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 ?

• De uitdagingen van een wereld in verandering

• 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 • Duurzamere, 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

Informatie

Maakindustrie

Qu

M

Fysica Th

1800 Tijdperk: Schaal

5

Biologie

At

Convergentie Intelligentie Complexiteit Neuro

El 1900 Wetenschap Macro

+Bio+Nano+Energie

2000 Technologie Techno-Science Micro


Nano

3. 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


Diep maatschappelijk impact! Wat met de middenklasse?

+

Klassieke Bediende Arbeider Automatiseerbaar

+

-

Ongeschoold Hooggeschoold Laag loon Hoog loon Niet Automatiseerbaar HiTech http://www.technologyreview.com/featuredstory/515926/how-technology-isdestroying-jobs/?utm_campaign=newsletters&utm_source=newsletter-dailyall&utm_medium=email&utm_content=20130617 7


7

Waarover ?

• Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen


8


Opkomende technologieën 1. ICT: van PC naar Post-PC tijdperk Internet of Everything = Slimme Omgeving

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

3. Duurzame energie voorziening

9


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

10.000.000 ‘2013 intel

Wet van Moore *2 /18 maanden

www

• 1980

: Eerste PC

• 1995

: Internet breekt door

• 1991

: Eerste gsm

Ontstaan informatiemaatschappij: Eenrichtingsverkeer: van bron naar aanvrager Mens als informatieconsument 10


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 11

Meer dan Moore H.De Man/KULeuven/IMEC

3-D integratie Alles in mm3 “verborgen” ICT

Zo naar: “The Internet of Everything” De slimme omgeving

Draadloze Assistent

Smartphone Tablet…

12


Impact op ganse maatschappij Gezondheid Lifestyle Sport

IoE verandert de manier waarop de mens zijn omgeving beleeft Vereist holistische benadering: Van samenlevingscultuur naar technologie (social innovation)

Stadsleven ‘Smart City’

Kunsten en Media Spellen

Zorg sector

Nood aan renaissance ingenieurs en renaissance humanisten 13


Mobiliteit

Bron: E. Aarts, Philips

Voorbeeld1: Philips slimme winkelhulp (LED gestuurd)

14


Voorbeeld2 : Mobiliteit morgen Car cocoon / Autonomous Driving

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

Genetwerkte Auto’s Imec-Bosch-Philips-Nxp Melexis Slimme Sensoren

15


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

GM EN-V ->Megasteden Oproepbaar met Iphone Autonoom

Volvo Robocar test

16


Voorbeeld 3: Telegeneeskunde (je dokter op zak) IMEC B,NL ESAT IMinds Thuiszorg Project

Slimme Draadloze Bio Sensoren

BAN

4G

Internet

17

3G


Smart Phone

17

Imec’s ambulante hartmonitor (met HOLST Center NL) 20% cardiologische overlijdens (>60.000/j) Kunnen hierdoor voorkomen worden. Reductie dokters- en hospitalisatiekosten…

24/7 Hart Pleister 2011 : 0.1mW 18


Evolutie naar ‘wearable computing’

Samsung-imec

Fitbit Wellness-Fitheid

Gezondheidszorg

19

Infotainment 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?

20


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?

21


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



22


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

Tele-geneeskunde Nanotechnologie Nano-geneeskunde Genoom gebaseerde geneeskunde Slimme energienetwerken…

Ware renaissance… 23


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

Griep Virus

NanoDeeltjes

C-Nanobuisje 1nm

Atoom

31nm

20 nm

100 nm

Si Nanodraden

Grafeen

0.3 nm

Nanoporie

NANOTECHNOLOGIE 24


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 25


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

mm Doelzoekende medicijnen

nm

NANOTECH. 31nm

transistor

26

x1012 NANOELEKTRONICA

Biosensoren H.De Man/KULeuven/IMEC

cm

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

mm Doelzoekende medicijnen

nm

NANOTECH. 31nm

transistor

27

x1012 NANOELEKTRONICA

Biosensoren H.De Man/KULeuven/IMEC

cm

Lab-on-a-Chip Principe (IMEC PSA Detectie Chip; Prostaat Kanker Preventie ) Fluorescerend

Nanodeeltje

3

2

1

Antilichaam

Silicon Chip

Antigen (Biomerker)

Bio-Sensor

Micro Fluidics

Klinisch labo in het dokterskabinet….

Source: IMEC EU PAMELA PROJECT 28

Bio-informatica H.De Man/KULeuven/IMEC

Bio-lab on chip: worden klinische labo’s overbodig? Koop Biolab Chip iLab project Internet

Bloedprikje Analyse

Dokter (Computer)

Naar Smartphone App

29

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

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

Cost per Genome $100000000.0 $10000000.0 Massively Parallel sensing architectures

$1000000.0 $100000.0

u

$10000.0 $1000.0

Molecular micro-ring sensors Microfluidics, photonics

$100.0

Lab-on-chip

http://www.genome.gov/27541954

$10.0 $1.0 20

01

Sequencing PoC

2011

2012

20

03

20

04

20

05

20

Bacterial genome sequencer

2013

En bijhorende ethische vragen… 30


07

20

08

20

10

20

Human genome sequencer (2hrs, <$1000)

2014

11

20

13

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

2015

Genoom Chip BioSensoren Lab on Chip/Imaging Bio-informatica Doelzoekende medicatie BioSensoren Telegeneesk. 31

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

Synthetische Biologie… Engineering Life Chip Ontwerp…

Bacterie Ontwerp Geneesmiddelen, biofuels

gaattcgcgg…

10011000.. genoom

DNA Ontwerp! dna IN

UIT IN Suiker Afval…

32


UIT Biofuels Geneesm

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



33


Energie: fossiel deficit en klimaatverandering CO2 arme tech

Zon

Transport Bouw Wind Ind. Biomass

DT(2100) < 2oC Nucl.

Hydro

Geo

Energie Besparende Tech. Hernieuwbare Bronnen

Fossiel

Bron: IPCC

Bron:DOE US Enorme uitdaging! In de praktijk moeilijk haalbaar! In 2010 slechts 25% gehaald! 34


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

35

Klassiek +Nucleair 1GW=2km2

Fluctuerend en gedecentraliseerd karakter leidt tot ”Smart-Grid”, piek mgmt & opslag H.De Man/KULeuven/IMEC

Waterstof

Smart Grid: Energie + IoE (Energyville Waterschei EIT) VITO KUL Laborelec SPE Fifthplay… Eandis Infrax IMEC Telenet IMinds Belgacom Alcatel

36

Klassiek Nucleair Gas

Zonnedaken EV

Internet Controle systeem

Opslag

Biogas

Privé centrales


Windturbines

Wat kost dat? (Afgezien van het financieren van ‘smart grid’)

zee

land NIMBY!

D!

37


Nuclear

Waarover ?

• Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen


38


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 39

Partijdogmatisch denken H.De Man/KULeuven/IMEC

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 40

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 41

⇒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 42


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

43


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

44

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

Voor beleidsmakers van morgen!

Innovatie? Ingenieurs & technici gezocht!!

Vraag

Aanbod

45


Het Oosten Ontwaakt! *1000

47


Ook boeiend voor meisjes! Vlaamse top ingenieurs!

Ingrid Daubechies Beelden en Video Over internet Prof. Princeton

Pattie Maes Comp. Wet. Smart Web Prof. MIT

Ingrid Verbauwhede Internet beveiliging Prof. KULeuven En UCLA

Marian Verhelst Nanoelektronica Voor IoT Prof. KULeuven

48


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!!

49

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? 50


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

Recommend Documents