Johan Alme

Stilling

Professor , Mikroelektronikk

Tilhørighet

Institutt for fysikk og teknologi

Forskning

Pågående forskningsprosjekter:

  • ALICE eksperimentet på CERN. Her er jeg nå aktiv i to prosjekter
    • Design av ny utlesningselektronikk for Forward Calorimeter (FoCal), som er en ny subdetektor som skal i gangsettes i 2029. FoCal er en detektor som består av 3 separate sensorsystemer, det er to lagdelte elektromagnetiske kalorimetere, pixels og pads, og det er et hadron kalorimeter. I dette prosjektet koordinerer jeg design av all utlesningselektronikk, med hovedfokus på utlesningselektronikken til piksellagene.
    • Design av ny elektronikk til Inner Tracking System 3 (ITS3). Dette prosjekter er en videreføring av ITS2, som ble ferdigstilt i 2021. ITS er den innerste detektoren i ALICE og ITS2 består av 7 lag med Monololithic Active Pixels Sensors (MAPS). I ITS3 skal de 3 innerste lagene byttes ut med bøyelige sensorer som er 30 cm lange. Formålet er å komme tettere på kollisjonspunktet samt å redusere mengden materialer i detektoren. Dette vil ha stor påvirkning på datakvaliteten fra ALICE. Jeg har her en noe mindre rolle enn for FoCal. 
  • Proton CT Dette er et UiB drevet prosjekt som skal lage en CT maskin vha MAPS ICer (ALPIDE) som tar bilder med protoner i stedet for fotoner. Fordelen med dette er at man kan gjøre en langt mer presis doseplanlegging for kreftbehandling med protoner, noe som igjen vil gi mindre skade til friskt vev hos pasienten, og potensielt færre senskader. Dette er et prosjekt som er et veldig godt eksempel på teknologioverføring. Vi bruker her sensorer som er utviklet til grunnforskningsformål på CERN, og anvender de til medisinisk diagnostikk. Min rolle i dette prosjektet er koordinering i forhold til utvikling av utlesningselektronikk og powersystemer. 
  • Prosjektleder NORLHC-II. Dette er et NFR Infrastrukturprosjekt for norsk CERN aktivitetet knyttet til detektorutvikling og computing for ALICE og ATLAS eksperimentet. Som prosjektleder har jeg ansvar for all kommunikasjon inn mot forskningsrådet og å se til at økonomistyringen er under kontroll. 
  • I tillegg er jeg lokal kontaktperson for ECFA Detector Research & Development gruppene som nå er under opprettelse. Vi har spilt inn interesse i flere grupper, men ser ut til å kunne konkret bidra inn mot DRD7.6 Monolithic sensor ASICs i samarbeid med UiO og USN. 

 

Prosjekter tilknyttet undervisning:

  • Pilotprosjekt for å inkludere programmering i fysikkemner i bachelorprogrammet. 
    • I 2023 søkte vi og fikk 1 MNOK for et prosjekt der vi har som mål å legge inn litt databehandling og numerisk løsning av fysikkproblemer i alle fysikkemnene i bachelorprogrammet i fysikk. Status i 2023 var at studentene lærte Python i INF100 i første semester, men brukte det ikke til noe før i fjerde semester i labkurset i fysikk (PHYS114). Dette førte til at de mer eller mindre måtte lære programmering på nytt igjen i PHYS114. Ved å legge inn en liten komponent programmering i alle fysikkemnene håper vi dermed at studentene skal bedre se relevansen til INF100 og generelt bli flinkere til å programmere ved at de bruker det kontinuerlig. Dette vil igjen føre til at de er bedre rustet tilet eventuelt masterprosjekt og til arbeidslivet.
  • Arbeidsgruppe for å se på bruk/nytte av Large Language Models (LLMs) i undervisning.
    • I 2023 ble det nedsatt en arbeidsgruppe på initiativ fra BIOCEED for å se på hvordan vi skal bruke og ikke bruke chatGPT og andre LLMs i undervsning. Vi har hatt to samlinger, og det vil mest sannsynlig bli publisert en artikkel basert på arbeidet som har blitt gjort.

Annen relevant aktivitet:

 

 

Tidligere forskningsprosjekter:

  • ALICE eksperimentet på CERN
    • 2004 - 2008: Design av utlesningselektronikk for ALICE Time Projection Chamber (TPC) og PHOton Spectrometer (PHOS). Dette var en del av min PhD-grad.
    • 2011 - 2012: Deltok i utvikling av en prototyp for ALICE Forward Calorimeter. Jeg gjorde primært noe FPGA utvikling. 
    • 2012 - 2016: Koordinerte utvikling av oppgradering av utlesningselektronikken for ALICE TPC. 216 Readout Control Unit 2 kretskort, med helt ny elektronikk, ble installert i 2016, og medførte at TPC detektoren oppførte seg mer stabilt og kunne lese ut større datamengder enn tidligere. 1 PhD student ved UiO var involvert i prosjektet. I tillegg tok jeg del i spesifikasjonsfasen av ALICE TPC oppgraderingen som ble installert i 2021. Det ble gjort simuleringer av datarate og minnebruk, samt en del enkle FPGA design for å kunne ta opplyste valg om forskjellige løsninger. 
    • 2016 - 2022: Utvikling av utlesningselektronikk for ALICE ITS2 detektoren. Vi gjorde Hardware review av utlesningskort, FPGA design, software design og testing. 3 PhD studenter var involvert i prosjektet fra UiB sin side. 
Formidling

Diverse studentrekrutering:

  • Deltar hvert år i "fagdag i bedrift" - et opplegg for ungdomskoleelever i Bergen, der de får besøke arbeidsplasser og se på forskjellige yrker. Institutt for Fysikk og Teknologi er med på dette, og vi gir elevene anledning til å utforske og måle på radioaktive steiner og gjennom det fortelle litt om hverdagen som fysiker.

  • Møter årlig videregående skoler som kommer på besøk til instituttet.

  • 2020: Jeg var en del av en gruppe som lagde en film for studentrekrutering der Selda Ekiz ble med. En lang utgave kan sees her.

  • 2024: Foredrag om trådløs kommunikasjon på lærerenes dag. Lærernes dag | Universitetet i Bergen (uib.no)

 

Innslag i media:

 

Faglige foredrag:

 

Undervisning

Programstyreleder i Fysikk. 

 

Følgende kursportefølje:

  • PHYS114 Grunnleggjande målevitskap og eksperimentalfysikk
    • Har ansvar for 2 laboppgaver samt en introduksjonsforelesning i statistikk
  • PHYS116 Signal- og systemanalyse - emneansvarlig
  • PHYS117 Prosjektoppgåve i fysikk
    • Har gitt en prosjektoppgave H24
  • PHYS223 Digital integrert kretsteknologi - emneansvarlig
  • PHYS298 Forskningspraksis i fysikk ved CERN - emneansvarlig. Dette er et kurs som blir opprettet januar 2024 for å gi studiepoeng for studenter som blir tatt opp i Teknisk Student Programmet ved CERN. Min jobb i emnet er å følge opp studentene på best mulig måte, og se til at de utfører de formelle kravene vi har for å kunne gi studiepoeng.
  • ELE350 Bacheloroppgave ved Høgskulen på Vestlandet (HVL)
  • Spesialpensum for Mikroelektronikk master studenter. 
    • Har gitt spesialpensum i "Digital design med VHDL" og i "Strålingseffekter i elektronikk" ved behov.

 

Publikasjoner

For publikasjoner henvises det til Cristin.

2024
2023

Se en full oversikt over publikasjoner i Cristin

Prosjekter

Pågående prosjekter:

  • ALICE eksperimentet på CERN. Her er jeg nå aktiv i to prosjekter

    • Design av ny utlesningselektronikk for Forward Calorimeter (FoCal), som er en ny subdetektor som skal i gangsettes i 2029. FoCal er en detektor som består av 3 separate sensorsystemer, det er to lagdelte elektromagnetiske kalorimetere, pixels og pads, og det er et hadron kalorimeter. I dette prosjektet koordinerer jeg design av all utlesningselektronikk, med hovedfokus på utlesningselektronikken til piksellagene.
    • Design av ny elektronikk til Inner Tracking System 3 (ITS3). Dette prosjekter er en videreføring av ITS2, som ble ferdigstilt i 2021. ITS er den innerste detektoren i ALICE og ITS2 består av 7 lag med Monololithic Active Pixels Sensors (MAPS). I ITS3 skal de 3 innerste lagene byttes ut med bøyelige sensorer som er 30 cm lange. Formålet er å komme tettere på kollisjonspunktet samt å redusere mengden materialer i detektoren. Dette vil ha stor påvirkning på datakvaliteten fra ALICE. Jeg har her en noe mindre rolle enn for FoCal. 
  • Proton CT Dette er et UiB drevet prosjekt som skal lage en CT maskin vha MAPS ICer (ALPIDE) som tar bilder med protoner i stedet for fotoner. Fordelen med dette er at man kan gjøre en langt mer presis doseplanlegging for kreftbehandling med protoner, noe som igjen vil gi mindre skade til friskt vev hos pasienten, og potensielt færre senskader. Dette er et prosjekt som er et veldig godt eksempel på teknologioverføring. Vi bruker her sensorer som er utviklet til grunnforskningsformål på CERN, og anvender de til medisinisk diagnostikk. Min rolle i dette prosjektet er koordinering i forhold til utvikling av utlesningselektronikk og powersystemer. 
  • Prosjektleder NORLHC-II. Dette er et NFR Infrastrukturprosjekt for norsk CERN aktivitetet knyttet til detektorutvikling og computing for ALICE og ATLAS eksperimentet. Som prosjektleder har jeg ansvar for all kommunikasjon inn mot forskningsrådet og å se til at økonomistyringen er under kontroll. 
  • Pilotprosjekt for å inkludere programmering i fysikkemner i bachelorprogrammet. 
    • I 2023 søkte vi og fikk 1 MNOK for et prosjekt der vi har som mål å legge inn litt databehandling og numerisk løsning av fysikkproblemer i alle fysikkemnene i bachelorprogrammet i fysikk. Status i 2023 var at studentene lærte Python i INF100 i første semester, men brukte det ikke til noe før i fjerde semester i labkurset i fysikk (PHYS114). Dette førte til at de mer eller mindre måtte lære programmering på nytt igjen i PHYS114. Ved å legge inn en liten komponent programmering i alle fysikkemnene håper vi dermed at studentene skal bedre se relevansen til INF100 og generelt bli flinkere til å programmere ved at de bruker det kontinuerlig. Dette vil igjen føre til at de er bedre rustet tilet eventuelt masterprosjekt og til arbeidslivet.
  • Arbeidsgruppe for å se på bruk/nytte av Large Language Models (LLMs) i undervisning.
    • I 2023 ble det nedsatt en arbeidsgruppe på initiativ fra BIOCEED for å se på hvordan vi skal bruke og ikke bruke chatGPT og andre LLMs i undervsning. Vi har hatt to samlinger, og det vil mest sannsynlig bli publisert en artikkel basert på arbeidet som har blitt gjort.