Radical Technology Inquirer työkalu tulevaisuuden mahdollisuuksien tunnistamiseen

Transkriptio

1 Radical Technology Inquirer työkalu tulevaisuuden mahdollisuuksien tunnistamiseen Osmo Kuusi Dosentti Aalto-yliopisto, Turun yliopisto What Futures Oy

2 Miksi Radical Technology Inquirer on myös kansainvälisesti kiinnostava? Rinnastuu suurilla paneeleilla (yli 1000 henkeä) tehtyihin kattaviin teknologian ennakoinnin Delfoi-tutkimuksiin mm. NISTEP Japanissa 5 vuoden välein ja Saksassa 1990-luvulla (Fraunhofer ISI instituutti) Käyttää tehokkaasti joukkoistamista ( noin 800 hengen Facebook sivusto). On systemaattisempi kuin MIT Technology Review:n vuosittaiset Top Ten listat Uusin juuri valmistunut Saksan Opetus- ja tiedeministeriön (BMBF) ennakointi-prosessi muistuttaa joltain osin ja tarjoaa

3 Mitä korostetaan englanninkielisessä editiossa menetelmästä? Suomalaista versiota tarkempi kuvaus siitä, mitä ovat menetelmän keskeiset metodiset ratkaisut ja kuinka niitä sovellettiin käytännössä (Chapter 5) Päivitettiin 100 radikaalin teknologisen ratkaisun kuvauksia uusilla internet-lähteillä ja kytkettiin ennakoinnit entistä selkeämmin tähän aineistoon (Chapter 2) Vertaillaan tärkeysarvioita, joissa otetaan huomioon suomalainen osaaminen ja access markkinoihin, globaaleihin arvioihin ilman näitä muuttujia. Jätettiin pois vain Suomea koskevien arvioiden perustelut

4 Suosituksia kansainvälisestä käytöstä raportin lopussa Radical Technology Inquirer:sta voi tulla työkalu, jota mitä moninaisimmat toimijat voivat hyödyntää: kansallisten toimijoiden ohella mm. alueelliset toimijat, yritykset ja oppilaitokset Olennaista on, että on tuotettu perusratkaisuja EU-tasolla, kansallisilla tasoilla ja alueellisilla tasoilla, joita muunnellen kukin toimija voi löytää itselleen parhaiten sopivan erikoisratkaisun tai käytön. Tavoitteeksi voidaan asettaa kansallisen ja alueellisen toiminnan ohella kokoava EU-tason kehittämishanke

5 09/12/ Tulevaisuuden radikaalit teknologiat -nelitasomalli Tieteen vaikutus arvoverkkoihin 1 Maailmanlaajuiset arvoverkot(20) 2 Radikaalit teknologiset ratkaisut(100) Tieteen vaikutukset ratkaisuihin 3 Kansalliset taidot ja markkinaläsnäolo Maailman R&D toiminta 4 Tieteen kehitys

6 Globaalit arvonluontiverkostot, joiden avulla radikaalien teknologioiden hyöty arvioidaan (2) 1) Henkilöautoliikenteen automatisointi 2) Tavaraliikenteen automatisointi 3) Lähivalmistus ja teollisen rakenteen murros 4) Kaupan ja palveluiden virtualisoituminen 5) Lähiruoka ja funktionaalinen ravinto 6) Etäläsnäolo ja työkalujen kauko-ohjaus 7) Oppimisen ja opastuksen yksilöllistyminen 8) Toimintakyvyn säilyttämistä tukeva omatoiminen ja yksilöllinen terveydenhuolto 9) Toimintakyvyn lisääminen toimintakykynsä menettäneille 10) Tietoisuutta toimintaympäristöstä lisäävät välineet

7 Arvonluontiverkostot, joiden avulla radikaalien teknologioiden hyöty arvioidaan (2) 11) Toiminnalliset materiaalit ja uudet materiaaliteknologiat 12) Tavaran älykkyyden toiminnalliset lisäarvot 13) Kestävän kehityksen energiateknologiat 14)Raaka-aineet maapallon hyödyntämättömiltä alueilta ja avaruudesta 15) Viihteen, kulttuurin ja vaikuttamisen osallistuvat muodot 16) Maanpuolustus ja terrorismin torjunta 17) Tilojen ja rakenteiden toiminnallistuminen 18) Itseorganisoituvat yhteisölliset toimintatavat 19) Identiteettien ja sosiaalisten rakenteiden virtualisoituminen 20)Demokratia, vapaus ja sosiaalinen koheesio

8 2. Teknologiset läpimurrot (100) Systemaattinen kuvaustapa: 1) Läpimurron perusidea 2) Julkiset internet-lähteet kärkisovelluksille 3) Kuvaus odotetulle kehityksen perusuralle 4) Tulevat odotetut sovellukset 5) Teknologian kypsyys 6) Linkit arvoverkkoihin 7) Tieteellinen lupaavuus 8) R&D toiminnan laajuus 9) Suomalainen osaaminen 10) Suomalainen markkinaläsnäolo

9 Kypsyys eli teknologisen ratkaisun ennakoitu tilanne vuonna =Läpimurron mahdollistava tieteellinen periaate todistettu ja toimintaperiaate demonstroitu vertaisarvioidussa julkaisussa (nyt vähintään 1) 2 =Demonstroitu prototyyppi, jonka esitetään toiminnallisuutensa puolesta täyttävän kaupallistamisen edellytykset (nyt vähintään 1) 3 =Kilpailutilanne useiden hyvin pääomitettujen toimijoiden kehittäessä teknologialäpimurtoa, jonka toiminnallisuus lähellä markkinakelpoisuutta (nyt vähintään 2) 4 =Tuotteita toimitetaan asiakkaille kasvavassa määrin sovellusalueiden ja toimitusmäärien laajetessa ja hintojen laskiessa (nyt vähintään 3)

10 3. Maailman soveltava R&D, suomalainen soveltava osaaminen ja markkinaläsnäolo Sovelluksiin tähtäävät R&D hankkeet maailmalla Suomalainen erityisosaaminen mm. SHOK:t Suomalaiset tuotantoklusterit (vrt. ETLA luku) Pienetkin arvonluonti-nichet voivat olla olennaisia Suomen kannalta

11 4. Kiinnostusta tieteellisessä perustukimuksessa on arvioitu tutkimuksen kuumilla alueilla Japanilainen tutkimuslaitos Nistep on tunnistanut kuumia alueita ryhmittelemällä avainsanojen perusteella eniten viitattuja 1% tieteellisistä artikkeleista Käytetty tietokanta sisältää yli 10 miljoonaa tuoretta artikkelia yli 8500 maailmaan tieteellisestä lehdestä Nistep on tunnistanut 121 kuumaa aluetta ja sijoittanut ne alojen yhteyksiä kuvaavalle kartalle. Kartan keskipiste on alueella, josta käytetään nimeä jälkigenomitutkimus Siinä yhdistyvät geenitekniikka ja nanotekniikka mm. biosirujen käyttönä

12 Tarttuvat taudit ja immunologia Sydämen ja verisuonien tutkimus Syöpä Rappeumat Kantasolujen tutkimus Aivotutkimus Kasvitutkimus Jälkigenomitutkimus Nanotiede Ympäristö Hiukkasfysiikka ja kosmologia

13 Globaalisti lupaavimmiksi arvioidut Radical technological solution Sijoitus Suomen listalla Sijoitus globaalilla listalla Suomen edelläkävij yys **** Äärimmäisen tiheät, kvantti-ilmiöt huomioon ottavat prosessorit **** Avoin data ja Big data 2.13 Vapaasti organisoituva etätyö ja netissä muodostuvat **** organisaatiot **** Laajennetun todellisuuden välineet **** Oppimisen uudelleenorganisointi **** Yhteistyön ja yhteiskunnan pelillistäminen **** Tauteja, fysiologisia tiloja ja organismien ominaisuuksia nopeasti ja halvalla tunnistavat biosirut tai biosensorit **** Pilvilaskenta, massiivinen keskitetty data ja prosessointiteho **** Tavaroiden 3D-tulostus **** Robottiauto **** Nopeasti halventuva aurinkoenergia **** Rutiinimainen kattava DNA-luenta **** Painettavat yms halvat sensorit **** Henkilökohtainen oman kehon analysaattori **** Modulaarinen robotiikka

14 Korkeimmaksi ennakoitu Suomen valmius osallistua hyödyntämiseen Kypsyys A=1, B=2, C=3, D=4 Tieteellinen Itsenäisten kiinnostavuus 0 R&D-polkujen -2 laajuus 0-1 Suomen Suomen access osaaminen Pisteet 2.74 Antibakteeriset ja muut likaa hylkivät materiaalit ja pinnat Nanosellu ja mikrokuitusellu Langaton siirto 2.5 terabittiä sekunnissa (vortex beam) Nestemäisten polttoaineiden tuotanto entsyymien, bakteerien ja levien avulla Yhteistyön ja yhteiskunnan pelillistäminen Robottiauto Tavaroiden 3D-tulostus Painettavat yms halvat sensorit Nopeasti halventuva aurinkoenergia Henkilökohtainen oman kehon analysaattori

15 Sijoitus Suomen listalla Sijoitus globaalilla listalla Suomen edelläkävijyys *** Langaton siirto 2.5 terabittiä sekunnissa (vortex beam) 2.85 Nestemäisten polttoaineiden tuotanto entsyymien, bakteerien ** ja levien avulla *** Kevyet jatkuvasti lentävät laitteet 2.87 Piezosähköiset energialähteet, kineettisen energian ** talteenotto **** Haptiset käyttöliittymät *** Kevyet ja lujat materiaalit 2.98 Monikanavainen kommunikointi ja ohjelmistopohjainen ** tietoverkkojen hallinta ** Rakennusten 3D-tulostus ** Materiaalin 3D-tulostus ja 4D-tulostus * Elinten 3D-tulostus **** Nanosellu ja mikrokuitusellu *** Aurinkolämpö ja lämmön pitkäaikainen varastointi ** Erittäin herkkä kamerakenno perustuen nanohiiliin ** Nanohiililanka **** Antibakteeriset ja muut likaa hylkivät materiaalit ja pinnat *** Linssitön kuvantaminen ja laskennallisesti muodostetut kuvat ** Nanohiili lujitteena tai toiminnallisena pintana

16 Esimerkki arvoverkosta: 8. Toimintakyvyn säilyttämistä tukeva omatoiminen ja yksilöllinen terveydenhuolto Vaikutettava nykytilanne kustannuksineen: Terveyden- ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) tilastojen mukaan Suomen terveydenhuollon kokonaismenot olivat vuonna 2011 noin 17 miljardia eli noin 9% BKT:sta. Omatoiminen terveydenhuolto voinee vaikuttaa erityisesti kustannuksiin, jotka liittyvät erikoissairaanhoidon avohoitoon, lyhytaikaiseen vuodeosastohoitoon, psykiatriseen hoitoon, perusterveydenhuollon avohoitoon sekä erilaisiin laboratorio- ja kuvantamistutkimuksiin. Näiden palvelujen kustannukset ovat nyt noin 5 miljardia. Toissijaisesti vaikutusta on kaikkeen muuhunkin terveydenhuollon piirissä tapahtuvaan toimintaan.

17 Teknologisten mahdollisuuksien avaama uusi toimintamalli Jo vuoden 2020-vaiheilla on täysin mahdollista, että lääkärin ja potilaan kohtaaminen etenee seuraavasti. Potilas etsii oireestaan tai sairaudestaan tietoa internetistä saatuaan oireet esitettyään sähköisestä ajanvarauksesta neuvon mistä etsiä luotettavaa tietoa. Potilaalla voi olla kotonaan tai palveluna helposti saatavilla mittalaitteita, joiden laatu vastaa tai ohittaa monet nykyiset laboratoriotutkimukset. Potilas tapaa lääkärin ja lääkäri tekee keskustellen alustavan diagnoosin. Lääkäri voi käyttää joustavasti netin kautta toisten ammattilaisten vertaistukea ja erilaisia tietokantoja. Myös potilaalle avattavat tietokannat sisältävät oireisiin perustuvia hoitosuosituksia ja luokiteltua näyttöä hoitojen vaikutuksista. Diagnoosi kytketään rutiininomaisesti potilaan henkilökohtaisiin geenitietoihin, jotka ladataan kansallisesta geenitietopankista.

18 Hoidon valinta (Kunnamo 2004) Hoitosuositukset Näyttö luokiteltuna Lääke-, laboratorio, geeni- ym. tietokannat Kuvat ja videot taitojen harjoitteluun Eettiset katsaukset Potilasohjeet Simulaatio Kaikkien aikaisempien potilaiden tietokanta Todennäköisesti hyödyllinen hoito Lääkärin tulkinta ja kokemus Yksilöllinen ennuste hoidon vaikuttavuudesta Potilaan tiedot Genomikartta Potilaan arvot ja valinnat Hoidon valinta

19 2.02Tauteja, fysiologisia tiloja ja organismien ominaisuuksia nopeasti ja halvalla tunnistavat biosirut tai biosensorit **** Taudinaiheuttajien ja puutostilojen nopea tunnistaminen, nopea geneettisen tyypin tunnistaminen pienin kustannuksin. Yksilöllisen hoidon mahdollistaminen ilman viivettä ja ilman monimutkaisten laboratoriomenetelmien tuntemusta. Elintarvikkeiden ominaisuuksien tunnistaminen, esimerkiksi allergeenit, pilaantuminen, ravinnepitoisuus. Sekä tutkimuksen että sovellusten kannalta erittäin kiinnoistava Säätelyn haasteita: Luotettavuuden turvaaminen itse käytetyissä testeissä, väärät diagnoosit Saako käyttää vapaasti toisten perimän tutkimiseen näytteistä? Syntyykö jäämiä?

20 2.47 Nelikopterit -työn säästö kymmeniä tuhansia henkilövuosia Nelikopterit (Quadcopter) Kartoitus-, kuvaus- ja valvontatehtävät Kirjeenkanto, pakettien nouto, rakentaminen Mittaus- ja ohjaustehtävät, sotilaskäyttö Laitteessa yleensä oma vakaaja, gps, kamera, radio-ohjaus, navigaattori Muut etiäiset etäläsnäolo kokouksissa, oppitunneilla jne. avustaminen robotti suorittaa helpot tehtävät, ihminen ohjaa robottia etiäisenä tarvittaessa nosturit, kuljettimet, kokoonpanorobotit kirurgiset robotit jo nykypäivää yms. Developer & Designer Day

21 2.78 Nanosellu Ingressi: Selluloosa koostuu pitkistä kuiduista. Kuituja sopivasti pilkkomalla saadaan aikaan ns. mikrokuituja tai nanosellua, jonka ominaisuudet poikkeavat olennaisesti tavallisesta selluloosasta. Se on huomattavan lujaa ja kevyttä. Lujuus voi vastata kevlaria. Huokoisuus, keveys ja kyky heijastaa valon eri aallonpituuksia sekä läpinäkyvyys kuuluvat nanosellun mahdollisiin ominaisuuksiin. Nanosellua tuotetaan jo tuhansia kiloja päivittäin, mutta monet sovellukset vaativat nanosellulta rakenteita, jotka hallitaan vasta laboratoriomittakaavassa. Nähtävissä on, että nanosellusta voisi tehdä esimerkiksi auton koreja, ikkunoita, näyttölaitteita, suodattimia, kantavia rakenteita, turva-asusteita ja kokonaan uusia, joustavuutta, toiminnallisuutta ja lujuutta edellyttäviä osia esimerkiksi robotiikkaan. Viitteet: Kehityksen kärki tai kärjet: Nanosellua tai mikrokuitusellua tuottavat mm. Stora-Enso ja UPM, sen ominaisuuksia tutkitaan maailmalla laajalti, mm. Aalto-yliopistossa.

22 Lupaavimmat 10 teknologista läpimurtoa Suomen kannalta Kypsyys A=1, B=2, C=3, D=4 Tieteellinen Itsenäisten kiinnostavuus 0 R&D-polkujen -2 laajuus 0-1 Suomen Suomen access osaaminen Pisteet 2.19 Avoin data ja Big data , Vapaasti organisoituva etätyö ja netissä muodostuvat organisaatiot , Laajennetun todellisuuden välineet , Yhteistyön ja yhteiskunnan pelillistäminen Äärimmäisen tiheät, kvantti-ilmiöt huomioon ottavat prosessorit Oppimisen uudelleenorganisointi Robottiauto Tauteja, fysiologisia tiloja ja organismien ominaisuuksia nopeasti ja halvalla tunnistavat biosirut tai biosensorit , Tavaroiden 3D-tulostus Pilvilaskenta, massiivinen keskitetty data ja prosessointiteho

23 3= 2020 luvun alun murroksen siemeniä, nyt prototyyppivaiheessa Kypsyys A=1, B=2, C=3, D=4 Tieteellinen kiinnostavuus 0-2 Itsenäisten R&D-polkujen laajuus 0-1 Suomen osaaminen 0-1 Suomen access 0-3 **** **** **** **** **** **** **** **** *** 2.45 Robottiauto 2.02 Tauteja, fysiologisia tiloja ja organismien ominaisuuksia nopeasti ja halvalla tunnistavat biosirut tai biosensorit 2.43 Painettavat yms halvat sensorit 2.40 Materiaalitutka 2.09 Dementiaa ehkäisevä lääkitys 2.53 Modulaarinen robotiikka 2.32 Ympäristön reaaliaikainen 3D-mallinnus 2.23 Haptiset käyttöliittymät 2.54 Kävelevä, kädellinen robotti *** 2.39 Linssitön kuvantaminen ja laskennallisesti muodostetut kuvat

24 2= Vuonna 2020 on demonstroitu prototyyppi, jonka esitetään toiminnallisuutensa puolesta täyttävän kaupallistamisen edellytykset (nyt osoitettu toimintaperiaate tieteellisesti) Kypsyys A=1, B=2, C=3, D=4 Tieteellinen kiinnostavuus 0-2 Itsenäisten R&D-polkujen laajuus 0-1 Suomen osaaminen 0-1 Suomen access 0-3 *** *** 2.97 Langaton siirto 2.5 terabittiä sekunnissa (vortex beam) 2.68 Elämän simulointi solutasolla ja keinosolu ** ** ** ** ** ** ** * 2.87 Piezosähköiset energialähteet, kineettisen energian talteenotto 2.57 Rakennusten 3D-tulostus 2.06 Eliniän pidentäminen ja ikääntymisen hidastaminen 2.08 Aivojen korjaaminen ja kykyjen kasvattaminen implanteilla 2.83 Tehokkaat kevyet aurinkopaneelit 2.58 Materiaalin 3D-tulostus ja 4D-tulostus 2.10 Elinten korjaaminen ja takaisinkasvatus, soluviljely 2.33 Itseorganisoituva virtuaalimaailma verkon 3D-datasta