HA MOST KEZDENÉM… Gyulai József prof. emeritus, az MTA r. tagja

Az előadások a következő témára: "HA MOST KEZDENÉM… Gyulai József prof. emeritus, az MTA r. tagja"— Előadás másolata:

1 HA MOST KEZDENÉM… Gyulai József prof. emeritus, az MTA r. tagja
EK MFA és BME a Gábor Dénes mérnöki díj kuratóriumának elnöke Óbudai Egyetem

2 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 Óbudai Egyetem

3 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 … Óbudai Egyetem 3

4 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 Óbudai Egyetem

5 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... Óbudai Egyetem

6 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 Óbudai Egyetem 6

7 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 Óbudai Egyetem

8 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. Óbudai Egyetem

9 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 Óbudai Egyetem

10 Ipari trendek az anyagok világában
Óbudai Egyetem

11 Ipari trendek az anyagok világában
Óbudai Egyetem

12 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… Óbudai Egyetem 12

13 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 Óbudai Egyetem

14 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 Óbudai Egyetem

15 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) Óbudai Egyetem

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

17 Csúcskövetelmények – ipari méretekben
Szeletméret ma 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 nm-es (¼ λ!) felbontás Óbudai Egyetem

18 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 Óbudai Egyetem

19 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… Óbudai Egyetem

20 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 Óbudai Egyetem

21 A hamuba’ sült pogácsa…
Óbudai Egyetem

22 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 Óbudai Egyetem

23 Optimizmusom, kétségeim Ugye, lesz, aki lefaragja a felesleget…
Van, még ha halvány is, de van esély arra, hogy 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”? Óbudai Egyetem