Technologische (r)evolutie: een antwoord op de uitdagingen van de 21e eeuw?

Technologische (r)evolutie: een antwoord op de uitdagingen van de 21e eeuw? Hugo De Man Prof. Em. K.U.Leuven Senior Fellow IMEC

NANO 1

H.De Man/KULeuven/IMEC

GIGA

Waarover ?

• Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen • Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? • Impact op samenleving en onderwijs…

2


1. Socio-Economische Veranderingen Zie: Econoshock, Geert Noels, Hautekiet ‘Hoe 6 economische schokken uw leven fundamenteel zullen veranderen’ Gelijktijdige Schokken = 1 Megaschok • • • • • •

Demografie: vergrijzing en met 9Mjd in 2050 Schaarste grondstoffen en fossiele brandstoffen Economisch zwaartepunt naar het oosten ICT explosie => globalisering, sociale media, privacy… Klimaatverandering Onstabiliteit in de financiële wereld 3


Leiden tot nooit geziene uitdagingen in onze 21e eeuw

• Energie- water- voedselproductie *2 tegen 2050 • Kost van vergrijzing, gezondheid en welzijn beheersen • Duurzame, veilige, vlotte mobiliteit • Veiligheid en privacy in info-mij garanderen • Onze welvaart behouden in een globaliserende wereld “ Innovatieve producten/diensten met hoge en unieke meerwaarde”

=kennis→kunde →kassa

Ondernemerschap! 4


2. Ook wetenschap en technologie in verandering Intelligente systemen? Energie Maakindustrie Qu

M

Fysica Th

1800 Tijdperk: Schaal

5

Informatie +Bio+Nano+Energie

Biologie

At

Neuro

El 1900 Wetenschap Macro

Convergentie Intelligentie Complexiteit

2000 Technologie Techno-Science Micro


Nano

Leidt naar een nieuw industrieel weefsel Eeuw

20

Technologie Productiefactor Product I Fossiele Brandstof Machines

Arbeid Kapitaal

Elektriciteit Fabriek Computer Chips, DNA, tech op nano-schaal Informatie ‘Slimme’ + Hersens Genetwerkte III Communicatie Kennis Gepersonaliseerde (ICT) Globalisering Diensten, producten + Nanogeneeskunde IV Bio-Nano-en Neurotech Nano-materialen II

21

6

Maakindustrie Mobiliteit


Waarover ?


7


Opkomende technologieën 1. ICT: van PC naar Post-PC tijdperk Internet of Things = slimme omgeving

2. Convergentie van ICT-Bio-Nano-Neuro Impact op klassieke industrie Naar preventieve gepersonaliseerde gezondheidszorg

3. Duurzame energie voorziening

8


ICT van de 20e eeuw…PC-tijdperk 1…….. 1971

10.000.000 ‘2013 intel

Wet van Moore

www

• 1980 : Eerste PC • 1995 : Internet breekt door • 1991 : Eerste gsm Ontstaan informatiemaatschappij: Eenrichtingsverkeer: van bron naar aanvrager Mens als informatieconsument 9


Evolutie naar het ‘Post-PC’ tijdperk Nog 10 jaar “Meer Moore”… + opkomende “Meer dan Moore” tech… WWW

Cloud

Draadloze Assistent Slimme Sensoren Plastiek+buigzame Altijd, Overal Verbonden en Actuatoren Elektronica Met mens, informatie en… voorwerpen RFID, e-scherm

Meer Moore 10

Meer dan Moore H.De Man/KULeuven/IMEC

3-D integratie Alles in mm3 “verborgen” ICT

Zo naar: “The Mobile Internet of Things” De slimme omgeving

Draadloze Assistent

Smartphone Tablet…

11


Voorbeeld1: Philips slimme winkelhulp (LED gestuurd)

12


Voorbeeld2 : Slimme auto’s Car cocoon / Autonomous Driving

Verkeerdoden halveren 2020 De bestuurder is zwak! Laat de auto zien, voelen en beslissen! Source: MEDEA+

Genetwerkte Auto’s IMEC-BOSCH-PHILIPS Slimme Sensoren

13


Naar Autonome Auto’s? http://www.technologyreview.com/business/39410/ http://www.youtube.com/watch?v=-nYhKD8leAg&feature=related http://www.technologyreview.com/energy/38961/

BMW test

14

GM EN-V ->Megasteden Oproepbaar met Iphone Autonoom H.De Man/KULeuven/IMEC

Voor en tegen Slimme Omgeving… Levenskwaliteit, veiligheid, gezondheid… Privacy? Big brother is watching (NSA! Twitter…) Cyber-misdaad, -terrorisme (Darknet, Phishing!) Technologie afhankelijkheid…kwetsbaarheid... Digitale kloof?

15





16


Innovatie door convergentie Innovatie zal komen uit synergie van technologische en menswet. disciplines op systeemniveau eerder dan uit individuele disciplines bvb.

‘Creativity is connecting things’ Steve Jobs

Nanotechnologie Tele-geneeskunde Nano-geneeskunde Genoom gebaseerde geneeskunde…

Ware renaissance… 17


Nanotechnologie? Fabricatie en/of gebruik van structuren op nanometer schaal (1 tot 100nm) bruikbaar voor nieuwe toepassingen Transistor

NanoDeeltjes

C-Nanobuisje 1nm

Griep Virus

Atoom

20 nm

100 nm

Si Nanodraden

Grafeen

Nanoporie

NANOTECHNOLOGIE 18


0.3 nm

Meerwaarde voor nagenoeg iedere (klassieke) industriële activiteit… ICT, Medical, Pharma, Cosmetica, Verlichting, Catalysts, Voeding, Waterzuivering, Energie, Textiel, Auto, Bouw… http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/.

Sport

Bron: UMICORE NanoGrain™

2005: 54 Nano producten; nu 2014: >2000 19


Nano-Geneeskunde: Convergentie op de Nano-Schaal… BIOTECH

µm Doelzoekende medicijnen

nm

NANOTECH.

transistor

20

x1012 NANOELEKTRONICA

Biosensoren H.De Man/KULeuven/IMEC

cm

Bio-lab on chip: je dokter op zak

Koop Biolab Chip Internet

Bloedprikje Analyse

Dokter (Computer)

Naar Smartphone App

21

Bron: P. Peumans imec H.De Man/KULeuven/IMEC

Op weg naar de 100$ Genoom Chip Nanostructures for pM sensing

Massively Parallel sensing architectures

u

Molecular micro-ring sensors Microfluidics, photonics

http://www.genome.gov/27541954

Lab-on-chip

Sequencing PoC

2011

2012

Bacterial genome sequencer

2013

En bijhorende ethische vragen… 22


Human genome sequencer (2hrs, <$1000)

2014

Ultradeep sequencer (>10Gbp/run, <$100, <1hr)

2015

Genoom Chip BioSensoren Lab on Chip/Imaging Bio-informatica Doelzoekende medicatie BioSensoren Telegeneesk. 23

Bio-Nano-ICT convergentie op alle niveaus H.De Man/KULeuven/IMEC

Synthetische Biologie… Engineering Life Chip Ontwerp…

Bacterie Ontwerp Geneesmiddelen, biofuels

gaattcgcgg…

10011000.. genome

DNA Ontwerp! IN

UIT IN Suiker Afval…

24


UIT

Biofuels Geneesm




25


Energie: fossiel deficit en klimaatverandering CO2 arme tech

Zon

Transport Bouw Wind Ind. Biomass Hydro Geo

∆T(2100) < 2oC Nucl.

Energie Besparende Tech. Hernieuwbare Bronnen

Fossiel

Bron: IPCC

Bron:DOE US Enorme uitdaging! In de praktijk moeilijk haalbaar! In 2010 slechts 25% gehaald! 26


CO2 arme energie productie: meer dan zonnepanelen en windmolens! Piek Mgmt & Opslag PV

(Schalie)Gas

Hydro

Slimme Meters

EV

1GWatt = 30 km2 CSP

1GWatt = 15 km2 1GWatt=70 km2

Klassiek +Nucleair 1GW=2km2

Fluctuerend en gedecentraliseerd karakter leidt tot ”Smart-Grid”, piek mgmt & opslag 27


Waterstof

Waarover ?


29


Convergerende technologieen: oplossing voor onze uitdagingen? Renaissance ingenieurs

Renaissance humanisten

Michael Porter Harvard

HUMANE Wetensch. Convergentie Techneuten

Politiek Beleid Lange Termijn!

ICT Nano Bio

Objectieven

Maatschappelijke doelstelling Duurzame Economie

Heil

Neurosc.

Regelgeving Rechtszekerheid

Media

Onderwijs

Publieke dialoog

TECHNO-Geletterdheid

Korte termijn groei Aandeelhouders 30

Partijdogmatisch denken H.De Man/KULeuven/IMEC

Zijn onze universiteiten er klaar voor? Vandaag

Morgen

Wetenschappen ⇔Engineering ⇔Humane wetenschappen

Maatschappij gedreven innovatie op systeemniveau

Hypergespecialiseerde publicatie koorts

Cross-disciplinair onderzoek en onderwijs

Mono-disciplinaire R&D funding

Cross-disciplinaire funding

Publicatie georienteerde Eng. Ph.D.

Innovatie georiënteerde Eng. Ph.D.

⇒ Academische loopbaan 31

⇒Technisch leiderschap Ondernemersgeest


Uitdagingen 21e eeuw vereisen: 1. Renaissance ingenieurs, wetenschappers Maatschappelijk betrokken teamspelers, multi-disciplinair, systeemdenkend Medearchitecten van de maatschappij van morgen

Nood aan: “Sociologie voor toekomstige ingenieurs” “Teamgebaseerd project onderwijs” EE + bioingenieurs+ biochemisten

EE+CW+Mech 18 studenten Slimme trein

Slim Bacterieel geneesmiddel 32


KULeuven en Renaissance Ingenieurs Arenberg Doctoral School ‘Preparing for a Career in the Innovative Industry of the Future’

(Umicore)

Joos Vandewalle, Hubert Van Belle en 11 innovatie pioniers in industrie en R&D

Nieuw: Ingenieur voor zorgsector

33


Maar uitdagingen 21e eeuw vereisen ook: 2. Renaissance humane wetenschappers Technologisch geletterd, in staat om op objectieve basis Lange termijn keuzes te maken voor een duurzame samenleving “Democratizing the future”  partijdogmatisme! Dus ook :

“Technologie voor toekomstige filosofen” Nu ook aan de KU Leuven

Technologische geletterdheid Voor humane wetenschappen

34

Energie problematiek ICT&privacy Bio-Nano impact H.De Man/KULeuven/IMEC

Voor beleidsmakers van morgen!

Innovatie? Ingenieurs & technici gezocht!!

Vraag

Aanbod

35


Het Oosten Ontwaakt! *1000

36


Ook boeiend voor meisjes! Vlaamse top ingenieurs!

Ingrid Daubechies Beelden en Video Over internet Prof. Princeton

Ingrid Verbauwhede Internet beveiliging Prof. KULeuven En UCLA

Pattie Maes Comp. Wet. Smart Web Prof. MIT

Marian Verhelst Nanoelektronica Voor IoT Prof. KULeuven

37


Karen Maex NanoTechnologie Ex-Vice-Rector KULeuven Decaan Wet. Amsterdam Lies Geris Weefselingenieur Prof. KULeuven en Uni. Liege

Het begint in LO en SO! (RVO Society) Technologie en wetenschap aanmoedigen door te doen! Didactisch materiaal voor de school Opleiden van leerkrachten, zomerkampen… TSO opwaarderen!!

38

Chip-Chip Hoera! H.De Man/KULeuven/IMEC

IR 13

Besluiten • Opkomende technologieën kunnen vele uitdagingen aan als gestroomlijnd door sociale innovatie op een supranationale schaal. • Nood aan mechanismen voor lange termijn denken “shareholder next quarter/ next election” mentaliteit. • Gezocht renaissance ingenieurs / wetenschappers/ technici /ondernemers en technologisch geletterd lange termijn politiek leiderschap op een “glocale” schaal. • Enorme econ-ecol win-win opportuniteiten

ZIJN WE DAAR KLAAR VOOR? 39


Maar valt de middenklasse er uit?

+

Klassieke Bediende Arbeider Automatiseerbaar

+

-

Ongeschoold Laag loon Niet Automatiseerbaar

Hooggeschoold Hoog loon HiTech

http://www.technologyreview.com/featuredstory/515926/how-technology-isdestroying-jobs/?utm_campaign=newsletters&utm_source=newsletter-dailyall&utm_medium=email&utm_content=20130617 40


40

Westerse Perceptie van “De Ingenieur” Werk aan de winkel!

John Cohn Ph.D. IBM Fellow

41


Technologische (r)evolutie: een antwoord op de uitdagingen van de 21e eeuw?

Recommend Documents