes som følge av endret klima, havforsuring, forurensning og plast i havet, og andre menneskeskapte faktorer. Norsk forskning skal bidra til bærekraftig verdiskapning basert på marine ressurser, bedre forvaltning av økosystemer og ressurser i havområdene.
Det er et mål at Norge skal fortsette å være en verdensledende havnasjon, og at norske havnæringer skal levere de mest innovative, bærekraftige og miljøvennlige løsningene for framtida. Maritim teknologi har stor betydning for sikker og bærekraftig verdiskaping i alle havnæringer. Langtidsplanen fremmer et mål om klima- og miljøvennlig maritim transport, og det vises til anbefalingene fra Maritim21-strategien[24]. Der sies det blant annet at for å lykkes med å ta en ledende posisjon i det grønne skiftet må det tilrettelegges for at maritim næring og forskningsmiljøer er tidlig ute med forskning, utvikling, demonstrasjon og kommersialisering av teknologier og bærekraftige løsninger. Prioriterte strategiområder er Maritim 4.0 som innebærer digitalisering av maritim næring, lav- og nullutslippsteknologier og -løsninger, samt grønn og sikker sjøtransport.
Innenfor havforskningen er det et behov for kontinuerlig kyst- og havovervåkning. Dette vil ha stor betydning for havnæringene og for miljø- og klimaforskningen. Det er videre et stadig behov for testfasiliteter for havteknologier, inkludert undervannsteknologi som kan ha betydning for blant annet marine mineraler og seismikk.
Polar
Et overordnet mål for norsk polarforskning er ifølge Forskningsrådets policy for norsk polarforskning[25] at Norge skal være en ledende polarforskningsnasjon og at polarforskningen skal ivareta Norges særlige ansvar for å få fram kunnskap som grunnlag for politikk, forvaltning og næringsvirksomhet i Arktis og Antarktis. Et overordnet hensyn for Norge er å opprettholde Arktis som en fredelig og stabil region, basert på internasjonalt samarbeid og respekt for folkerettslige prinsipper, og å styrke Svalbard som forskningsplattform.
Norges havinteresser i nord og i sør er understreket fra politisk hold, og utnyttelse av ressursene der må være bærekraftig og ivareta naturverdier. I polarområdene trenger vi mer kunnskap om effektene av miljøgifter, havforsuring og redusert isdekke i kombinasjon med økende menneskelig aktivitet.
Det er et behov for bedre jordsystemmodeller og økt nasjonal modelleringskapasitet for å koble vær og klima. Det er nødvendig med god tilgang på data for eksempel havobservasjoner i Antarktis og lange tidsserier spesielt fra Arktis. Her kan autonome og/eller mobile observasjonssystemer spille en viktig rolle. Det er også et behov for å koble ulike observasjonssystemer for å sikre flerbruk på tvers av fag- og teknologiområder.
Infrastrukturlandskapet i dag og fremover
Det er investert i mye infrastruktur innenfor dette området – både gjennom INFRASTRUKTUR-ordningen og andre finansieringskilder. Infrastrukturer som har mottatt finansiering fra INFRASTRUKTUR er listet i del 3.
Norge har godt utviklede landbaserte forskningsplattformer, isgående forskningsfartøyer og ulike faste og mobile marine observasjonssystemer. Norge har også forskningsinfrastruktur ved helårsstasjonen i Antarktis (Troll) og på Svalbard, og det finnes god logistikk for innsamling av miljø-, klima- og biologiske data i polare områder og våre nære havområder.
For å sikre gode analyser av prøver finnes det flere laboratorier for miljøkjemiske (f.eks. miljøgifter, luft- og vannkvalitet), biologiske (f.eks. DNA-analyser) og fysisk/kjemiske analyser (f.eks. sedimenter og isotoper) ved hjelp av kvalitetssikrede analyse- og kalibreringsverktøy.
Norge har særlig avanserte jordsystemmodeller som blant annet benyttes av FNs klimapanel og som kobler alle deler av jordsystemet. Utvikling av modellen krever stor datalagrings- og regnekapasitet og tilgang til tungregneanlegg. Norske forskningsmiljøer er viktige bidragsytere til mange internasjonalt koordinerte databaser og forvalter mange verdifulle og lange tidsserier.
Forskningsrådet har gjennom INFRASTRUKTUR bidratt med finansiering til flere faser av oppgraderingsarbeidet av Marinteknisk senter i Trondheim. Denne infrastrukturen har vært svært viktig for maritim teknologiutvikling relevant for alle havnæringene. Oppgraderingsarbeidet vil komme til nytte når man nå er i gang med å bygge det nye havteknologilaboratoriet som finansieres direkte gjennom bevilgning fra Stortinget. Havteknologilaboratoriet er omtalt i Langtidsplanen som Ocean Space Centre, og omfatter en rekke laboratorier og bassenger. Dette inkluderer også et fjordlaboratorium fordelt på tre ulike lokasjoner.
Det er stor grad av internasjonalt samarbeid innenfor geovitenskap, hav, klima og miljø, inkludert samarbeid om forskningsinfrastruktur og deling og gjenbruk av forskningsdata. Fremover vil det være nødvendig å oppgradere og videreutvikle eksisterende infrastruktur og videreføre internasjonalt samarbeid om infrastruktur.
Norge har et ansvar for å etablere og vedlikeholde historiske arkiver og langsiktige observasjoner av relevans for klima og miljø på norske landområder, i hav og polare områder. Dette innebærer videreføring av unike, lange tidsserier, fornyelse av observasjonssystemene, vedlikehold og tilgjengeliggjøring av data, i tillegg til utstyr for innsamling og analyse av nye data.
Det er behov for teknologiutvikling som muliggjør økt bruk av autonome og mobile observasjonssystemer, elektronisk sensorer og instrumentering og simuleringsverktøy m.m. som inkluderer bruk av kunstig intelligens og digitale tvillinger.
Det vil være behov for nye analyseverktøy, laboratorier og måleteknologi – blant annet for å kunne oppdage nye miljøgifter og forurensninger og forstå de biologiske virkningene av disse. I biologisk og økologisk forskning er det viktig å ta i bruk nye DNA-teknikker, forbedre systemer for å lagre og sikre informasjon i naturhistoriske samlinger, foreta in-situ økologiske eksperimenter og etablere arkiver/databaser for biologisk materiale og miljøprøver.
Godt integrerte observasjonssystemer som utnytter ny teknologi, fjernmåling og jordobservasjoner fra skip, satellitt, fly og droner, i norske kyst- og havområder og knyttet til geofare på land. Disse gir mulighet for dynamisk datainnsamling og adaptiv romlig oppløsning, og forskning av høy kvalitet og betydning. Det finnes offentlig tilgjengelige og svært detaljerte datakilder på dette området. Det er likevel behov for en bredde av infrastrukturer som til sammen dekker og samordner data for akvatiske, terrestriske og atmosfæriske observasjoner og som muliggjør kort- og langsiktig klimamodellering.
Det er behov for å koble observasjonssystemer (basert på f.eks. land-hav observasjoner, molekylærbiologisk overvåkning, samt kjemiske og fysiske målinger) for å sikre flerbruk og datadeling på tvers av fag disipliner og teknologiområder. Det er et stort internasjonalt behov for utbygging og harmonisering av eksisterende observasjonssystemer i Arktis og Antarktis. Bedre koordinering og felles tilgang til ulike forskningstjenester og internasjonal samordning av regionale og globale observasjonssystemer på Svalbard og i havområdene rundt, vil være viktige norske bidrag til et panarktisk integrert observasjonssystem.
Klimaforskningen er avhengig av stor regnekapasitet for å kunne utføre kompliserte beregninger på kort tid og det er derfor behov for tilgang til infrastruktur for store beregninger (tungregning og superdatamaskiner).
Det er behov for infrastruktur for datahåndtering, analyser og modellering innenfor for forskning på ulike problemstillinger. Dette inkluderer forskning på biologisk mangfold og alle deler av økosystemet, karbonsyklus og havforsuring, marine ressurser mm., i tillegg til digitalisering og virtuell tilgang til naturhistoriske samlinger. Det er behov for bedre samarbeid med eksisterende infrastrukturer for analyse og håndtering av data innenfor andre underområder, f.eks. bioinformatikk og modellering av økosystemer i et klimaperspektiv. For utvikling av smarte, bærekraftige og karbonnøytrale byer er åpne plattformer og databaser for klima- og energimodellering og urbane effekter viktige.
[12] For informasjon om den fjerde industrielle revolusjon se her: https://www.norskindustri.no/bransjer/teknobedriftene/cybersikkerhet-og-industri-4.0/veikartet/4/
[13] Grønt industriløft (2022)
[14] Meld. St. 10 (2019-2020) – Høytflyvende satellitter – jordnære formål
[16] The OG21-strategy – A New Chapter
[18] Energi til arbeid – langsiktig verdiskaping fra norske energiressurser (Meld. St. 36 (2020-2021))
[19] Net Zero by 2050 – A Roadmap for the Global Energy Sector
[20] Norsk Petroleum
[21] The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
[22] World Climate Research Programme (WCRP)
[23] The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES)
[24] Maritim21-strategien (2021)
[25] Forskningsrådets policy for norsk polarforskning (2014-2023)
