Infobionika – TDK

2011. április 19. Infobionika - TDK, PPKE Informatikai Kar

Infobionika – TDK

Gyulai József

MTA Műszaki Tudományok OsztályaMTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató

Intézet, MFA,

www.mfa.kfki.hu/~gyulai/_/*.*


Operating Manual for Spaceship Earth - Buckminster Fuller (1969)

Biosphere, Montreal, 1967

Biosphere, Montreal, 1967


Operating Manual for Spaceship Earth - Buckminster Fuller (1969)

• "One outstandingly important fact regarding Spaceship Earth, and that is that no instruction book came with it…"

• …, hogy nem kaptunk hozzá Használati utasítást…


• A mai tudománynak egyetlen missziója és annak két súlypontja lehet – ami valahol megfelel a faj-, és az önfenntartás ösztönének is:1. megkeresni annak a módozatait, hogy élhet-e, ill.

hogyan 6-10 milliárd ember a Földön – pláne úgy, hogy a többi élőlény is megmaradjon?…

2. emellett az egyén élettartam-növelése domináns érdeklődést vonz – ezért nőtt a élettudományok súlya, érdekessége.

• Képes lesz-e a társadalom ezt az életforma receptet idejében magáévá tenni, nem tudom, de etikus tudomány nem állíthat más célt maga elé

• Én az „elviselhetővé” tételt a humanióráktól, ill. kiknek-kiknek a vallástól remélem …

Az alapkérdés


A Credom…

• Az alapkérdés fő következménye a XXI. században:

• az energia, annak előállítása, energia-gazdálkodás

• A fejlődő országok fajlagos energiaigénye is eléri a miénket

• Az "írástudók" tudhatják csak a megoldást megtalálni: minden termék gyártástechnológiáját át kell

gondolni, hogy

– azonos feladatot, terméket kevesebb energiával, anyaggal,

– zárt termelési-fogyasztási folyamatokat létrehozni.


Közeledés a zárt termelési-fogyasztási folyamatok felé

• Az ún. ökológiai lábnyom számítása, amely 4-6 Földet igényelne már a mai emberiség túlélésének biztosítására is, és amely alapvető szempont a Föld lakhatóságának biztosítására – jelentősen megváltozik:

• ha ui. az alapanyagok kizárólag az emberi termelésen-fogyasztáson belül forognak, akkor csak az átalakításaikhoz szükséges energetika okán növelik meg az ökológiai lábnyomot…

• Ez paradigmaváltó lehetőség!


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


KFKI-MFA az implantáció és az IC technológia

• A Moore-törvény és a Mayer-Gyulai (Caltech-KFKI) csapat… • Két kísérlet miatt tért át a világ szilíciumipara az ún. (100)

gyártására – az egyiket az Intel, a másikat mi/én végeztük (1974)– A másik, egy „trükk”-ünk, ami az ionimplantációt ipari

technológiává tette (preamorfizáció, Csepregi L., 1975)– Ennek egy változatával gyártották az USA-ban évtizedig a

sugárzásálló katonai IC-ket is (1978 után évekig)…• A Mikroelektronikai Vállalat tűzesete (1986) után más stratégia

kellett: az érzékelők fejlesztése, amelyet utódommal, Bársony István akadémikussal kezdtünk, és ma is folytatódik:

• a bioszenzorokat is beleértve…


A nanotudomány – szerintem • Kolliodikusok: „mi mindig is nano-t csináltunk…”

• Majdnem igaz: a reaktorban ui. csak a nano-molekulákat eredményező reakció volt fontos – a helye, azaz a termékmolekula „címezhetősége” nem, pedig csak így igazi nano…

• Kémiai-orvosi: önszerveződés, a kémiai kötőerők és a termikus mozgás mérkőzése, ennek határai adják a végső teljesítményt, a megbízhatóságot.

• Fizikai-mérnöki: hozzájön még pl. az atomi, ionos, elektronos megmunkálás, az önszerveződés tökéletessége (címezhetőség), de a perspektíva a kvantumfizikába való metamorfózis, entanglement

• Kombinálható még a mikrotechnológiával


A nanotechnológia – gondjaim, I• 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:

1. a ön-reprodukció, 2. a véletlen mutációk (ez a "majdnem selejt"),3. a 'minőség' a természetes kiválogatódás révén

• A nanotechnológiai analóg nincs kitalálva – Lehet-e a minőségellenőrzés valamiféle 'gyorsított evolúció'?

• A mai, pl. gyógyszergyártási minőségellenőrzése nem lehet elég pl. a kvantumkomputer "gyártásához": – nem maradhatnak inaktív, nem szenzibilizált molekulák, – térben szervezetten kell létrejönniük (megtalálható – címezhető)


A nanotechnológia – gondjaim, II

• A biológiai rendszerben a redundancia óriási foka miatt jön létre valamiféle "megbízhatóság"-gal analóg folyamat, pl. az agy plaszticitása…

• de ez, pl. a repülőgépünk vezérlőegységében aligha megnyugtató…

• Összeér-e a nanoelektronikának a mikroelektronikából eredeztetett „megbízhatósága” a biomolekulákéval? Mi egy virus „megbízhatósága”?

• A "nanogyár"-ban vajon minimálhatjuk-e a zaj (káosz) hatását, pláne, szobahőmérsékleten?

• Ez jelentősen korlátozhatja a nem-direkt biológiai-orvosi nanotermékek körét.


Mérnöki gondolkodás a biológiában - kevesebb antropomorfizmus

• Pl. a stressz protein

• Megtalálja a sérült fehérjét, hogyan?

• „megméri” a nm-es torzulásokat, hogyan?

• Átadja a saját testének egy részét – milyen energetika vezérli?

• Tudjuk, csak atomi erők szerepelhetnek

• A kémiai katalízisre is hasonló képet vizualizálok…


„Biomimetikus” rendszerek

• A XXI. század "biológiája" jobban fog hasonlítani a XX. század fizikájára, kémiájára, informatikájára, mint a XX. század biológiájára

• Az a szójárás tehát, hogy "a XX. volt a fizikáé, a XXI. a biológiáé" – így értelmetlen

• De: a fizikának agresszíven bele kell vonulnia az interdiszciplinákba és nem visszahúzódnia pl. a részecskefizikába, asztrofizikába – mint tartósabban "saját" területekre...


Néhány tanács indulóknak…

OTDK Gépészmérnöki Szekció, 2009


Tudós-típusok: a tehetséges, a szorgalmas, a szerencsés

• Bármelyik tulajdonság-pár elvezethet a szakmai sikerhez és Bármelyik tulajdonság-pár elvezethet a szakmai sikerhez és mindegyiknek van mindegyiknek van megtanulható, megtanulható, megtanulandómegtanulandó eleme is eleme is

• Tehetségpótlás:Tehetségpótlás: – Vizsgálj meg minden eredményt, magyarázatot a fonákjáról is, Vizsgálj meg minden eredményt, magyarázatot a fonákjáról is,

akadhatsz nem-konvenciális gyöngyszemre, de nehéz sorod lesz.akadhatsz nem-konvenciális gyöngyszemre, de nehéz sorod lesz.– Ebédelj együtt a versenytársaiddal – adj, hogy kapj információtEbédelj együtt a versenytársaiddal – adj, hogy kapj információt– Figyelj a véletlenekre…Figyelj a véletlenekre…

• Szorgalompótlás:Szorgalompótlás:– Beszélgess, figyelj a konferenciákon – szinte pótolja az irodalmazástBeszélgess, figyelj a konferenciákon – szinte pótolja az irodalmazást– Légy vonzó a szorgalmas, modernebb tudású diákjaid számáraLégy vonzó a szorgalmas, modernebb tudású diákjaid számára– Te írd meg a szakmád monográfiáját (jó társszerzőkkel?)Te írd meg a szakmád monográfiáját (jó társszerzőkkel?)– Legyen egy saját adatbázisod, amit én Memolyuk-nak nevezekLegyen egy saját adatbázisod, amit én Memolyuk-nak nevezek

• SzerencsepótlásSzerencsepótlás– Tanuld meg a neveket, a partnereid házastársaiét, gyermekeiét Tanuld meg a neveket, a partnereid házastársaiét, gyermekeiét

különösen – legyen ezekről évek múlva is előhúzható jegyzeted különösen – legyen ezekről évek múlva is előhúzható jegyzeted – Építsd a kapcsolatokat – főleg azok emberi, erkölcsi oldalátÉpítsd a kapcsolatokat – főleg azok emberi, erkölcsi oldalát– Nehogy anyagiasnak tűnj!Nehogy anyagiasnak tűnj!– Légy figyelmes, udvarias, de semmiképpen se édeskés, hajbókolóLégy figyelmes, udvarias, de semmiképpen se édeskés, hajbókoló

Documents

Infobionika – TDK