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

Transcriptie

1 Technologische (r)evolutie: een antwoord op de uitdagingen van de 21e eeuw? Hugo De Man Prof. Em. K.U.Leuven Senior Fellow IMEC GIGA NANO 1

2 Waarover? De uitdagingen van een wereld in verandering Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? Impact op samenleving en onderwijs 2

3 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

4 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 4 Ondernemerschap!

5 2. Ook wetenschap en technologie in verandering Intelligente systemen? Energie Maakindustrie Informatie +Bio+Nano+Energie M Fysica Th El At Qu Biologie Neuro Convergentie Intelligentie Complexiteit Tijdperk: Wetenschap Technologie Techno-Science Schaal Macro Micro Nano 5

6 3. Leidt naar een nieuw industrieel weefsel Eeuw Technologie Productiefactor Product IV I II III Fossiele Brandstof Machines Arbeid Kapitaal Elektriciteit Fabriek Computer Chips, DNA, tech op nano-schaal Informatie + Communicatie (ICT) + Bio-Nano-en Neurotech Hersens Kennis Globalisering Maakindustrie Mobiliteit Slimme Genetwerkte Gepersonaliseerde Diensten, producten Nanogeneeskunde Nano-materialen 6

7 Diep maatschappelijk impact! Wat met de middenklasse? Klassieke Bediende Arbeider + + Automatiseerbaar - 7 Ongeschoold Laag loon Niet Automatiseerbaar Hooggeschoold Hoog loon HiTech 7

8 Waarover? Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? Impact op samenleving en onderwijs 8

9 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

10 ICT van de 20 e eeuw PC-tijdperk 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

11 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 Meer dan Moore 3-D integratie Alles in mm 3 verborgen ICT 11

12 Zo naar: The Internet of Everything De slimme omgeving Draadloze Assistent Smartphone Tablet 12

13 Impact op ganse maatschappij IoE verandert de manier waarop de mens zijn omgeving beleeft Gezondheid Lifestyle Sport 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

14 Voorbeeld1: Philips slimme winkelhulp (LED gestuurd) 14

15 Voorbeeld2 : Mobiliteit morgen Verkeerdoden halveren 2020 De bestuurder is de zwakke plek! Laat de auto zien, voelen en beslissen! Car cocoon / Autonomous Driving Source: MEDEA+ Genetwerkte Auto s Imec-Bosch-Philips-Nxp Melexis Slimme Sensoren 15

16 Naar Autonome Voertuigen? Volvo Robocar test GM EN-V ->Megasteden Oproepbaar met Iphone Autonoom 16

17 Voorbeeld 3: Telegeneeskunde (je dokter op zak) IMEC B,NL ESAT Slimme Draadloze Bio Sensoren IMinds Thuiszorg Project BAN 4G Internet 3G Smart Phone 17 17

18 Imec s ambulante hartmonitor (met HOLST Center NL) 20% cardiologische overlijdens (>60.000/j) Kunnen hierdoor voorkomen worden. Reductie dokters- en hospitalisatiekosten 18 24/7 Hart Pleister 2011 : 0.1mW

19 Evolutie naar wearable computing Samsung-imec Fitbit Wellness-Fitheid Gezondheidszorg 19 Infotainment

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? 20

21 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

22 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 22

23 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 Tele-geneeskunde Nanotechnologie Nano-geneeskunde Genoom gebaseerde geneeskunde Slimme energienetwerken Steve Jobs Ware renaissance 23

24 Nanotechnologie? Fabricatie en/of gebruik van structuren op nanometer schaal (1 tot 100nm) bruikbaar voor nieuwe toepassingen Transistor Nano- Deeltjes C-Nanobuisje Griep Virus 31nm 20 nm 1nm Atoom 100 nm Si Nanodraden Grafeen Nanoporie 0.3 nm 24 NANOTECHNOLOGIE

25 Meerwaarde voor nagenoeg iedere (klassieke) industriële activiteit ICT, Medical, Pharma, Cosmetica, Verlichting, Catalysts, Voeding, Waterzuivering, Energie, Textiel, Auto, Bouw Sport 25 Bron: UMICORE NanoGrain 2005: 54 Nano producten; nu 2014: >2000

26 Nano-Geneeskunde: Convergentie op de Nano-Schaal BIOTECH nm mm Doelzoekende medicijnen cm NANOTECH nm transistor Biosensoren x10 12 NANOELEKTRONICA

27 Nano-Geneeskunde: Convergentie op de Nano-Schaal BIOTECH nm mm Doelzoekende medicijnen cm NANOTECH nm transistor Biosensoren x10 12 NANOELEKTRONICA

28 Lab-on-a-Chip Principe (IMEC PSA Detectie Chip; Prostaat Kanker Preventie ) Fluorescerend Nanodeeltje Antilichaam Antigen (Biomerker) Silicon Chip Bio-Sensor Micro Fluidics Klinisch labo in het dokterskabinet. 28 Bio-informatica Source: IMEC EU PAMELA PROJECT

29 Bio-lab on chip: worden klinische labo s overbodig? Koop Biolab Chip ilab project Internet Dokter (Computer) Bloedprikje Analyse Naar 29 Smartphone App Bron: P. Peumans imec

30 Op weg naar de 100$ Genoom Chip Nanostructures for pm sensing Cost per Genome $ $ Massively Parallel sensing architectures $ $ u $ Molecular micro-ring sensors Microfluidics, photonics Lab-on-chip $ $100.0 $10.0 $ Sequencing PoC Bacterial genome sequencer Human genome sequencer (2hrs, <$1000) Ultradeep sequencer (>10Gbp/run, <$100, <1hr) En bijhorende ethische vragen

31 Bio-Nano-ICT convergentie op alle niveaus 31 Genoom Chip BioSensoren Lab on Chip/Imaging Bio-informatica Doelzoekende medicatie BioSensoren Telegeneesk.

32 Synthetische Biologie Engineering Life Chip Ontwerp Bacterie Ontwerp Geneesmiddelen, biofuels gaattcgcgg genoom IN UIT dna DNA Ontwerp! IN UIT Suiker Afval Biofuels Geneesm 32

33 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 33

34 Energie: fossiel deficit en klimaatverandering DT(2100) < 2 o C Bron: IPCC Nucl. Fossiel Zon Transport Bouw Wind Ind. Biomass Hydro Geo CO 2 arme tech Energie Besparende Tech. Hernieuwbare Bronnen Enorme uitdaging! Bron:DOE US In de praktijk moeilijk haalbaar! In 2010 slechts 25% gehaald! 34

35 CO2 arme energie productie: meer dan zonnepanelen en windmolens! Piek Mgmt & Opslag PV (Schalie)Gas Hydro 1GWatt = 30 km 2 CSP 1GWatt = 15 km 2 1GWatt=70 km 2 Klassiek +Nucleair 1GW=2km 2 Slimme Meters EV Waterstof 35 Fluctuerend en gedecentraliseerd karakter leidt tot Smart-Grid, piek mgmt & opslag

36 Smart Grid: Energie + IoE (Energyville Waterschei EIT) VITO KUL Laborelec SPE Fifthplay Eandis Infrax IMEC Telenet IMinds Belgacom Alcatel Klassiek Nucleair Gas Opslag Privé centrales Zonnedaken EV Internet Controle systeem Biogas Windturbines 36

37 Wat kost dat? (Afgezien van het financieren van smart grid ) zee land NIMBY! D! 37 Nuclear

38 Waarover? Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? Impact op samenleving en onderwijs 38

39 Convergerende technologieen: oplossing voor onze uitdagingen? Renaissance ingenieurs Michael Porter Harvard Renaissance humanisten HUMANE Wetensch. Convergentie Techneuten ICT Nano Bio Neurosc. Heil Objectieven Regelgeving Rechtszekerheid Politiek Beleid Lange Termijn! Maatschappelijke doelstelling Duurzame Economie orte termijn groei Aandeelhouders Publieke dialoog Media Onderwijs TECHNO-Geletterdheid Partijdogmatisch denken 39

40 Convergerende technologieen: oplossing voor onze uitdagingen? Renaissance ingenieurs Michael Porter Harvard Renaissance humanisten HUMANE Wetensch. Convergentie Techneuten ICT Nano Bio Neurosc. Heil Objectieven Regelgeving Rechtszekerheid Politiek Beleid Lange Termijn! Maatschappelijke doelstelling Duurzame Economie orte termijn groei Aandeelhouders Publieke dialoog Media Onderwijs TECHNO-Geletterdheid Partijdogmatisch denken 40

41 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 Publicatie georienteerde Eng. Ph.D. Academische loopbaan Cross-disciplinaire funding Innovatie georiënteerde Eng. Ph.D. Technisch leiderschap Ondernemersgeest 41

42 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 42 Slim Bacterieel geneesmiddel

43 KULeuven en Renaissance Ingenieurs Arenberg Doctoral School Preparing for a Career in the Innovative Industry of the Future Joos Vandewalle, Hubert Van Belle en 11 innovatie pioniers in industrie en R&D (Umicore) Nieuw: Ingenieur voor zorgsector 43

44 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 Voor beleidsmakers van morgen!

45 Innovatie? Ingenieurs & technici gezocht!! Vraag Aanbod 45

46 Het Oosten Ontwaakt! *

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 Karen Maex NanoTechnologie Ex-Vice-Rector KULeuven Decaan Wet. Amsterdam Marian Verhelst Nanoelektronica Voor IoT Prof. KULeuven Lies Geris Weefselingenieur Prof. KULeuven en Uni. Liege 48

48 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! IR 13

49 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. 50 Enorme econ-ecol win-win opportuniteiten ZIJN WE DAAR KLAAR VOOR?