Prognozowanie technologiczne. Nanotechnologia i materiały. Prognoza Japońska 2005

Transkrypt

1 Prognozowanie technologiczne. Nanotechnologia i materiały. Prognoza Japońska 2005 Jakub M. Tomczak 1. Wstęp Urząd ds. Nauki i Techniki Japonii od roku 1971 tworzy rozległe prognozy technologii, które mają przedstawić możliwe kierunki rozwoju technologii oraz wskazać ważność podanych hipotez. W roku 2005 powstał kolejny raport. Przewidywania oparte były głównie na metodzie Delfickiej, ale również uwzględniono studia nad potrzebami socjalnymi i ekonomicznymi (aby zwrócić uwagę na przyszły kształt społeczeństwa i jego potrzeb), studia nad szybkim rozwojem obszarów badawczych (poszukiwanie pojawiających się nowych dziedzin naukowych poprzez analizę baz danych z cytatami) oraz analiza scenariuszy (postępowe scenariusze oparte na poglądach ekspertów). Szczegóły przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1 Użyte metody w raporcie. W raporcie dokonano analizy hipotez podzielonych na trzynaście obszarów badawczych (nazwy podane po angielsku, aby nie zgubić oryginalnego sensu): 1. Information/communications (9 podobszarów, 75 tematów) 2. Electronics (15, 69) 1

2 3. Life science (11, 65) 4. Health/medical care/welfare (8, 80) 5. Agriculture/forestry/fisheries/foods (5, 46) 6. Frontier (space marine and earth sciences (11, 76) 7. Energy/resources (10, 51) 8. Environment (7, 55) 9. Nanotechnology/materials (10, 70) 10. Manufacturing (9, 59) 11. Industrial infrastructure (10, 59) 12. Social infrastructure (14, 97) 13. Social technology (11, 56) Poprzez temat rozumie się kluczowe technologie i badania zagadnień typowych dla poszczególnych obszarów (podobszarów). W niniejszej pracy przedstawione zostaną prognozy dziewiątego obszaru, czyli nanotechnologii oraz materiałów. 2. Prognozy dla nanotechnologii W tabeli 1 przedstawiono dane dotyczące wysłanej ankiety (na temat nanotechnologii). Pole M K NR < Co Uni IA OO O NR R&D O NR Nanotech Tabela 1. Dane ankietowe z prognozy japońskiej. Skróty oznaczają: 1. Płeć: M mężczyźni; K kobiety; NR brak odpowiedzi; 2. Wiek: 20, 30, 40, 50, 60, 70 < - wiek badanych (odpowiednio dwadzieścia lat, trzydzieści, itd.); 3. Miejsce pracy: Co pracownik korporacji; Uni pracownik akademicki; IA pracownik niezawisłego przedsiębiorstwa; OO pracownik innej organizacji; O inne; NR brak odpowiedzi; 2

3 4. Rodzaj pracy: R&D osoby zaangażowane w B&R; O inne; NR brak odpowiedzi. Nanotechnologię uznano jako jedną z kluczowych nauk i technologii w rozwiązywaniu problemów z zakresu biologii, informacji (informatyki), środowiska i energetyki. Ponadto obszar ten jest atrakcyjny dla nauk podstawowych, które przynoszą przełomowe odkrycia w obróbce w skali nano, materiałach syntetycznych i in. Zaproponowano następujące obszary rozwoju nanotechnologii: o Symulacja nanomateriałów. o Nano pomiary i analiza technologii. o Nano obróbka i technologie produkcyjne. o Powstawanie materii i materiałów, technologie syntezy i obróbki. o Nowe materiały kontrolowane z poziomu nano. o Nanourządzenia i sensory. o Technologie NEMS (technologie Nano-Electro-Mechanical Systems). o Ekologiczne i energetyczne materiały. o Nanobiologia. o Nanonauka służąca bezpieczeństwu i spokojowi społeczeństwa. W tabeli 2 podano najważniejsze 10 hipotez. Lp. Temat Index Rok R Rok W 1 Technologie produkcyjne zdolne do kontroli wymiarów i kształtów z dokładnością do 1 nanometra 2 Duże przestrzenie bezkształtnych krzemowych baterii słonecznych z efektywnością zamiany powyżej 20 %. 3 Wodorowe procesy produkcyjne oparte na rozkład fotokatalityczny wody i światła. 4 Biochip (system diagnostyczny), który jest zdolny do wstępnej diagnozy ryzyka wystąpienia nowotworów i innych groźnych chorób oraz do dostarczania informacji (w krótkim czasie) o dostarczaniu lekarstw. 5 Trójwymiarowa technologia upakowywania w nano skali System nanoprzenoszenia służący do dostarczania lekarstw i genów do określonych komórek ciała. System kierowany jest sygnałami z zewnątrz. 7 Superprzewodniki zdolne do działania w temperaturze

4 pokojowej i wyższej. 8 Produkcja materiałów w określonej strukturze w nanoskali i właściwości poprzez samoorganizację. 9 Metody analizy sondy skanningowej, które umożliwiają analizę kompozycji układu oraz pomiar ilościowy w nano skali. 10 Procesy synteza makromolekuł, które wykorzystują odnawialne surowce w obszarach konwencjonalnych procesach petrochemicznych Tabela najważniejszych tematów. Rok R rok realizacji technologii. Rok W rok wprowadzenia do użycia. Indeks określa istotę badań nad podanym tematem. Jak widać okres realizacji technologii a okres powszechnego użycia jest różny (co najmniej o 6-7 lat). Różnice te przedstawia rysunek 2 (różnice dla poszczególnych obszarów badawczych). Rys. 2 Interwał między realizacją technologii a jej wprowadzeniem do powszechnego użycia. Warto zwrócić uwagę na ten aspekt, gdyż często mylone są okresy realizacji a wprowadzenia do powszechnego użycia danej technologii. Na przykład w obszarze nanourządzeń i nanosensorów różnica ta wynosi prawie 11 lat, chociaż w samych Stanach Zjednoczonych tylko w roku 2005 zanotowano ponad 1650 artykułów na ten temat! 4

5 W tabeli 3 przedstawiono jeszcze inne hipotezy, na które warto zwrócić uwagę. Temat Rok R Okres wprowadzenia Superprzewodnictwo makromolekuł materiałów do działania w temperaturze wyższej od płynnego azotu. Urządzenia, które wykorzystują funkcje wymieniające pojedyncze molekuły i atomy. Urządzenia i sensory molekularne do wykorzystywania protein i DNA jako elementów. NEMS, które wykorzystują ruchy Browna jako źródło energii. Technologie sztucznej fotosyntezy do wykorzystywania dendrimerów Technologie do wolnego stosowania materiałów organicznych, nieorganicznych i metalicznych w skali nano. Urządzenia przechowujące pamięć za pomocą pojedynczych elektronów Technologie do mierzenia/kontrolowania polaryzacji spinowej na poziomie molekuł i atomów. Manipulatory do nanochirurgii biomolekuł Biokomputer wykorzystujący sieci komórek nerwowych Tabela 3. Inne hipotezy oraz daty ich realizacji wraz z okresem wprowadzenia. 3. Zakończenie Zatem jak przedstawiono, pozostaje jeszcze wiele obszarów badawczych do zgłębienia oraz dopiero po 2020 roku będzie można mówić o społeczeństwie wykorzystującym nanotechnologie. Tym niemniej możliwości wypływające z podanych technologii są kolosalne i rzeczywistość przedstawiana w książkach Sci-Fi będzie osiągalna. ŹRÓDŁO: Science and Technology Foresight Survey. Delphi Analysis, May 2005, Science and Technology Foresight Center, National Institute of Science and Technology Policy, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology Japan 5