HA MOST KEZDENÉM… Gyulai József prof. emeritus, az MTA r. tagja EK MFA és BME a Gábor Dénes mérnöki díj kuratóriumának elnöke www.energia.mta.hu/~gyulai/_/; gyulai@energia.mta.hu 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Buckminster Fuller: Operating Manual for Spaceship Earth - (1969) “…One outstandingly important fact regarding Spaceship Earth, and that is that no instruction book came with it…„ …, hogy nem kaptunk hozzá Használati utasítást… Biosphere, Montreal, 1967 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Az alapkérdés A mai tudománynak egyetlen missziója van és két súlypontja lehet – ez valahol megfelel az ön- és fajfenntartás ösztönének is: megkeresni annak a módozatait, hogy élhet-e, ill. ha igen, hogyan 7-10 G ember a Földön – úgy is, hogy a többi élőlény egymást éltető láncolata ne szakadjon meg végzetesen?… emellett az egyén élettartam-növelése domináns érdeklődést vonz – a biotudományok súlya, érdekessége, amely eredmények hatással vannak az első súlypontra is. Képes lesz-e a társadalom ezt az életforma receptet idejében magáévá tenni? Én az „elviselhetővé” tételt a humanióráktól, ill. kiknek-kiknek a vallástól remélem … 2017.05.19. Óbudai Egyetem 3

Globális keret: tudomány és túlélés Kritikus műszaki tudományok: energetika, anyagtudomány és az ezen nyugvó számítástudomány, -technika (logisztika) infrastruktúra: víz, közlekedés, meteo, stb. Személyes részvételem, korábban az ionbesugárzást alkalmazó IC technológiák (ionimplantáció) anyagtudományos alapjai, ionokat alkalmazó anyagvizsgálati módszerei, a mai érdeklődésem: nanotudomány 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Az energia, ~előállítás, ~gazdálkodás Az "írástudók" tudhatják csak a megoldást megtalálni: minden technológiát át kell gondolni, hogy azonos feladatot kevesebb energiával, anyaggal, zárt termelési-fogyasztási folyamatokba kapcsolni. Ez év januárjában végre hallottam ezt az elvet az EU- ban: ”Recycling economy”! Jó harminc év késéssel, végre...Talán... 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Elég-e ez? A ‘Spaceship Earth’ mély értelmű: a kékesszürke Föld termikus egyensúlyban lebeg az Űrben. Ekkor az érkező és az űrbe kisugárzott hőmennyiség azonos (+ a radioaktivitásból származik néhány %-nyi geotermikus hő) A Föld csodája, hogy a felszíni hőmérséklet évszázmilliók óta a jég olvadáspontja körül oszcillált, de… a Római Klub analízise a hetvenes évekből: ha az érkező napenergia 5 tízezredét (!) többletként felszabadítjuk – bármilyen „tiszta” módon – a földi átlaghőmérséklet kb. egy Celsius fokkal megemelkedik! És akkor a CO2-ről nem volt szó! Az emberiség fejlett fele kb. ennyit szabadít fel a saját szállásterületén 2017.05.19. Óbudai Egyetem 6

A technológiák jellege, Feynman (1957) – kihívás az anyagtudománynak A "lebontó", top down (pl. pattintott kőszerszám) mai gondja: a forgácsolás billiószám tépi fel a kémiai kötéseket – hővé alakul! Kívánatos az "építkező", bottom up, technológiák térhódítása A nanotechnológia lényege és fő tennivalója ez az építkező gyártás 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Van azért TOP DOWN technológia, amelynek a jövőjét biztosítanunk kell… Michelangelo Buonarroti: „Non ha l'ottimo artista alcun concetto c'un marmo solo in sè non circoscriva col suo soverchio; e solo a quello arriva la man che ubbidisce all'intelletto.” „A legnagyobb művésznek sincs oly álma,     mit ne zárna bármely kocka márvány     önnön feleslegébe: míg kitárván,     a lélek által vont kéz megtalálja.” Babits M. ford. 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Az anyagtudomány Az alaptudományok (pl. szilárdtestfizika, kémia) jelenségorientált kutatásainak eredményeit, a felismert "törvényeket" mint "szerszámokat" alkalmazza, hogy (lehetőleg előre tervezett) funkciójú anyag-szerkezeteket megvalósítson Metodikai, filozófiai egység – akár a bioanyagokig Határos és részben átfed az „önszerveződés”-sel (laissez-passer) A "technológia" e "szerszámok" működési tartományát (idő, hőmérséklet, nyomás, stb…) rögzíti, a reprodukálhatóság érdekében 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Ipari trendek az anyagok világában 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Ipari trendek az anyagok világában 2017.05.19. Óbudai Egyetem

A multidiszciplina A 20. századnak talán legnagyszerűbb eredménye, hogy szinte elmosta a fizika és a kémia határát. Ez nem jelenti azt, hogy csak közös részek vannak... A 21. századtól azt várom, hogy a határ a biológia felé is elmosódjék: A 21. század biológiája jobban emlékeztet majd a 20. fizikájára, kémiájára, informatikájára, mint a 20. biológiájára. Ez nem értékítélet: a 20. század biológiája hihetetlenül nagyszerű anyaggyűjtés, kapcsolat-keresés volt, de… 2017.05.19. Óbudai Egyetem 12

Gondolkodásmód változás a kémiában Példa: kémiai katalízis a katalizátor atom, a telítetlen d-, f-héjával olyan atomi méretű elektromos-mágneses teret hoz létre, amelybe bekerülő anyag elektronkötései fellazulnak, vegyületbe lépnek palládium-, platina-atom, stb. atomi méretű laboratórium 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Mérnöki gondolkodás a biológiában - kevesebb antropomorfizmus Pl. a stressz protein, képződik a csöves csontokban, bekerül a nyirokba – úszik? sodródik? De: megtalálja a sérült fehérjét. Mi a „sérülés”? Hogyan találja meg? „megméri” a nm-es torzulásokat, hogyan? Átadja a saját testének egy részét – milyen energetika vezérli? Tudjuk, csak atomi erők szerepelhetnek Én mindezek fizikai, atomisztikus megértését tekintem a biológia új életének 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Mire gondolok a nanovilág felé haladva? Az emberiség termeléssel és logisztikai elosztással dolgozik – milyen lesz a nanogyár? Minőségellenőrzés Ma: az ún. Total Quality Management, TQM, a cél, A biorendszerek "minőségellenőrzése" az evolúció: a ön-reprodukció, a véletlen mutációk (ez a "majdnem selejt"), a 'minőség' a természetes kiválogatódás révén A nanotechnológiai analóg nincs kitalálva Lehet-e a minőségellenőrzés valamiféle 'gyorsított evolúció'? A mai, pl. gyógyszergyártási minőségellenőrzés nem elég pl. a kvantumkomputer "gyártásához": nem maradhatnak inaktív, nem szenzibilizált molekulák, térben szervezetten kell létrejönniük (megtalálható – címezhető) 2017.05.19. Óbudai Egyetem

A 20. század legnagyobb hatású találmánya, a tranzisztor 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Csúcskövetelmények – ipari méretekben Szeletméret ma 300-450 mm, ezen készül párezer chip, bennük egyenként vagy milliárd tranzisztorral, vezetékkel, kivezetéssel A szilícium alapanyagban 10 cm2-ként lehet csak egy-egy diszlokáció Szilícium-szilíciumoxid határfelület: minden tízezredik atomnál lehet egy-egy atomi lépcső Az oxid alatti tértöltési rétegben kell 1-2 bóratom, de nem több Fotolitográfia 10-30 nm-es (¼ λ!) felbontás 2017.05.19. Óbudai Egyetem

A ”Moore törvény” A Fairchildból kivált Intel kezdeti sikerének „titka”: az anyacégnél kidolgozott technológiai higiéne. Ezzel elsőként tudtak egyetlen chipen külső feszültség nélkül nyitott (növekményes), ill. zárt (kiürítéses) tranzisztorpárt gyártani „évente kétszer annyi elem egyetlen chipen” „Talán a hetvenes évek végéig sikerül…” – mondta, írta Gordon Moore (Fig.2., Electronics, 38(8), apr.19,1965) Generikus törvény született, ami inkább üzleti: a piac követelését közvetíti. A Roadmap hangsúly-változása: együtt kell fejlődnie a memóriának, processzornak a rendszer egyéb elemeivel: főleg a telekommunikáció eszközeivel 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Moore ”törvény” ma és a közeljövőben Az arányos kicsinyítés működik 2020-ig… A szilíciumon ül egy átok: nem lehet belőle lézert készíteni De igyexik a szakma: nanokristályok fotonikai tulajdonságai segítenek… Most elértünk a fizikai határokig, más elvek is kellenek, pl. a spinek is két állapotot vehetnek fel: igen-nem. bár inkább az univerzális gép helyett speciálisak lépnek elő, pl. mobil telefon… 2017.05.19. Óbudai Egyetem

A Moore-on túl – heterogén integráció More Moore – digitális számítógép CMOS Memória More than Moore – érzékelés, telekapcsolat, nem-digitális részegységek RF HV passzív elemek szenzor, aktuátor bio, fluidika 2017.05.19. Óbudai Egyetem

A hamuba’ sült pogácsa… 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Tudós-típusok: a tehetséges, a szorgalmas, a szerencsés Bármelyik tulajdonság-pár elvezethet a szakmai sikerhez és mindegyiknek van megtanulható, megtanulandó eleme is Tehetségpótlás: Vizsgálj meg mindent, eredményt, magyarázatot a fonákjáról is, akadhatsz nem-konvenciális gyöngyszemre, de nehéz sorod lesz. Járj konferenciákra – szinte pótolja az irodalmazást. Beszélgess, figyelj és ebédelj együtt a versenytársaiddal, adj, hogy kapj információt. Aki az irodalomból veszi a témát, legalább fél éves lemaradást is vásárol! Figyelj a véletlenekre… A véletlen is csak a tudatost segíti. Szorgalompótlás: Légy vonzó a szorgalmas, modernebb tudású diákjaid számára Te írd meg a szakmád monográfiáját (jó társszerzőkkel?) Legyen egy saját adatbázisod, ami még a Google-korban is előnyös Szerencsepótlás Tanuld meg a neveket, a partnereid házastársaiét, gyermekeiét különösen – legyen ezekről évek múlva is előhúzható jegyzeted Építsd a kapcsolatokat – főleg azok emberi, erkölcsi oldalát Nehogy anyagiasnak tűnj! Légy figyelmes, udvarias, de semmiképpen se édeskés, hajbókoló 2017.05.19. Óbudai Egyetem

Optimizmusom, kétségeim Ugye, lesz, aki lefaragja a felesleget… Van, még ha halvány is, de van esély arra, hogy 7-10 G ember is élhet a Földön A tudomány receptje alapvető: minden technológiát újragondolni – kevesebb anyag és energia, valamint reciklizálás! A tudomány és a nevelés missziója megmutatni, hogyan? elfogadtatni – a politika felelőssége Hogy mi jár a fejemben? Ahogy az elektronikában összemérhetővé válnak a méretek a biológiai elemekkel, összenő-e az elektronika megbízhatóság-fogalma a biológiának a redundanciára alapozott „megbízhatóságával”? 2017.05.19. Óbudai Egyetem