Publikationer från KTH
Not a member yet
57933 research outputs found
Sort by
How Smarter Electricity Use inOffices Can Help Decarbonize Sweden's Grid : A Study on High-Resolution Emission Accounting and DemandFlexibility in Swedish Office Buildings
No full textThis study explores how demand flexibility in office buildings and high resolution electricity data can contribute to emission reductions and improved carbon accounting in the Swedish electricity system. Traditional electricity reporting relies on annual averages and national data, which can misrepresent the actual emissions associated with electricity use. By analyzing hourly and bidding zone specific data, this study investigates how electricity consumption inoffices can be adjusted to avoid high carbon hours and increase the Low Carbon Percentage in the grid. Three scenarios are evaluated: Do Nothing, Scaled Flexibility, and Work From Home. The analysis is based on historical electricity consumption from Sweco offices, along with hourly data on emissions and electricity prices. However, the methodology and model have been developed to also support forecast data, enabling real time implementation of the strategies once such data becomes available. The following Key Performance Indicators are used to assess both building level and system level impacts: Resolution Emissions, Avoided Emissions, Electricity Cost, Number of Offices, and Improved LCP. Results show that high resolution data provides a more accurate representation of emissions and that targeted demand-side measures can reduce emissions, limit costs, and support grid decarbonization. The findings highlight the potential of integrating high resolution temporal and geographical data into electricity planning and reporting.Denna studie undersöker hur efterfrågeflexibilitet i kontorsbyggnader och högupplöst eldata kan bidra till minskade utsläpp och förbättrad koldioxidredovisning i det svenska elsystemet. Traditionell elredovisning baseras på årliga genomsnitt och nationell data, vilket kan ge en missvisande bild av de faktiska utsläppen kopplade till elanvändning. Genom att analysera timvis data per elområde undersöks hur elanvändningen i kontor kan anpassas för att undvikatimmar med hög klimatpåverkan och öka andelen fossilfri el i elnätet. Tre scenarier utvärderas: Do Nothing, Scaled Flexibility och Work From Home. Analysen baseras på historisk elanvändning i Swecos kontor, tillsammans med timvis data för utsläpp och elpriser. Metodiken och modellen har dock utvecklats för att även kunna hantera forecastad data, vilket möjliggör realtidsanpassning av strategierna när sådan data blir tillgänglig. Följande Key Performance Indicators används för att utvärdera både byggnadsnivå och systemnivå: Resolution Emissions, Avoided Emissions, Electricity Cost, Number of Offices och Improved LCP. Resultaten visar att högupplöst data ger en mer träffsäker bild av utsläppen och att riktade åtgärder på efterfrågesidan kan minska utsläpp, begränsa kostnader och stödja en klimatomställning av elnätet. Studien belyser potentialen i att integrera mer högupplöst tid- och platsdata i planeringoch rapportering av elförbrukning
Icke-Invasiv Inspektionsmetod för detektering av instängdametalliska mikroskopiska partiklar i Motorer
No full textDuring basic engine assembly, there is a possibility for metallic micro-debris to contaminate the crankshaft connecting rod interface, potentially resulting in bearing damage and significant impact on engine performance and durability. This contamination can escalate wear rates and, in severe cases, lead to catastrophic engine failure or seizure, especially under high-temperature operation. This study evaluates various non-invasive inspection techniques for their feasibility in an engine assembly line, addressing the demanding challenge of reliably detecting a particle as small as 400 microns in thickness within the bearing interface, without substantially affecting cycle time or factory layout. Through a comprehensive literature review and stakeholder interviews, a promising approach was identified: the piston motion analysis method. This methodology is rigorously tested to assess its reliability and potential for integration. The findings of this work aim to lay the foundation for a robust, scalable solution, contributing to advanced quality control and durability for heavy-duty truck engines.Under grundläggande motormontering finns det en risk för att metalliska mikroskräp kontaminerar vevaxelns vevstaksgränssnitt, vilket potentiellt kan leda till lagerskador och betydande inverkan på motorns prestanda och hållbarhet. Denna kontaminering kan öka slitagehastigheten och i allvarliga fall leda till katastrofalt motorhaveri eller kärvning, särskilt vid hög temperatur. Denna studie utvärderar olika icke-invasiva inspektionstekniker för deras genomförbarhet i en motormonteringslinje och tar itu med den krävande utmaningen att tillförlitligt detektera en partikel så liten som 400 mikron i tjocklek i lagergränssnittet, utan att väsentligt påverka cykeltiden eller fabrikslayouten. Genom en omfattande litteraturgenomgång och intervjuer med intressenter identifierades en lovande metod: kolvrörelseanalysmetoden. Denna metod är rigoröst testad för att bedöma dess tillförlitlighet och potential för integration. Resultaten av detta arbete syftar till att lägga grunden för en robust, skalbar lösning som bidrar till avancerad kvalitetskontroll och hållbarhet för tunga lastbilsmotorer
Förlorat i Översättningen : Att Klarlägga Diskrepanser i Dotterbolagsautonomi inom en Multinationell Koncern
No full textIn the face of growing geopolitical instability, regulatory complexity, technologicalshifts, and intensifying environmental and societal pressures, modern multinationalenterprises must carefully mediate global integration with local responsiveness. In thiscontext, subsidiary autonomy has been increasingly recognised as both a necessity anda persistent source of governance tension. Although autonomy is widely discussed inthe IB literature, the concept remains fragmented and conceptually unclear,sometimes reducing it to a binary of authority formally assigned or assumed moreexpansively by subsidiaries. Furthermore, far less attention has been given to itsmicrofoundations, leaving critical blind spots in theory and practice. This study adoptsa network perspective of the firm and an agency theory lens to examine why managersassume autonomy. The research is built upon a qualitative single-case study of aEuropean multinational energy service firm’s Swedish operations, drawing on 28semi-structured interviews, internal documents, and ethnographic-style observations.It advances a four-aggregate framework for the microfoundations of subsidiaryautonomy and derives tentative propositions for future testing. The results suggestthat autonomy is co-produced by normative anchoring, structural mediation, powerand control dynamics, and psychological conditions. Beyond its empiricalcontribution, addressing an under-represented context in the literature, this studyoffers three theoretical contributions: (1) theorising intermediate units’ dual agency asthey recalibrate discretion across organisational layers; (2) providing evidence oflatent autonomy, reframing autonomy as a reversible, relational practice in whichdelegated decision rights may be underutilised and not only expanded; and (3)suggesting autonomy’s social embeddedness in norms, socialisation, andpsychological conditions, not just formal delegation and structure. The study offerspractical recommendations and levers for practitioners in multinational enterprises toimprove autonomy–governance fit amid contemporary global pressures.Inför växande geopolitisk instabilitet, regulatorisk komplexitet, teknologiska skiftensamt tilltagande miljömässiga och samhälleliga omställningskrav måste modernamultinationella koncerner försiktigt balansera global integration med lokal lyhördhet.I detta sammanhang har dotterbolagens autonomi alltmer erkänts som både ennödvändighet och en bestående källa för spänning i förhållande till styrning. Även omautonomi diskuteras allmänt i IB-litteraturen, förblir konceptet fragmenterat,konceptuellt oklart och det reduceras ibland till en binär uppdelning mellan formellttilldelade beslutsrätter och mer expansivt antagna av dotterbolagen. Dessutom harmycket mindre uppmärksamhet ägnats åt dess mikrofundament, vilket lämnarkritiska blinda fläckar i teori och praktik. Denna studie antar ett nätverksperspektivpå företaget och agentteori för att undersöka varför chefer tillägnar sig autonomi.Forskningen bygger på en kvalitativ enfallstudie av ett europeiskt multinationelltenergitjänstekoncerns svenska verksamhet och utgår från 28 semistruktureradeintervjuer, interna dokument och etnografiskt präglade observationer. Studien läggerfram ett fyraggregerat ramverk för mikrofundamenten bakom dotterbolagsautonomioch härleder preliminära propositioner för framtida prövning. Resultaten tyder på attautonomi samskapas av normativ förankring, strukturell mediering, makt- ochkontrolldynamik och psykologiska tillstånd. Utöver sitt empiriska bidrag, sombehandlar ett underrepresenterat sammanhang i litteraturen, erbjuder denna studie treteoretiska bidrag: (1) en teoretisering av mellanliggande enheters dubbla agens när derekalibrerar autonomi över organisatoriska nivåer; (2) evidens för latent autonomi,som omramar autonomi som en reversibel, relationell praxis där delegeradebeslutsrätter kan underutnyttjas och inte bara utvidgas; och (3) föreslår autonominssociala inbäddning i normer, socialisering och psykologiska förhållanden, inte baraformell delegation och struktur. Studien erbjuder praktiska rekommendationer förchefer i multinationella koncerner för att förbättra samspelet mellan autonomi ochstyrning under samtida globala påfrestningar
Förbättrad Ultraljudsflödesmätning i Små Rördimensioner med Diskret Wavelettransform
No full textAccurate and reliable flow measurement in small-diameter pipes is a long-standing challenge for clamp-on ultrasonic flow meters. Short ultrasonic paths in small pipes make time-of-flight (ToF) estimation difficult, while high attenuation and noise often further degrade signal quality. This thesis evaluates whether Discrete Wavelet Transform (DWT) processing can enhance signal-to-noise ratio (SNR) and ToF accuracy under such conditions. A laboratory experiment was conducted with ultrasonic signals recorded at four attenuation levels (560 mV to 120 mVpeak-to-peak) and degraded with additive white Gaussian noise to SNR levels between 45 dBand 30 dB. DWT processing improved SNR by 4 to nearly 16 dB across all test cases, with the largest gains occurring under the most degraded conditions (highest attenuation and noise). Time-of-flight accuracy improved markedly: in severe degradation scenarios where unprocessed signals failed to produce valid ToF estimates, DWT recovered successful detections with errors reduced from up to 0.844 µs to less than 0.001 µs. Under mild noise and attenuation, improvements were negligible, indicating that the main benefit of DWT lies in extending the usable measurement range into conditions where conventional methods fail. The findings demonstrate that DWT is an effective signal processing technique for enhancing ultrasonic ToF measurement robustness in small-pipe conditions. Future work should validate these results in operational flow scenarios and explore real-time embedded implementation.Noggrann och tillförlitlig flödesmätning i små rördimensioner är en välkänd utmaning för clamp-on ultraljudsflödesmätare. Korta ultraljudsbanor i små rör försvårar uppskattningen av Time-of-Flight (ToF), och hög dämpning samt brus försämrar ofta signalens kvalitet ytterligare. I denna studie utvärderas om diskret wavelettransform (DWT) kan förbättrasignal-brusförhållande (SNR) och ToF-noggrannhet under sådana förhållanden. Ett laboratorieexperiment genomfördes där ultraljudssignaler registrerades vid fyra dämpningsnivåer(560 mV till 120 mV topp-till-topp) och försämrades med additivt vitt Gaussiskt brus tillSNR-nivåer mellan 45 dB och 30 dB. DWT-behandling förbättrade SNR med 4 till nästan 16 dB i alla testfall, med störst förbättring vid de mest degraderade förhållandena (högst dämpnings- och brusnivå). Noggrannheten för Time-of-Flight förbättrades avsevärt: i svåra scenarier där obehandlade signaler inte gav giltiga ToF-resultat kunde DWT återställa framgångsrika detektioner med fel reducerade från upp till 0,844 µs till mindre än 0,001 µs. Vid mild brusnivå och låg dämpning var förbättringarna försumbara, vilket visar att DWT:s främsta styrka ligger i att utöka det användbara mätområdet till förhållanden där konventionella metoder misslyckas. Resultaten visar att DWT är en effektiv och signalbehandlingsmetod för att öka robustheten i ultraljudsbaserad ToF-mätning i små rördimensioner. Framtida arbete bör validera resultaten i praktiska flödesscenarier och undersöka realtidsimplementering i inbyggda system
Design of Mobile Carbon Capture (MCC) System for Transient Operation : In the context of EU Long Haul Tractors
No full textIn response to global warming, the automotive industry is adopting decarbonisation strategies such as using low-CO2 emitting fuels for ICEs, hybrid powertrains, and battery electric vehicles. These changes are driven by customer demand, environmental responsibility, and policy-driven economic incentives. However, for Long Haul, Heavy Duty Tractors (LH, HDV), these technologies are yet to fully mature in order to become a competitive solution – this calls for an intermediate solution such as Mobile Carbon Capture (MCC). This set up can also be used to temporarily provide low carbon power to BEV charging pools meant for Scania trucks, for those areas requiring grid connection lead times greater than 1.5 years. This thesis is a continuation of a series of earlier theses at Scania that focussed on multiple aspects of a solvent based MCC system working in the steady state. The objective of this master’s thesis is an investigation and preliminary design for light weight Mobile Carbon Capture system for HDVs that can operate in the transient condition. This work is done so that the traditional system which works optimally under steady conditions of exhaust flow and heat availability for regeneration, can be redesigned or reconfigured to handle transient operations expected on a truck. Moreover, the MCC system must not be ideally heavier than 2 tons to prevent sacrificing too much payload. The work was done through a series of literature review, investigation, and scientific calculations based on established theoretical methods. The investigation led to the selection of Hollow Fiber Membrane Contactors as a potential absorber for transient operations. Preliminary investigation led to promising results in terms of high Capture Rates of greater than 90% in most cases with the lowest being 62%, and potentially low pressure drops on the exhaust side with the maximum pressure drop being about 6 mbar just within the contactor. However, there are issues pertaining to the long term stability of this technology that needs to be investigated further in order to ensure that the uptime of the trucks are not severely hindered. Solvent buffer tanks were investigated as a solution to make sure that the packed-bed stripper which works optimally in steady conditions, handles as smooth a flow as possible. Meanwhile, in order to smoothen heat input to the reboiler, a sensible Thermal Energy Storage (TES) using engine coolant which stores waste heat from the exhaust and coolant was investigated as a solution. Preliminary sizing and a parameter variation study was conducted for these tanks and the TES using input data from three standard engine cycles. Flow smoothening of solvent into the stripper proved to be possible for most of the cases with a buffer tank of 100 l on board the truck without sacrificing too much weight and space. However, the TES implementation for constant heat input to reboiler resulted in unrealistically large tanks sizes which is not possible for the light weight mobile application on board trucks. Parameter variation study revealed that a TES of capacity 150 l, which would be a size that would be possible on board, will not be able to provide heat for at least 20% of the cycle duration. Thus alternate solutions are recommended. Light-weight materials appropriate for the system were chosen and weight calculations proved that while the main carbon capture components weigh almost close to 1.4 tons, the whole system with buffer solvent and coolant, and other equipment will not be a light weight solution at the moment. This implies that light weighting methods must be employed at every single stage of the designing process when a prototype is to be built. Based on the conclusions drawn from the results, recommendations to Scania were made by the author as well.Som ett svar på den globala uppvärmningen antar fordonsindustrin avkarboniseringsstrategier, såsom att använda bränslen med låg koldioxidutsläpp för förbränningsmotorer, hybriddrivlinor och batterielektriska fordon (BEV). Dessa förändringar drivs av kundernas efterfrågan, miljöansvar och policybaserade ekonomiska incitament. För långväga, tunga fordon (HDV) är dessa teknologier dock ännu inte tillräckligt mogna för att utgöra en konkurrenskraftig lösning – vilket skapar behovet av en intermediär lösning såsom Mobil Koldioxidavskiljning (MCC). Denna strategi kan också användas för att tillfälligt tillhandahålla koldioxidsnål energi till laddningsbassänger för laddbilar med bränsleekonomi avsedda för Scania-lastbilar, för de områden som kräver ledtider för nätanslutning på mer än 1,5 år. Detta examensarbete är en fortsättning på en serie tidigare arbeten på Scania som fokuserat på olika aspekter av ett lösningsmedelbaserat MCC-system i stationärt tillstånd. Målet med detta examensarbete är att undersöka och preliminärt utforma ett lättvikts-MCC-system för HDV som kan verka under transienta förhållanden. Arbetet syftar till att anpassa det traditionella systemet, som fungerar optimalt under stabila förhållanden av avgaser och värmetillgång för regenerering, till att klara de föränderliga förhållanden som förväntas i en lastbil. MCC-systemet bör dessutom inte väga mer än 2 ton för att inte försämra nyttolasten alltför mycket. Arbetet genomfördes genom litteraturstudier, undersökningar och vetenskapliga beräkningar baserade på etablerade teoretiska metoder. Undersökningen ledde till valet av Hollow Fiber Membrane Contactors som en möjlig absorbent för transienta driftlägen. Förundersökningen gav lovande resultat när det gäller höga avskiljningsgrader på över 90 % i de flesta fall, med det lägsta värdet på 62 %, samt potentiellt låga tryckfall på avgassidan, där det maximala tryckfallet var omkring 6 mbar enbart inom kontaktorn. Det finns dock osäkerheter kring den långsiktiga stabiliteten för denna teknik som kräver vidare studier för att säkerställa att lastbilarnas drifttid inte påverkas negativt. Bufferttankar för lösningsmedel undersöktes som en lösning för att möjliggöra ett så jämnt flöde som möjligt till packat bädd-strippkolonn, vilken fungerar optimalt under stationära förhållanden. För att jämna ut värmetillförseln till kokare undersöktes ett termiskt energilagringsystem baserad på sensibel värme (TES) med motorvätska som lagrar spillvärme från avgaser och kylvätska. Preliminär dimensionering och parameterstudier genomfördes för tankarna liksom för TES-systemet, med indata. Flödesutjämning av lösningsmedel till strippkolonn visade sig vara möjlig i de flesta fall med en bufferttank på 100 liter ombord fordonet, utan att kompromissa för mycket med vikt och utrymme. Däremot resulterade TES-implementeringen för konstant värmetillförsel till kokare i orealistiskt stora tankar, vilket inte är möjligt för en lättviktslösning ombord på lastbilar. Parameterstudien visade att en TES med kapacitet på 150 liter – vilket är en genomförbar storlek ombord – inte kan leverera värme under minst 20 % av cykelns varaktighet. Därför rekommenderas alternativa lösningar. Lättviktsmaterial lämpliga för systemet valdes, och viktberäkningar visade att medan huvudkomponenterna för koldioxidavskiljning väger nära 1,4 ton, är det totala systemet med buffrade lösningsmedel, kylvätska och annan utrustning i dagsläget inte en lättviktslösning. Detta innebär att lättviktsmetoder måste tillämpas i varje steg av designprocessen när en prototyp ska byggas. Baserat på de slutsatser som dragits från resultaten har även rekommendationer till Scania formulerats av författaren
Scalable Fabrication of Micro-Supercapacitors via Direct Patterning : From Material Design towards On-Chip Integration
No full textThe rapid advancement of miniaturized electronics demands compact, high-performance on-chip energy storage with seamless integration. Printed micro-supercapacitors (MSCs) are promising candidates, offering high power density, long cycle life, and inherent compatibility with planar integration. Direct printing techniques like direct ink writing (DIW) and direct laser patterning (DLP) enable flexible design, material versatility, scalability, and high precision on-chip integration. However, realizing miniaturized MSCs that combine high electrochemical performance, scalability, environmental versatility and seamless on-chip fabrication remains challenging. Key obstacles include developments of high-performance material design and well-defined patterning strategies. Part I of this thesis enhances MSC performance and printing scalability using DIW. The first work developed a doped PEDOT:PSS electrode ink with optimized rheology and electrochemical properties, enabling fully printed compact 100-cells MSC arrays on paper substrate with high capacitance, ultrahigh-rate capability, and an extended operating voltage window (up to 160 V) for efficient instantaneous electricity storage. The second work significantly improves thermal stability through a DIW-printable bassanite framework combined with ionic liquid electrolytes, enabling the MSC array a long-term cycling at a record temperature of 300 °C. These advances demonstrate ink formulation designs for DIW enabled scalable fabrication of high-rate, robust MSC array capable of operating across diverse application environments. Part II of this thesis improves on-chip MSC performance and integration based on DLP approach. The third work utilized DLP in hydrogen silsesquioxane (HSQ) to directly fabricate 3D hierarchical inorganic electrodes with self-formed nanogratings. Based on this structure, a compact on-chip MSCs with exceptional rate performance was fabricated with high-rate performance of 1 mF cm-2 at 50 V s-1 and high temperature stability up to 200 °C. The fourth work further using the 3D nanograting printing approach tailored on-chip MSC electrode microstructures to achieve high-frequency line-filtering up to 10 kHz. The precise fabrication of 3D standing nanograting structure provides large open surface area, facilitating fast ion transport, resulting in highly compact on-chip MSC with the highest reported areal capacitance of 0.32 mF cm-2 at 10 kHz, thereby enabling effective filtering applications and further advancing the miniaturization of capacitors in microelectronic systems. These results establish DLP as a powerful approach for the high-precision construction of on-chip 3D structures and pave the way for integration of ultra-compact MSCs into miniaturized electronic systems for high-frequency applications.Den snabba utvecklingen av miniatyriserad elektronik ställer krav på kompakt, högpresterande energilagring på chip med sömlös integration. Tryckta mikrosuperkondensatorer (MSCs) är lovande kandidater då de erbjuder hög effekttäthet, lång cykellivslängd och inneboende kompatibilitet med plan integration. Direkta trycktekniker såsom direct ink writing (DIW) och direct laser patterning (DLP) möjliggör flexibel design, materialmångfald, skalbarhet och högprecis integrering på chip. Att realisera miniatyriserade MSC:er som kombinerar hög elektrokemisk prestanda, skalbarhet, miljömässig mångsidighet och sömlös integration på chip är dock fortfarande en utmaning. Centrala hinder är utvecklingen av högpresterande materialdesign samt väldefinierade mönstringsstrategier. Del I av denna avhandling förbättrar MSC-prestanda och tryckbar skalbarhet med hjälp av DIW. Det första arbetet utvecklade ett dopat PEDOT:PSS-elektrodbläck med optimerad reologi och elektrokemiska egenskaper, vilket möjliggjorde fullständigt tryckta, kompakta 100-cells MSC-arrayer på papperssubstrat med hög kapacitans, ultrahög laddnings-/urladdningshastighet samt ett utökat driftspänningsfönster (upp till 160 V) för effektiv omedelbar energilagring av elektricitet. I den andra studien förbättrades den termiska stabiliteten avsevärt genom en DIW-printbar bassanitram kombinerad med jonvätskeelektrolyter, vilket möjliggjorde långtidscykling av MSC-arrayer vid en rekordtemperatur på 300 °C. Dessa framsteg visar på bläckformuleringsdesigner för DIW som möjliggör skalbar tillverkning av högfrekventa, robusta MSC-arrayer kapabla att fungera i varierande applikationsmiljöer. Del II av denna avhandling förbättrar prestanda och integrering av MSC:er på chip baserat på DLP-metoden. I den tredje studien användes DLP i hydrogen silsesquioxane (HSQ) för att direkt tillverka 3D-hierarkiska oorganiska elektroder med självorganiserade nanogitter. Baserat på denna struktur framställdes kompakta MSC:er på chip med exceptionell frekvensprestanda, uppvisande en arealkapacitans på 1 mF cm⁻² vid 50 V s⁻¹ och hög temperaturstabilitet upp till 200 °C. I den fjärde studien vidareutvecklades 3D-nanogitterstrategin för att skräddarsy MSC-elektroders mikrostrukturer på chip och därigenom uppnå högfrekvent linjefiltrering upp till 10 kHz. Den precisa framställningen av stående 3D-nanogitterstrukturer ger en stor öppen yta, vilket underlättar snabb jontransport och resulterar i en mycket kompakt MSC på chip med den högsta rapporterade arealkapacitansen, 0,32 mF cm⁻² vid 10 kHz. Detta möjliggör effektiva filtreringsapplikationer och driver ytterligare miniatyriseringen av kondensatorer i mikroelektroniska system. Dessa resultat etablerar DLP som en kraftfull metod för högprecisionskonstruktion av 3D-strukturer på chip och för integrering av ultrakompakta MSC:er i miniatyriserade elektroniska system för högfrekventa applikationer.QC 20251006</p
Side-Channel Attacks on Post-Quantum PKE/KEMs and Digital Signatures
No full textTraditional public key cryptosystems rely on the hardness of specific mathematical problems, such as integer factorization and discrete logarithm problem. However, these problems can be solved efficiently by Shor's algorithm on a large-scale quantum computer. Although the development of quantum computers has progressed slowly over the past 40 years, it is estimated that a cryptographically relevant quantum computer is likely to be available in 2040, which intensifies the need for quantum-resistant cryptographic algorithms. In response to the quantum threat, in 2016, NIST launched a competition for standardizing post-quantum cryptographic primitives. In August 2024, NIST selected CRYSTALS-Kyber as the public key encryption and key encapsulation standard, and CRYSTALS-Dilithium as the digital signature standard. However, algorithms which are secure from the perspective of conventional cryptanalysis may still be vulnerable to physical attacks, such as side-channel attacks. This thesis evaluates the resilience of software implementations of three lattice-based post-quantum cryptographic algorithms: Saber, CRYSTALS-Kyber, and CRYSTALS-Dilithium to side-channel attacks. The presented results are based on seven appended papers. Two of them focus on side-channel attacks on Saber, four target CRYSTALS-Kyber, and one considers CRYSTALS-Dilithium. The main contributions of the thesis are: We evaluate and compare power side-channel and EM side-channel attacks, pointing that amplitude-modulated EM emissions are typically weaker and require a higher sampling rate for secret recovery. We also investigate the difficulty of performing attacks on protected and unprotected implementations. We propose several methods to improve the attack efficiency. For example, a novel neural network model aggregation technique called threshold voting is introduced for deep learning-based attacks. A higher-order attack on CRYSTALS-Kyber is presented by combining the leakages from Barrett reduction and message decoding. Furthermore, an optimal chosen-ciphertext construction strategy is developed to maximize the probability of secret key recovery given a fixed probability of message bit recovery. We provide a thorough discussion of various attack scenarios, including attacks on encapsulation, decapsulation, and signing procedures. For each scenario, we outline the assumptions and requirements for a successful attack. We present countermeasures to mitigate side-channel attacks at both the algorithmic and hardware levels. We also discuss the limitations of these countermeasures, as well as the challenges associated with deep learning-based attacks. Most of the methods presented in this thesis are not limited to the specific algorithms described in the papers, and can be extended to other algorithms that are similar to Saber, CRYSTALS-Kyber, and CRYSTALS-Dilithium.Traditionella kryptosystem med offentlig nyckel bygger på svårigheten i specifika matematiska problem, såsom faktorisering av heltal och problemet med diskreta logaritmer. Dessa problem kan dock lösas effektivt med Shors algoritm på en storskalig kvantdator. Även om utvecklingen av kvantdatorer har gått långsamt under de senaste 40 åren, beräknas det att en kryptografiskt relevant kvantdator sannolikt kommer att finnas tillgänglig år 2040, vilket ökar behovet av kvantresistenta kryptografiska algoritmer. Som svar på hotet från kvantdatorer lanserade NIST 2016 en tävling för standardisering av kvantdatorsäkra primitiver. I augusti 2024 valde NIST CRYSTALS-Kyber som standard för asymmetrisk kryptering och nyckelinkapsling, och CRYSTALS-Dilithium som standard för digitala signaturer. Algoritmer som är säkra ur konventionell kryptanalytisk synvinkel kan dock fortfarande vara sårbara för fysiska attacker, såsom sidokanalsattacker. Denna avhandling utvärderar motståndskraften hos mjukvaruimplementationer av tre gitterbaserade kvantdatorsäkra algoritmer: Saber, CRYSTALS-Kyber och CRYSTALS-Dilithium mot sidokanalsattacker. De presenterade resultaten baseras på sju bifogade artiklar. Två av dem fokuserar på sidokanalsattacker mot Saber, fyra riktar sig mot CRYSTALS-Kyber, och en behandlar CRYSTALS-Dilithium. Avhandlingens huvudsakliga bidrag är: Vi utvärderar och jämför effektbaserade och EM-baserade sidokanalsattacker, och påpekar att amplitudmodulerade EM-emissioner typiskt är svagare och kräver högre samplingsfrekvens för att återskapa hemligheter. Vi undersöker även svårigheten med att utföra attacker på skyddade och oskyddade implementationer. Vi föreslår flera metoder för att förbättra attackeffektiviteten. Till exempel introduceras en ny teknik för aggregering av neurala nätverksmodeller, kallad “threshold voting”, för attacker baserade på djupinlärning. En högre ordningens attack mot CRYSTALS-Kyber presenteras genom att kombinera läckage från Barrett-reduktion och meddelandede-kodning. Dessutom utvecklas en optimal strategi för valda chiffertextattacker för att maximera sannolikheten för att återskapa en hemlig nyckel givet en fast sannolikhet att återskapa av meddelandebitar. Vi ger en grundlig diskussion av olika attackscenarier, inklusive attacker mot inkapsling, avkapsling och signering. För varje scenario redogör vi för antaganden och krav för en framgångsrik attack. Vi presenterar motåtgärder för att försvåra sidokanalsattacker både på algoritm- och hårdvarunivå. Vi diskuterar också begränsningarna hos dessa motåtgärder samt utmaningarna med attacker baserade på djupinlärning. De flesta metoder som presenteras i denna avhandling är inte begränsade till de specifika algoritmer som beskrivs i artiklarna, utan kan även tillämpas på andra algoritmer som liknar Saber, CRYSTALS-Kyber och CRYSTALS-Dilithium.QC 20251019</p
En skräddarsydd metod för energieffektiviseringsrevisioner inordiska små och medelstora företag med användning av en genetisk algoritm : Tillämpad i fallstudier med industriella och icke-industriellaSMF i Sverige och Danmark
No full textThis thesis introduces a tailored methodology for conducting energy efficiency audits in Small and Medium Enterprises (SMEs) across the Nordic region, with a focus on aligning technical assessments with regional regulatory frameworks and operational characteristics. The proposed audit framework is designed to be both structured and adaptable, enabling energy consultants and decision-makers to evaluate and improve energy performance in a systematic and context-sensitive manner. A key feature of the methodology is the integration of a Genetic Algorithm to optimize the selection of Energy Efficiency Measures (EEMs) based on multiple objectives, including energy savings, carbon emission reductions, investment costs, and payback periods. This computational approach supports informed decision-making by identifying balanced and cost-effective implementation scenarios. The methodology is applied in two real-world case studies: a non-industrial SME (a public school) in Sweden and an industrial SME (a manufacturing facility) in Denmark. These case studies demonstrate the practical applicability of the framework across different SME profiles and highlight its potential to support national and EU-level sustainability goals. The results underscore the value of combining tailored audit strategies with algorithmic optimization to enhance energy efficiency outcomes in diverse organizational settings.Denna avhandling presenterar en skräddarsydd metod för att genomföra energieffektiviseringsrevisioner i små och medelstora företag (SMF) i Norden, med särskilt fokus på att anpassa tekniska bedömningar till regionala regelverk och verksamhetsförhållanden. Den föreslagna revisionsmetoden är både strukturerad och flexibel, vilket gör det möjligt för energikonsulter och beslutsfattare att systematiskt och kontextanpassat utvärdera och förbättra energiprestanda. En central del av metoden är användningen av en genetisk algoritm för att optimera urvalet av energieffektiviseringsåtgärder (EEMs) utifrån flera mål, såsom energibesparingar, minskade koldioxidutsläpp, investeringskostnader och återbetalningstid. Denna beräkningsmetod stödjer välgrundade beslut genom att identifiera balanserade och kostnadseffektiva åtgärdsscenarier. Metoden tillämpas i två verkliga fallstudier: ett icke-industriellt SMF (en kommunal skola) i Sverige och ett industriellt SMF (en tillverkningsanläggning) i Danmark. Fallstudierna visar metodens praktiska tillämpbarhet i olika typer av verksamheter och dess potential att bidra till nationella och EU-gemensamma hållbarhetsmål. Resultaten understryker värdet av att kombinera skräddarsydda revisionsstrategier med algoritmbaserad optimering för att förbättra energieffektiviteten i olika organisatoriska sammanhang
T-Framework : A Boundary Object for Facilitating Stakeholders Collaboration in Realizing Trustworthy Cyber-Physical Systems
No full textDeveloping trustworthy cyber-physical systems (CPS) demands cross-boundary collaboration among stakeholders with diverse disciplinary backgrounds, often creating challenges in crossing knowledge boundaries. Boundary objects, i.e., artifacts that enable shared understanding across domains, can help mitigate these challenges. This study examines the trustworthiness framework (T-Framework), as a boundary object, to support cross-boundary collaboration in trustworthy CPS development. Specifically, it addresses two research questions: (1) To what extent does the T-Framework, as a boundary object, support the crossing of knowledge boundaries in the development of trustworthy CPS? and (2) How can the T-Framework and its associated method be extended to address any identified gaps? Drawing on theories of knowledge boundaries and boundary objects, the study empirically evaluates the T-Framework through focus groups with CPS practitioners from academia and industry. Insights from these focus group sessions inform refinement of the T-Framework and its method to address identified gaps in its capability to support cross-boundary collaboration. In addition, the findings highlight the importance of incorporating structured mechanisms into both the design and utilization of architectural frameworks to promote shared understanding, address conceptual misalignment, and balance stakeholder influence during cross-boundary collaboration in the development of trustworthy CPS.QC 20251009</p
Dynamisk tidsförvrängning för att möjliggöra tillståndsövervakning av äldre pneumatiska dörrsystem på järnvägsfordon
No full textTo ensure optimal efficiency, operational safety, and reliability for its passengers, a train wagon’s door system is a crucial subsystem. To enhance operational safety and reliability, it is essential to categorize and monitor the faults and failure modes of the door system. This paper delves into the door system of older rolling stock utilised in Swedish traffic by SJ. The feasibility of a health monitoring system based on differences in time series measured by the dynamic time warping algorithm (DTW) is studied, developing the system on a digital twin for use on physical doors. A case study was conducted, focusing on the pneumatic door system and its opening and closing sequences through defining common, generalisable fault modes, chosen as increased resistance and cylinder leakage. Data was gathered from the physical doors on a wagon provided by SJ and further failure modes were studied through the use of a digital twin. Neural networks were then trained on data from the digital twin and validated on data gathered from real doors. The findings highlight the feasibility of DTW as a basis for health monitoring, achieving a classification accuracy of about 88% on simulated data. For real-worlddata, however, the findings are inconclusive due to difficulties validating the digital twin to the physical doors and signal noise, affecting values calculated by the DTW algorithm.För att säkerställa optimal effektivitet, driftsäkerhet och tillförlitlighet för passagerarna är ett tågvagnsdörrsystem ett avgörande delsystem. För att förbättra driftsäkerhet och tillförlitlighet är det viktigt att kategorisera och övervaka fel och fellägen i dörrsystemet. Denna artikel undersöker dörrsystemet på äldre passagerarvagnar som används i svensk trafik av SJ. Möjligheten att införa ett tillståndsövervakningssystem baserat på skillnader i tidsserier mätta med hjälp dynamisk tidsförvrängning (DTW) studeras, där systemet utvecklas på en digital tvilling för användning på fysiska dörrar. En fallstudie genomfördes med fokus på det pneumatiska dörrsystemet och dess öppnings- och stängningssekvenser genom att definiera vanliga, generaliserbara fellägen, valda som ökat motstånd och cylinderläckage. Data samlades in från de fysiska dörrarna på en vagn tillhandahållen av SJ och ytterligare fellägen studerades med hjälp av en digital tvilling. Neurala nätverk tränades sedan på data från den digitala tvillingen och validerades med data insamlade från verkliga dörrar. Resultaten visar på möjligheten att använda DTW som grund för tillståndsövervakning, med en klassificeringsnoggrannhet på cirka 88% på simulerad data. För verklig data är dock resultaten inte entydiga på grund av svårigheter att validera den digitala tvillingen mot de fysiska dörrarna samt signalbrus som påverkade de beräknade DTW-värdena.