V DI-Technologiezentrum Zukünftige Technologien Consulting. Technologien derzukunft: Erkennen und Bewerten

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1 Technologien derzukunft: Erkennen und Bewerten

2 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

3 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

4 Trend vorort:'konsum statt Kinder' Persönliche Interessen wichtiger als Heirat und Familie bis 34 Jahre 35 bis 54 Jahre 55 Jahre und älter % von Nennungen bei 2000 Befragten ab 14 Jahrein 1996,ab 2000 Prognose Quelle: Deutschland 2000, H.W. Opaschowski 1997

5 Trend vorort:demographischer Wandel Beitragszahlerje Rentner 1,5 2,6 1,4 2,5 1,2 Italien 2,3 0,7 1,3 Deutschland Frankreich Japan Heute ,3 Deutschland Kanada GB USA 1, Quelle: IWF WiWo 37/99

6 Trend global:bevölkerungswachstum 6 Mrd. 8 Mrd. 10 Mrd. Menschen weltweit % 2060 Europas Anteil % 2050 Quelle: US-Bureau of the Census

7 Trend global:ozonloch Ozonschichtdicke am Hohenpeißenberg Hohenpreisenberg 360 Dobson Einheiten [DU] mittlere Ozonabnahme: -2.9 % pro Dekade Quelle: Deutscher Wetterdienst, Meteorologisches Jahr Observatorium Hohenpeißenberg

8 Trend global:erwärmung Bildunterschrift: Darstellung eines Szenarios über die Veränderung der Oberflächentemperatur der Erde (Computersimulation des Deutschen Klimarechenzentrums). Das Bild zeigt die geographische Verteilung der berechneten Erwärmung bis zum Jahre 2050 unter der Annahme, dass die Konzentrationen der Treibhausgase wie bisher ansteigen. Die abkühlende Wirkung von Aerosolen ist in dieser Simulation nicht berücksichtigt. Quelle: Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg

9 Trend global:artensterben Bildunterschrift: Der derzeitige Artenschwund ist in seinem Umfang vergleichbar mit den fünf Massensterben der Erdgeschichte - geht aber viel schneller von statten. Die historische Entwicklung ist hier am Beispiel mariner wirbelloser Lebewesen dargestellt. Quelle: Zusammenstellung VDI-ZTC aus Angaben in: V. H. Heywood/R. T. Watson (Hrsg.): Global Biodiversity Assessment. Published for the United Nations Environment Programme, Cambridge: Cambridge University Press, 1995 Wägele, J.W. und Steininger, F.F. (o.j.): Methoden, Aufgaben und Leistungsfähigkeit der modernen Systematik. Frankfurt am Main

10 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

11 Quelle: Hobby Juli1959 V DI-Technologiezentrum

12 Quelle: Amazing StoriesJuli1932, Hrsg. Hugo Gernsback

13 uelle: H.G. Wells The Time Maschine 1895, Bild Verfilmung von Pal1959

14 Quelle: Holzstich Pannemaker1865, Paris injules Verne Von der Erdebis zum Mond V DI-Technologiezentrum Zukunftder Technik Visionen Beispiele

15 Quelle:Bonestell, 1956 nach Wernher von Braun V DI-Technologiezentrum Zukunftder Technik Visionen Beispiele

16 ISS

17 Quelle: NASA,

18 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

19 Triadepatente großer Industrieländer

20 Vergleich: Publikationen 1997 nach Science CitationIndex Taiw an Finnland Süd-Korea Belgien Israel Indien Schw eiz China Schw eden Spanien Australien Rußland Niederlande Italien Kanada Frankreich Deutschland England Japan USA

21 Ländervergleichender Trend: Innovationsindex Entwicklung und Prognose im internationalen Vergleich Quelle:Councilof Competitiveness 1999

22 Tendenzen staatlicher Forschungs- und Innovationspolitikin OEC D-Ländern seit1945 Bevorzugtes Instrument Hauptzweckbestimmung Grundlagenwissenschaften Schlüsseltechnologien Innovation Gesellschaftlich Industriell Militärisch Quelle: Europäische Kom mission 'Die Gesellschaft,letzte Grenze. Visison der FuI-Politik des XXIJhdt.'(1997)

23 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

24 Quelle: Future Technologies Division of VDI V DI-Technologiezentrum Technologiefrüherkennung Suche derschnittmenge aus wissenschaftlich Interessantem Risiko? 0 1 technisch Interessantem wirtschaftlich/gesellschaftlich Interessantem

25 Technologiefrüherkennung Definition Vormarktliche Filterung von Innovationen auf Basis bedarfsorientierter Kriterienraster Zielist dieoptimierung des Einsatzes von FuE-Ressourcen Ein innovationsbegleitender Prozeß in dreischritten

26 Technologiefrüherkennung Auslösende Faktoren Aktuelle Ereignisse Geänderte Rahmenbedingungen Globale Probleme Markt Visionen Auslösende Faktoren interdisziplinäre Themen- verflechtung- Themenverdichtung Technologische Probleme Neue Effekte Quelle: Future Technologies Division of VDI Identifiziertes Technologiefeld

27 Technology Forecasting - a process inthree Steps step 1 step 2 IDENTIFICATION VALIDATION step 3 KNO WLEDGE TRANSFER

28 Experts Biology Physics Chemistry Literature Congresses Monitoring abroad Europe USA South East Asia Patents Technology Forecasting - a process inthree Steps step 1 step 2 IDENTIFICATION looking for new effects and technology perspectives (bottom up) looking for contributionstosolve problems (top down) VALIDATION step 3 KNO WLEDGE TRANSFER

29 Experts Biology Physics Chemistry Literature Congresses Monitoring abroad Europe USA South East Asia Patents Technology Forecasting - a process inthree Steps step 1 step 2 Funding Programmes at home abroad W orkshops IDENTIFICATION looking for new effects and technology perspectives (bottom up) looking for contributionstosolve problems (top down) Structuring,Internal Analysis VALIDATION potentialforinnovation potentialfor developments contributionsto solve problems obstaclesto realisation Special Studies external internal Experts discussions step 3 KNO WLEDGE TRANSFER

30 Experts Biology Physics Chemistry Literature Congresses Monitoring abroad Europe USA South East Asia Patents Technology Forecasting - a process inthree Steps step 1 step 2 Funding Programmes at home abroad W orkshops IDENTIFICATION looking for new effects and technology perspectives (bottom up) looking for contributionstosolve problems (top down) Structuring,Internal Analysis VALIDATION potentialforinnovation potentialfor developments contributionsto solve problems obstaclesto realisation Special Studies external internal Experts discussions step 3 KNO WLEDGE TRANSFER through technology analysisstudies recom mendations for action publications workshops Funding Agencies Ministries Quelle: Future Technologies Division of VDI Industry Institutes

31 Technologiefrüherkennung Teilschritte Identifizieren einesneuen Technologiefeldes Suche nach Problemlösungen (market orpublic pull) neuen Effekten und Technologieperspektiven (technology push) Bewerten desidentifizierten Technologiefeldes Ermitteln von Innovations-,Entwicklungs-und Marktpotential Realisierungs- und Anwendungshemmnissen Problemlösungsbeiträgen, Nebeneffekten U msetzen von Maßnahmen zurinnovation Abbau von Informations- und Wissensdefiziten Unterstützen geeigneter Rahmenbedingungen Implementieren neuer Instrumente (z.b.: Kompetenzzentren)

32 Technologiefrüherkennung im Auftragdes Identifikation Bewertung U msetzung P STOP STOP Pilotprojekte experimentelle Überprüfung Programme, Leitprojekte, Schwerpunkte Gesamtpotential neuer Technologieansätze STOP P der STOP Neue Maßnahmenpakete z.b.: Ko mpetenzzentren Interdisziplinäre Kommunikation anstoßen Selektion durch Kritienraster Realisierungschancen Informationen für fachfremde Wissenschaftler und Öffentlichkeit

33 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

34 Technologiefrüherkennung Roadmapping

35 Technologiefrüherkennung Entwicklungslinien künftiger Elektronik - Ende des Mooreschen Gesetzes?

36 Quelle: Winter, Überlingen V DI-Technologiezentrum Wirkungsgradsteigerungen von Antrieben und Leuchten F / (I-F) Antriebe Thomas Newcomen Thomas Savery James Watt Natriumdampf Charles Parsons Dreistufen Expansion Cornish Leuchten Wachskerze GaAs Diode Leuchtstoff Quecksilber Wolframfaden Cellulosefaden Edison s erste Lampe Gasturbine Dampfturbine 50 % 10 % 1 % 0.1 % Wirkungsgrad F

37 Technologiefrüherkennung Trends am BeispielNanotechnologie structure size Physics Electro technology Mi ni at uri sat i on Electronics 0,1 mm Microelectronics Material design 0,1 µm Use of Quantum effects 0,1 nm today year

38 Technologiefrüherkennung Trends am BeispielNanotechnologie structure size Physics Electro technology Mi ni at uri sat i on Electronics 0,1 mm Microelectronics 0,1 µm Biology Cellbiology Functi onalisati on Molecular biology Material design Use of Quantum effects Functional Molecular Design 0,1 nm today year

39 Technologiefrüherkennung Trends am BeispielNanotechnologie structure size Physics Electro technology Mi ni at uri sat i on Electronics 0,1 mm Microelectronics 0,1 µm 0,1 nm Biology Cellbiology Chemistry Functi onalisati on Molecular biology Co mpl exati on Complex chemistry Material design Use of Quantum effects Functional Molecular Design Supramolecular chemistry today year

40 Technologiefrüherkennung Trends am BeispielNanotechnologie structure size Physics Electro technology 0,1 mm 0,1 µm 0,1 nm Biology Cellbiology Chemistry Electronics Co mpl exati on Mi ni at uri sat i on Microelectronics Functi onalisati on Molecular biology Complex chemistry Material design Use of Quantum effects Coupling of Micro-and Nanoworld Interdisciplinary Application Biosensors Moleculareelectronics Molecular Design Neuro-technology Bio-chips. Supramolecular chemistry Functional today year

41 Technologiefrüherkennung Trends am BeispielNanotechnologie structure size Physics Future Technologies Division of VDI 0,1 mm 0,1 µm 0,1 nm Biology Electro technology Cellbiology Chemistry Electronics Co mpl exati on Mi ni at uri sat i on Microelectronics Functi onalisati on Molecular biology Complex chemistry Material design Use of Quantum effects Coupling of Micro-and Nanoworld Interdisciplinary Application Biosensors Moleculareelectronics Molecular Design Neuro-technology Bio-chips. Supramolecular chemistry Functional Devel opment of Smart Systems integrated exploitation of biological principles physicallaws chemical properties today year

42 Technologiefrüherkennung Beispielvisualisierteratomarer Kontrolle Einzelne Mangan-Atome wurden durch Rastersondenmanipulation in lesbare Information gesetzt. Diesbietetkünftig die Option des Speicherns der gesamten W eltliteratur auf einige cm 2 Fläche. (Quelle: Berndt, Universität Kiel)

43 Brancheninnovationen durchnanotechnologie Ö kologie Selektive Chemie Kolloid-Membranen Selektive Katalysatoren Sensitiver Schadstoffnachweis Funktionelle ungiftigebeschichtungen Energieerzeugung Gasspeicher Photovoltaische Zellen aus Nanopartikel-Ko mbinationen Kompakte Batterien und Brennstoffzellen mit großer innerer Oberfläche Gesundheit Dialysemem branen Wirkstoffpositionierung Sensorische Präventivmedizin Bioko mpatible Beschichtungen Medizinische Nanomaschinen M aßgeschneiderte Pharmazeutika DN A-Analyse/-Manipulation Ressourcen Gezieltes Materialdesign Schaltbare W erkstoffeigenschaften Neuartige Legierungen/ Werkstoffe Leichtere Trag- und Strukturbauteile Prozeßsicherheit KompakteZeolithreaktoren Neuartige Klebetechnologien Kopierschutz(CD/Geldscheine) Eichnormal auf atomarer Skala Selbstorganisationsprozesse Präzisere Bearbeitungsverfahren Qualitätskontrolle aufatomarer Skala Information/Kom munikation Flachdisplays Pocketbibliothek Si/Organik-Kopplung Digitale Logikbausteine Vielschichtstapel-Laser Superschnelle kompakte Computer Quantendrähte/Quantenelektronik

44 Visionen Beispiele

45 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

46 V DI-Technologiezentrum Zukunft der Technik Visionen Beispiele Quelle: Fritz Lang, Metropolis

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48

49 Technikfolgenabschätzung Definition nach VDI-Richtlinie einsystematisch organisiertesvorgehen, das den Stand dertechnik und Entwicklungsmöglichkeiten analysiert unmittelbare und mittelbare Folgen in allen Dimensionen (z.b.: gesundheitlich, wirtschaftlich,ökologisch,sozial)und möglichen Alternativen abschätzt mögliche Folgen beurteilt wünschenswerte Entwicklungen fordert Handlungs-und Gestaltungsoptionen ausarbeitet und dadurch Entscheidungen auf soliderwissensbasis ermöglicht

50 Technikfolgenabschätzung Phasen nach VDI-Richtlinie 3780 Früherkennung von Risiken und Optionen Definition und Strukturierung des Problems Abschätzen möglicher Folgen Bewerten der Folgen Ableiten von Handlungsoptionen

51 Technikfolgenabschätzung Dimensionen zur Nanotechnologie O Molekulare Lager O Optische Computer (z. T. Nano) O Genomanalyse (z. T. Nano) O Keine Medikamente (Selbstheilung) O Neuronale Kommunikation (z. T. Nano) O Katalysatoren O Schnelle elektrochrome Systeme O Neue dielektrische Werkstoffe O Verschleißschutz* und Schmierschichten O Brennstoffzelle O Optoelektronische Systeme (LED)* O Neue Kleber, neue Lacke O Membranen O Solarzellen* fern O Optische Vergütung* O Röntgenoptiken O Funktionale Beschichtungen (Prothetik, Biokompatibilität) O Energiespeicher (Brennstoffzelle, Li-Ionen-Batterie) O Lithographiewerkzeuge O Neue Speicherkonzepte O Nano-Sintermaterialien* O Pharmascreening O Intelligente Medikamente (Drug Carrier) * Auf bzw. teilweise auf dem Markt zeitnah technisch Randbedingungen für Wissenschaftspolitik Allgemeine Randbedingungen Forschungsförderung EU Rechtsschutz politisch Randbedingungen für Arbeitsmarktpolitik Randbedingungen für Sozialpolitik Randbedingungen für Wirtschaftspolitik Staatliche Organisationen Spezielle Formen der Forschungsförderung Randbedingungen für Bildungspolitik Randbedingungen für Umweltpolitik Randbedingungen für Gesundheitspolitik Randbedingungen für Sicherheitspolitik Internationale Kooperation Spezifische Öffentlichkeitsarbeit Beschreibung von Wiss. Grundlagen Funktionsprinzip Neuheitsgrad Teildisziplinen Beschreibung von Technikakzeptanz Ethik Polit. Rahmenbed. Gesundheit/Arbeit Nachhaltigkeit... gesellschaftlich/sozial Wissenschaft Gesellschaft Nanotechnologie Technik Wirtschaft Beschreibung von Technol. Elementen Anwendernutzen Verwertungsaspekten Barrieren/Defiziten Beschreibung von ökonom. Potenzial Nachhaltigkeit KMU-Relevanz Wettbewerbsvorteilen 1996 ökonomisch Weltmarktvolumen quantifizierbarer Produkte 53 Mrd. DM Weltmarktvolumen sonstiger Produkte Einsparpotenzial? Anwendungen Offene Fragen o Neuartige Wirkstoffe inkl. ( Kosmetika undlichtfiltersubstanzen ) o Vor-Ort-dosierbarePharmaka und Wirkstoffe (z. B. lokale Hyperthermie) 2001 Projektiertes Weltmarktvolumen quantifizierbarer Produkte 105 Mrd. DM Projektiertes Weltmarktvolumen sonstiger Produkte Einsparpotenzial Produkte mit neuen Funktionen o verschleißfestere Maschinenteile Recyclebarkeit (?) o selektive Chemie Umweltverträglichkeit (?) o korrosionsgeschützte Werkstoffe mögliche Toxizität (?) o bessere Schmiermittel o leistungsfähigere Solarzellen o selektive Katalysatoren o (alle kurz-/mittelfristig) Nanomaschinenzur Schadstoffbeseitigung (visionär oder gar ScienceFiction) ökologisch ungebremste(?) unvorhergesehene (?) selbständige (?) Vermehrung o Biokompatible Implantatoberflächen und künstliche Haut o Multifunktionssensoren(z. B. in Medizintechnik, zur DNA-Analyse) o Medizinische Klebeflächen (z. B. allergiefreiespflaster,körperinnerer Wundverschluss) o Dialysemembranen medizinisch Quelle: ITA Vorstudie Nanotechnologie ZT

52 Foresight Erkennen und Bewerten durch Partizipation Integration existierenden Wissens Kommunikation gesellschaftlicher Akteure Partizipation der Öffentlichkeit Wissen Positionen Dialog V i s i o n e n

53 Technologien der Zukunft: Erkennen und Bewerten 1. Welche Herausforderungen gibtes? 2. Welche Visionen haben wir? 3. Wo stehen wir? 4. Wiegreifen wirdasrichtige auf? 5: Wassind aktuelletechnologische Trends? 6. Wiegestalten wir dietechnikrichtig?

54 Technologien derzukunft: Erkennen und Bewerten

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