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? Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen 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 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 4 Ondernemerschap!

5 2. Ook wetenschap en technologie in verandering Energie Maakindustrie Informatie Intelligente systemen? +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 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 Waarover? Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? Impact op samenleving en onderwijs 7

8 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

9 ICT van de 20 e eeuw PC-tijdperk 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

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 Meer dan Moore 3-D integratie Alles in mm 3 verborgen ICT 10

11 Zo naar: The Mobile Internet of Things De slimme omgeving Draadloze Assistent Smartphone Tablet 11

12 Voorbeeld1: Philips slimme winkelhulp (LED gestuurd) 12

13 Voorbeeld2 : Slimme auto s Verkeerdoden halveren 2020 De bestuurder is zwak! Laat de auto zien, voelen en beslissen! Car cocoon / Autonomous Driving Source: MEDEA+ Genetwerkte Auto s IMEC-BOSCH-PHILIPS Slimme Sensoren 13

14 Naar Autonome Auto s? BMW test GM EN-V ->Megasteden Oproepbaar met Iphone Autonoom 14

15 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 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 16

17 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 Nanotechnologie Tele-geneeskunde Nano-geneeskunde Genoom gebaseerde geneeskunde Steve Jobs Ware renaissance 17

18 Nanotechnologie? Fabricatie en/of gebruik van structuren op nanometer schaal (1 tot 100nm) bruikbaar voor nieuwe toepassingen Transistor Nano- Deeltjes C-Nanobuisje Griep Virus 20 nm 1nm Atoom 100 nm Si Nanodraden Grafeen Nanoporie 0.3 nm 18 NANOTECHNOLOGIE

19 Meerwaarde voor nagenoeg iedere (klassieke) industriële activiteit ICT, Medical, Pharma, Cosmetica, Verlichting, Catalysts, Voeding, Waterzuivering, Energie, Textiel, Auto, Bouw Sport 19 Bron: UMICORE NanoGrain 2005: 54 Nano producten; nu 2014: >2000

20 Nano-Geneeskunde: Convergentie op de Nano-Schaal BIOTECH nm µm Doelzoekende medicijnen cm NANOTECH. 20 transistor Biosensoren x10 12 NANOELEKTRONICA

21 Bio-lab on chip: je dokter op zak Koop Biolab Chip Internet Dokter (Computer) Bloedprikje Analyse Naar 21 Smartphone App Bron: P. Peumans imec

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

23 Bio-Nano-ICT convergentie op alle niveaus 23 Genoom Chip BioSensoren Lab on Chip/Imaging Bio-informatica Doelzoekende medicatie BioSensoren Telegeneesk.

24 Synthetische Biologie Engineering Life Chip Ontwerp Bacterie Ontwerp Geneesmiddelen, biofuels gaattcgcgg genome DNA Ontwerp! IN UIT IN UIT Suiker Afval Biofuels Geneesm 24

25 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 25

26 Energie: fossiel deficit en klimaatverandering T(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! 26

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

28 Waarover? Onze wereld in verandering en zijn uitdagingen Opkomende technologieën: nieuwe renaissance? Impact op samenleving en onderwijs 29

29 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 30

30 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 31

31 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 32 Slim Bacterieel geneesmiddel

32 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 33

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 Voor beleidsmakers van morgen!

34 Innovatie? Ingenieurs & technici gezocht!! Vraag Aanbod 35

35 Het Oosten Ontwaakt! *

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 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 37

37 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! IR 13

38 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. 39 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

40 Westerse Perceptie van De Ingenieur Werk aan de winkel! John Cohn Ph.D. IBM Fellow 41