Aktuelt innen forskning

Plyndringstokt og handelsreiser tok vikingene til nye deler av verden. Med seg hjem igjen hadde de ukjente planter og urter som raskt ble en del av den nordiske matkulturen. 

– De eksperimenterte med hva man kunne dyrke og bruke i matlagingen så langt nord, forteller førstelektor Anneleen Kool ved Naturhistorisk museum.

Den tids planter, blomster og grønnsaker er visnet hen. Men det finnes noen spor til hvordan de ble dyrket og brukt. Forskningsprosjektet «Mennesker og planter» studerer plantemangfoldet i Norden fra vikingtiden og fram til i dag. Forskerne lager nå en stor database med plantekunnskap samlet inn over hele Norden. 

– Vi har i dag 7000 eksempler på hvordan planter er brukt historisk og frem til nå. Databasen fylles stadig opp av etnobotaniske kilder, historiske kilder, norrøne tekster, ikonografisk materiale og arkeologisk materiale, forteller Kool.

Forskerne kombinerer data fra mange forskjellige fagfelt, blant annet i området der arkeologien møter botanikken, i arkeobotanikken.– Arkeobotanikere arbeider med å slå fast hvilke arter ulike sporer, pollen, frø eller treverk tilhører. For eksempel kan kullrester funnet i et ildsted si noe om hvilke tresorter som har vært hugget og brukt i nærheten av bosettingen. 

Det er ingen myte at vikingene likte sitt øl. En sentral ingrediens i nesten all ølbrygging i dag er humle, en slyngplante som tilhører hampefamilien. 

– Humle er en genial ingrediens i øl. Den tilsetter god smak og aroma, balanserer søtheten og dreper bakterier. Der man før trengte tre ingredienser, gjør humlen alt i ett, sier Kool. 

Så viktig ble humlen i vikingtiden og senere at det i en av Norges eldste lovtekster, Frostatingsloven, særlig slås fast at man vil få bøter for å stjele annen manns humle. 

Humlen ble dyrket, men vokste også vilt i Norden. Hvordan slå fast at humlefunn i dag stammer fra ølbrygging? – Det er bare hunnplanten som brukes til brygging av øl. Dersom den har vokst vilt i området vi undersøker, vil vi finne like mange hann- som hunnplanter. Hvis det er overvekt av hunnplanter, har den vært dyrket, forteller Kool.

Det pågår stadig en kulturkamp om ølets opprinnelse. Mange vil ha det til at ølbrygging med humle ble oppfunnet av munker. Det stemmer ikke, viser nyere forskning. – Det er gravd opp humle fra vikingtid i byen Ribe på Vest-Jylland og i Hedeby i Nord-Tyskland, på det historiske markedet Kaupang nordøst for dagens Larvik og på andre steder i Sør-Norge, i noen tilfeller i øsekar. Dette viser at humle ble brukt, kanskje også til ølbrygging, i Norden før området ble kristnet, mener Kool. 

Humlen var så viktig at humlegårder på 1600-tallet dukket opp på strategiske, militære kart.  Øl var såpass viktig som en type «flytende brød» at humle trengtes for å unngå sult blant befolkningen og i hæren.

Da landet ble kristnet, videreførte vikingene kjente ritualer samtidig som de ble gitt nytt innhold.

– Ølets betydning i overgangsritualer var viktig i førkristen praksis, men ble opprettholdt også i kristne ritualer og velsignelser, forteller Karoline Kjesrud ved Kulturhistorisk museum. 

For eksempel sendte erkebiskopen i Nidaros i 1242 et brev til Paven, der han lurte på om det var greit å bruke øl til dåpsritualet. Det falt ikke i god jord hos Guds stedfortreder i Roma. 

– Det ble blankt avslått, smiler Kjesrud.

For å kartlegge hvordan kunnskapen om bruken av planter kan ha spredt seg i middelalderen, har botanikere og andre forskere sett utenfor sitt eget fagområde. For å forstå plantekunnskapens «evolusjon», samarbeider forskerne ved Naturhistorisk museum med lingvister ved Max Planck-instituttet i Jena i Tyskland. 

– Tanken er at kunnskap om planter sprer seg på en liknende måte som språket vårt. Kollegaene ved Max Planck-instituttet i Jena har utviklet et slektstre for språk som viser hvordan nordiske språk har utviklet seg, forteller Kool. 

Forskerne bruker så dette slektstreet til å analysere hvor og når visse typer plantebruk har oppstått. For eksempel dersom en plante er brukt som mat i Norge, på Færøyene og på Island, men ikke i Sverige og Danmark. 

– Hvis den samme planten i tillegg dukker opp som matplante i sagaene, i arkeobotaniske funn på Sørlandet og i norrøne kilder, blir det mulig å følge bruken av planten gjennom tiden. Vi kan da regne ut sannsynligheten for at denne måten å bruke planten på har oppstått i Norge for deretter å spre seg vestover. Dette blir enda mer interessant om man så sammenligner det med populasjonsgenetiske data fra samme plante.

Er du interessert i forskningsnyheter om planter, realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Det er lett å se for seg at de krigerske vikingene spiste seg inn til margen og beinet på dyrene de felte eller holdt som husdyr. Sannheten er at de sannsynligvis hadde et kosthold som en vegetarianer i dag ville nikket anerkjennende til.

En av plantene som sto høyt på vikingmenyen, er kvann – senere katalogisert som Angelica archangelica. I vikingtiden var kvann en av landets viktigste viltvoksende og dyrkede mat- og medisinplanter.

– Kvann forsvant etter hvert fra matlagingen hos de fleste, men er i ferd med å gjeninnføres gjennom den stadig voksende interessen for «new nordic cuisine», eksemplifisert gjennom restauranter som Maaemo i Oslo, forteller Kool. 

Særlig tiltalende var den nederste delen av bladstilken. 

– Den var «the sweet bite». De spiste den omtrent som vi i dag spiser epler. I dag steker man også røttene til kvann og bruker frøene i matlaging. Samene og islendingene spiser fortsatt stilken rå. 

Vikingene tok etter alt å dømme med seg kvann som de plantet på nye bosteder.

– Den ble mest sannsynlig fraktet til Island og Grønland på skip. Det inuittiske navnet er også ganske likt, kuannit. Det kan selvfølgelig hende at kvannen fantes der fra før og at det kun er navnet de har importert, men det ser vi på som mindre sannsynlig, sier Kool. 

Også kvann ble tidlig lovregulert. 

– Det fantes egne lovtekster for hva man kunne gjøre hvis noen tok den fra gården din. Noe av grunnen var at planten egnet seg til mer enn matauk. Kvann ble blant annet brukt som medisin mot den fryktede pesten.

Gjennom databasen blir det mulig for forskerne å sammenligne data fra ikonografiske kilder med de arkeobotaniske kildene og moderne plantebruk og få et helhetlig overblikk over hvordan plantene kan ha vært brukt. Noen ganger gjør de funn som er egnet til direkte, naturvitenskapelig undersøkelse. 

– I de tilfellene vi finner fysiske rester av humle fra tidsperioden vi undersøker, ønsker vi å DNA-teste dem, forteller Kool.

Ved å finne ut mer om for eksempel humlens genetiske historie og gjennom å sammenligne moderne humle med de gamle restene, håper forskerne å finne ut om humlen vokste naturlig i Norden eller om den er importert fra sydligere strøk og i så fall når omtrent.

– Vi jobber med denne metoden, men det er en tidkrevende og kostbar prosess, så resultatene ligger litt fram i tid.

Artikkelen ble først publisert i Apollon

• Pesthåndbøker og magiske oppskrifter åpner porten til vikingenes urtehager
• Urtemedisin ble nøkkel til å forstå andre kulturer
• Får millioner for å se på samlivet mellom mennesker og planter

Leger kan være superdyktige og påpasselige i sitt arbeid, men likevel overse små indre skader når de undersøker pasientens mage- og tarmsystem. Dataingeniøren Konstantin Pogorelov på Simula Research Laboratory mente at det var rom for betydelige forbedringer. Så han utviklet DeepEir, et medisinsk multimediasystem for å oppdage og lokalisere uregelmessigheter og tegn på sykdom i fordøyelsessystemet.  

– Egentlig dreier det seg om datakraft. Mitt doktorgradsprosjekt handlet opprinnelig om å skaffe tilstrekkelig prosesseringskraft til å bearbeide og analysere enorme datamengder på kort tid, noe som ellers tar uker og måneder. Da jeg var kommet i gang, så jeg behovet for å finne et bruksområde der denne datakraften faktisk kan løse problemer i hverdagen.

Dette forteller Konstantin Pogorelov, som hadde jobbet med skybaserte robotsystemer i hjemlandet Russland i flere år, men var på utkikk etter nye og større utfordringer. Så fant han en annonse fra Simula Research Laboratory på Fornebu utenfor Oslo, som søkte etter en doktorgradsstipendiat. I november 2019 forsvarte han doktoravhandlingen sin ved Institutt for informatikk på UiO.

Pogorelov har ti års erfaring med å undervise i ulike programmeringsspråk. Han har vært med på å utvikle avanserte robotsystemer for bruk i industriproduksjon og kjernekraftverk. Han har jobbet mye med distribuerte systemer, bestående av inntil hundre samarbeidende noder (knutepunkter). Og han tok sin russiske doktorgrad da han var 26 år gammel.

– Når du utvikler programvare, kan du gå fram på to ulike måter. Du kan selv kode og bygge alt fra bunnen. Eller du kan benytte deg av frameworks, som er datasett som tilbyr generell funksjonalitet av ulike slag, forklarer Pogorelov.

Ved å basere seg på frameworks er det mulig å utvikle avanserte, distribuerte løsninger på plattformer som består av en rekke noder koblet sammen i klynge.

– Min drøm var å lage nettopp dette, et system som andre kan ta i bruk for de virkelig store oppgavene. Jeg trengte rett og slett en utfordring for å teste systemet, et praktisk bruksområde, og da ble medisin det naturlige valget, siden den medisinske forskningen hele tiden søker å finne svar på nye og viktige spørsmål. Dessuten er min kone erfaren patolog, så hun vet mye om medisinske spørsmål. Dermed falt valget på det gastro-intestinale systemet hos mennesket, altså vårt mage- og tarmsystem.

For å undersøke fordøyelsessystemet brukes i første rekke ulike former for endoskopi, som innebærer å føre et langt, fleksibelt rør utstyrt med videokamera ned i halsen eller gjennom endetarmen. Det mest avanserte er trådløst kapselendoskop, som består av et bittelite kamera bygget inn i en kapsel på størrelse med en vitaminpille. Når denne svelges og sakte beveger seg gjennom mage- og tarmsystemet, overføres tusenvis av bilder til en enhet som er festet på kroppen.

Dette er altså levende bilder, video i sanntid, noe som innebærer at legene kan gjøre mye mer detaljerte og omfattende undersøkelser enn MR og CT. Men dynamisk informasjon innebærer også helt andre datamengder – og dermed utfordringer med å gjøre om dataene til forståelig og nyttig informasjon for legen.

Det er på dette området at Pogorelov har lagt ned det aller meste av sin innsats. Han bruker standard metoder for Computer Vision, det vil si innhente, bearbeide og analysere bildedata.  Så kombinerer han dette med Convolutional Neural Networks (CNN), Generative Adversarial Networks (GAN), kunstig intelligens (AI), dyp læring, og resultatet blir – etter noen år med programmering, eksperimentering, prøving og feiling og noen runder med grensesnittdesign – til DeepEIR.

Konstantin Pogorelov sliter litt med å forklare hvor mye som kreves for å utvikle noe slikt. Eller kanskje er det Titan-journalisten som synes det er vanskelig å forstå. Vi er jo vant til å søke etter bilder via Google og tar det for gitt at vi får opp resultatene i løpet av tidels sekunder. Vi glemmer da hvilke enorme utviklingsressurser som er investert og hvordan tusenvis av noder samarbeider for å hente inn og vise innholdet på null komma niks.

– For oss kan det ta en eller to uker å kjøre ett eksperiment med bildegjenkjenning på én maskin. Det sier noe om hvor mye datakraft som trengs. Hvis vi da har gjort en liten programmeringsfeil, går det minst én uke til. Derfor har jeg vært opptatt av å utvikle metoder for å få ulike systemer til å samarbeide, at det må skje raskt og at datakapasiteten utnyttes mest mulig effektivt, sier Pogorelov.

– Som i eksemplet med undersøkelse av fordøyelses- og tarmsystemet, vil legen trenge å lese av resultatene i sanntid. Da er det avgjørende å få opp bilder som er høyoppløste nok til å kunne skille polypper og lesjoner fra ufarlige flekker og tilfeldige skygger i bildet.

For å få det til å fungere i praksis, må systemene lære å kjenne igjen hva som er hva, og denne maskinlæringen krever enormt mye tid og datakraft.

– Etter å ha jobbet med dette i årevis, var det en fantastisk tilfredsstillelse å oppleve at DeepEIR faktisk fungerte. Det gikk raskt, nøyaktighet og presisjon var på topp, og alt klaffet. Det var et stort øyeblikk, for da forsto jeg at vi faktisk kan hjelpe legene og tilby dem et ekstra øye.

Det spesielle med DeepEIR er at det er et omfattende og helhetlig system som tar seg av en rekke oppgaver – fra å hente inn data til å bearbeide og analysere dem til å fremstille og presentere resultatene. De fleste kollegene på Simula konsentrerer seg om ett enkelt område eller én del av prosessen. Pogorelov er derfor stolt av å ha utviklet det han kaller et holistisk multimediasystem.

– Dessuten er jeg fornøyd med at vi har publisert en lang rekke av våre datasett i open source (med åpen kildekode), slik at andre forskere får tilgang til sårt tiltrengt medisinsk informasjon.

Nye medisinske metoder må gjennomtestes og dokumenteres, på lignende måte som medisiner, før de kan tas i bruk i pasientbehandlingen. Prosessen er i gang, men det vil trolig ta ganske lang tid før DeepEIR kan brukes på sykehusene.

Derfor vil vi kanskje oppleve at Pogorelovs nye metodikk blir tatt i bruk på et annet område først. Da beveger vi oss fra kroppens indre til jordens ytre. Satellitter brukt til å overvåke naturkatastrofer og skogbranner er nemlig et aktuelt bruksområde.

Det var en viktig oppdagelse, og et eureka-øyeblikk, da Pogorelov og kollegene forsto at den samme teknologien som brukes i DeepEIR fungerer på satellittbilder. Han håper å kunne bidra til at skogbranner og flommer i avsidesliggende områder kan oppdages raskere enn i dag, noe som kan få store følger for både miljøet og menneskers overlevelse.

Nok et mulig bruksområde er å skjelne falske fra ekte bilder. Såkalte deep-fake bilder blir stadig mer utbredt og kan være umulige for det menneskelige øyet å avsløre.

– I en stadig mer komplisert verden, der ulike krefter forsøker å manipulere informasjonen vi mottar, er det vårt ultimate mål å hjelpe mennesker og maskiner med å skille det falske fra det ekte.

– Hva driver deg?

– Jeg har en indre drivkraft. Jeg synes det er spennende å forske seg fram til svar på komplekse problemer. Men det handler også om at jeg ønsker å bidra til å løse noen av vår tids store utfordringer. Og det er jo fantastisk hvis flere kan overleve dødelige sykdommer og naturkatastrofer.