Professor Kristin Ytterstad Pettersen ved Institutt for teknisk kyberteknikk, NTNU, skjønte matematikken som gjorde det mulig å styre slangeroboter.
Professor Kristin Ytterstad Pettersen ved Institutt for teknisk kyberteknikk, NTNU, skjønte matematikken som gjorde det mulig å styre slangeroboter. (Bilde: Kai T. Dragland)

Profil: Kristin Ytterstad Pettersen

Hun har utviklet slangeroboter og jobber med å lukeparkere skip

Men det var langt fra en selvfølge at Kristin Ytterstad Pettersen skulle velge teknisk kybernetikk.

Ingen 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

Kristin Ytterstad Pettersen

Født: Sandnes, 1969

Gift med Petter Eilif de Lange. Har barna Mads (15) og Line-Kathrine (9)

1987 – 91             NTH, Institutt for teknisk kybernetikk, Msc

1992 – 96             Doktorgradsstipendiat

1996 – 02             Førsteamanuensis, Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU

2001 – 2013        Rådgiver, Sintef              

2011 – 2013        Instituttleder, Institutt for Teknisk kybernetikk, NTNU

2002 –                  Professor, Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU

Medforfatter på tre bøker, 56 tidsskriftsartikler og 175 konferanseartikler.

– 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 analysert 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 mens de bruker 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 penn 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.

Anna Konda

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.

Professoren setter de fleste andre sjakk matt når det gjelder avanserte matematiske analyser.
Professoren setter de fleste andre sjakk matt når det gjelder avanserte matematiske analyser. Foto: Therese Lee Jansen

– 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 Sintef-prosjekt 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 hos Ytterstad Pettersen.

– 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 så kunne svømmende slangeroboter 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.

Det beste fra naturen og teknologien

Disse to har Eelume brukt til å teste ut slangebevegelser i vann, for å lære seg hvordan robotene best skal kunne bevege seg.
Disse to har Eelume brukt til å teste ut slangebevegelser i vann, for å lære seg hvordan robotene best skal kunne bevege seg. Foto: Ina Steen Andersen

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.

– 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.

Vanskelig tid

Midt i denne banebrytende forskningen fikk Ytterstad Pettersen en knyttneve midt i ansiktet på privat plan. Datteren hennes, Line Cathrine, 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.

Kun mor

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.

– 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.

Skapte spøkelseshus

Neste år regner Ytterstad Pettersen med at selskapet Eelume skal ha slangeroboter klar for produksjon. De vil fungere som vaktmestere for subsea-installasjoner i Nordsjøen.
Neste år regner Ytterstad Pettersen med at selskapet Eelume skal ha slangeroboter klar for produksjon. De vil fungere som vaktmestere for subsea-installasjoner i Nordsjøen. Foto: Therese Lee Jansen

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.

– 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.

– 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 løsningen 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.

Få kvinner på datafag

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.

Kommentarer (4)

Kommentarer (4)