Pictures of the Future Herbst 2001
Pictures of the Future – Trends
Bilder aus der Zukunft
Eines haben all die komplexen Zukunftsszenarien, die Siemens-Experten unter dem Namen Pictures of the Future erarbeiten, gemeinsam: Sie zeigen den starken Einfluss, den die Informations- und Kommunikationstechnologien in Zukunft auf alle Lebensbereiche haben werden. Hier ein Überblick über wesentliche Trends der Pictures of the Future.
Was in der Mitte und zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts mit der Erfindung von Transistor und Mikrochip sowie Computer und Software begann und sich derzeit mit Internet und Mobilfunk fortsetzt, ist – da sind sich alle Fachleute einig – nicht das Ende, ja nicht einmal der Höhepunkt, sondern erst der Anfang einer neuen Epoche. Wir stehen an der Schwelle des Informationszeitalters. Die Techniken der Information und Telekommunikation (IT) werden sämtliche Bereiche des Lebens im 21. Jahrhundert umkrempeln. Ob in der Freizeit oder im Büro, zu Hause oder unterwegs, ob bei Produktionsprozessen oder im Handel, im Gesundheitswesen, in der Erziehung oder der Weiterbildung: Die multimediale Verarbeitung und Kommunikation von Daten, Informationen und Wissen wird unser Leben prägen und die Bedeutung der herkömmlichen Produktionsfaktoren Arbeit, Kapital und Rohstoffe zurückdrängen.
Die ganzheitlichen Zukunftsszenarien, die Pictures of the Future, die Siemens-Forscher mit Experten aus den Geschäftsbereichen entwickelt haben, zeigen deutlich, dass der Weg in die Informationsgesellschaft weit mehr ist als nur eine Abfolge technologischer Meilensteine, weit mehr als nur neue Mikrochips, neue Displays, neue Handys, neue Netze, neue Dienste. Praktisch alle wesentlichen sozio-ökonomischen Trends bringen ihre eigenen IT-Lösungen hervor, ja manchmal werden sie sogar durch diese Technologien entscheidend mitbestimmt. Beispielhaft seien hier einige Zukunftstrends genannt, die mit dem IT-Fortschritt eng zusammenhängen:
Siemens ist mit seinen verschiedenen Arbeitsgebieten (grün markiert) gut gerüstet, um den globalen Herausforderungen (gelb) interdisziplinäre Lösungen (weiß) entgegenzusetzen
Die Zunahme der Globalisierung und der weltweite IT-Datenverbund verstärken sich gegenseitig. Wenn die Handelsschranken fallen und Unternehmen in immer mehr Ländern forschen, entwickeln, produzieren und ihre Waren und Dienstleistungen vermarkten, dann erfordert dies ein starkes Ansteigen der Datenströme – und zugleich beschleunigen die modernen Kommunikationsmittel die Innovationsprozesse, etwa die Entwicklung neuer Produkte rund um die Uhr und rund um den Globus.
▄ In vielen Unternehmen wird bald der Großteil der Geschäftsprozesse im Netz abgewickelt werden: als e-Business vom Einkauf über Entwicklung und Simulation, Automatisierung und Produktionsüberwachung bis hin zur Warenauslieferung und After-Sales-Betreuung. Erfolgreich werden nur die Firmen sein, die konsequent auf e-Business umstellen und erkennen, dass das Informationszeitalter nicht nur neue Technologien mit sich bringt, sondern auch neue Arbeitsweisen. Telearbeit und Telekooperation nehmen zu, ebenso das Outsourcing von Geschäftsprozessen und Fertigungen sowie der Fremdeinkauf von Dienstleistungen aller Art. Immer mehr "atmende" Unternehmen bilden flexible Untereinheiten, die mit anderen Firmen auf Zeit zusammenarbeiten.
Information & Communications
- Die Technologien der Information und Kommunikation werden alle Lebensbereiche durchdringen und entscheidend mitgestalten: ob zu Hause oder unterwegs, ob in der Freizeitgestaltung oder im Gesundheitsbereich, ob im Beruf oder der industriellen Produktion (e-Business)
- Kommunikations-, Informations- und Unterhaltungstechnologien konvergieren in Zukunft in einem Netz der Netze mit wählbarer "Quality of Service" und hoher Sicherheit
- Die Grenzen zwischen Informations-, Kommunikations- und Unterhaltungstechnologien verschwimmen. Das Internet-Protokoll (IP) wird zum beherrschenden Standard; Bandbreiten- und Sicherheitsprobleme werden überwunden, Multimedia-Kommunikation wird zur Selbstverständlichkeit
- Die Entwicklung zu höheren Bandbreiten – sowohl im Mobilfunk wie in den Festnetzen – wird nahezu unbeschränkten Zugang zu Informationen aller Art eröffnen: zu jeder Zeit, an jedem Ort, mit beliebigen Endgeräten und Inhalten
- Dank der weiteren Miniaturisierung der Mikroelektronik sowie der Leistungssteigerung der Software werden künftig immer mehr Geräte des Alltags Computerintelligenz und Kommunikationsfähigkeit besitzen
- Aufgrund von Sprach-, Gestik- und Mimikerkennung sind die Geräte und Anwendungen immer leichter bedienbar. Die Mensch-Maschine-Interaktion wird zur Mensch-Computer-Kooperation. Software-Agenten – virtuelle dienstbare Geister – kennen die Vorlieben ihrer Benutzer und weisen einen Weg durch den Daten-Dschungel. Auch Service-Roboter kommen verstärkt zum Einsatz
▄ Mit der beschleunigten Entwicklung hin zur Informationsgesellschaft nimmt auch die Notwendigkeit des lebenslangen Lernens zu. Wissen und Know-how werden zur Basis der Wertschöpfung; schon heute sind zwei von drei Arbeitnehmern mit der Beschaffung, Verarbeitung und Weiterleitung von Daten und Informationen befasst. Die Halbwertszeit des technischen Wissens beträgt nur noch knapp fünf Jahre – Telelearning wird künftig eine der bevorzugten Weiterbildungsformen. Informationen zu filtern, zu strukturieren und zu personalisieren, wird eine der großen Herausforderungen für die Informationstechnik.
▄ Der Computer in seiner heutigen Form wird seine Dominanz verlieren. An seine Stelle treten neuartige Geräte, die Daten intelligent verarbeiten: Elektronische Strukturen werden so klein und billig, dass Informationsverarbeitung und Kommunikationsfunktionen in Kleidung und Schmuck ebenso integriert werden können wie in Kühlschränke oder Autos. IT wird allgegenwärtig und zugleich unsichtbarer (Ubiquitous Computing).
Automation & Control
- Dank IT-Lösungen werden die Geschäftsprozesse in der Arbeitswelt – vor allem in der industriellen Fertigung – auf und zwischen allen Ebenen vernetzt. Es entsteht die "transparente Fabrik". Jeder Berechtigte hat den Überblick und die Kontrolle über alle ablaufenden Prozesse, die Wertschöpfungskette erstreckt sich via Datennetz über die ganze Welt
- Mit einer Vielzahl intelligenter Sensoren und Aktoren werden die Automatisierungslösungen zunehmend dezentral realisiert, sowohl in Industrieanlagen wie in Gebäuden. Teleservice, Fernwartung und Ferndiagnose von Anlagen aller Art setzen sich verstärkt durch
- Entscheidungen werden mit Software-Tools für Vorhersage, Simulation (Virtual Engineering, Virtual Production) sowie über Augmented Reality (Kopplung von Computer- und Realbildern) unterstützt
- Eine zunehmend individuelle – kundenspezifische – Produktion erfordert automatische Identifikationssysteme und eine e-Logistik für die individuelle Verteilung von Gütern
- "Research Automation" ist ein wichtiger Trend in der Industrieautomatisierung. Es entstehen, etwa für die Gen- und Proteindiagnostik, miniaturisierte, automatisierte Laboratorien ("Lab-on-a-Chip"), wo auf kleinster Fläche tausende von Untersuchungen gleichzeitig ablaufen
- Auch in der Chemie-, Pharma- oder Nahrungsmittelindustrie geht die Entwicklung in Richtung "Fab-on-a-Chip": Mit Methoden der Mikrosystemtechnik werden Mikromodule gefertigt, die einen hohen Durchsatz und hohe Effizienz mit großer Flexibilität verbinden
▄ Wo hoher Wohlstand herrscht, wird die Bedeutung von Freizeit, Konsum und Selbstverwirklichung weiter steigen. Individuelle Lösungen werden bevorzugt und durch IT-Produkte erleichtert: Der (mobile) Computer hilft beim Buchen von Reisen ebenso wie bei der elektronischen Übermittlung der Steuererklärung oder bei einer medizinischen Therapie, und er ermöglicht Senioren ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen vier Wänden. Zugleich müssen aber verstärkte Anstrengungen unternommen werden, um die Kluft zwischen Arm und Reich bei der IT-Nutzung zu überwinden (Digital Divide).
▄ In den Industriestaaten wird die Bevölkerung zunehmend älter. Im Jahr 2020 wird beispielsweise in Europa und den USA jeder Fünfte über 65 Jahre alt sein – heute ist es jeder Siebte. In den Entwicklungs- und Schwellenländern wächst dagegen die Bevölkerung stark "in die Breite" und der Nachholbedarf an moderner, bezahlbarer Technik nimmt zu. Vor allem das Gesundheitswesen ist auf Informationstechnologie stark angewiesen – nicht zuletzt, um Kosten zu senken: mit Hilfe vernetzter Krankenhäuser und Ärzte, elektronischer Patientenakten oder neuen Verfahren der digitalen Bildverarbeitung.
Power
- Die Effizienz und Umweltfreundlichkeit der Stromerzeugung nimmt weiter zu, die Emission von Schadstoffen und Treibhausgasen sinkt (bezogen auf die elektrische Leistung der Kraftwerke)
- Neue Technologien zur dezentralen Energieversorgung kommen auf den Markt, beispielsweise Brennstoffzellen-Kleinkraftwerke für Wasserstoff und Erdgas oder neue Dünnschicht-Solarmodule. Verbraucher betreiben selbst kleine dezentrale Energieanlagen
- Dank IT-Lösungen werden Übertragungs- und Verteilungsnetze "intelligenter", Leittechniken lasten das Netz optimal aus und lenken den Strom dorthin, wo er gebraucht wird. Verlustarme Technologien werden verstärkt eingesetzt, beispielsweise die Hochtemperatur-Supraleitung für Kabel, Transformatoren, Generatoren oder Kurzschlussstrom-Begrenzer zur Verhinderung von Stromspitzen bei Kurzschlüssen
- Wissensbasierte Energiedienstleistungen und -lösungen werden entwickelt, ebenso stark vernetzte Energieanlagen, die sich selbst organisieren und auf den Spotmärkten (mit Hilfe von Software-Agenten) um Gas, Strom und Wärme verhandeln
- Energieversorger werden zu Multi-Service-Companies, die Wasser, Gas und Strom ebenso offerieren wie Telefon, Internet und Müllentsorgung. Verbraucher kaufen per Chipkarte und im Internet
▄ Mit dem Bevölkerungswachstum erhöht sich die Gefahr von Umweltbelastungen, die aber durch intelligente, vernetzte Systeme leichter überwacht werden können. Mikroelektronik, Mikrosysteme und IT-Lösungen helfen, umweltfreundlichere Produkte zu schaffen: seien es schnelle, piezoelektrisch angetriebene Ventile für Fahrzeugmotoren, eine vernetzte Gebäudeautomatisierung oder auch computergesteuerte automatisierte Simulations- und Fertigungsprozesse – etwa für kompliziert geformte Turbinenschaufeln, die den Wirkungsgrad von Kraftwerken erhöhen und sie dadurch umweltfreundlicher machen.
Transportation
- Die Antriebe werden effizienter, Lärm- und Schadstofferzeugung sinken. Möglich machen dies zum Beispiel schnelle Ventile für die Direkteinspritzung, neue Katalysatoren, Leichtbaumaterialien, supraleitende Transformatoren für Züge, neue Methoden der Schwingungsdämpfung oder auch Software für den energiesparenden oder automatischen Betrieb von Fahrzeugen (etwa bei Straßen- oder U-Bahnen)
- Der "intermodale Personen- und Güterverkehr" kann zu einer optimalen Nutzung aller Verkehrsträger führen. Nötig dazu ist die individuelle und bedarfsgerechte Information der Verkehrsteilnehmer, um das bestmögliche Verkehrsmittel zu nutzen. Der aktuelle Standort, Staumeldungen, Fahrpläne bis hin zu Parkplatz- und Restaurantempfehlungen müssen jederzeit, an jedem Ort und über jedes Endgerät verfügbar sein
- Neue Verkehrsträger wie der Transrapid werden zu einer Konkurrenz für das Flugzeug im Mittelstreckenbereich
- Neuartige Zahlungskonzepte – etwa über eine kontaktlose SmartCard – steigern die Attraktivität des Öffentlichen Personennahverkehrs
- Intelligente Leittechniken und Algorithmen verbessern die Verkehrsvorhersage und -kontrolle und damit den Verkehrsfluss
- Im Individualverkehr werden situationsabhängige Fahrerassistenzsysteme Komfort und Sicherheit erhöhen: vom Einparken über Kollisionswarnungen bis zum (halb)automatischen Fahren und Multimedia-Entertainment sowie Büro- und Internetanschluss im Auto. Fernwartung und Ferndiagnose werden im Fahrzeug zu alltäglichen Dienstleistungen
All diese Entwicklungen haben zwei Dinge gemeinsam: die starke Durchdringung von IT-Techniken und den hohen Grad an Vernetzung, an gegenseitiger Beeinflussung und damit auch die Chance, interdisziplinäre Lösungen zu finden. Siemens ist wie kaum eine andere Firma prädestiniert, hier einen wesentlichen Beitrag zu leisten. Der Grund: IT-Techniken machen nicht nur den größten Teil des Umsatzes und der Aufwendungen für Forschung und Entwicklung aus, sondern sind auch ein wesentlicher Innovationsmotor und Wachstumstreiber für fast alle Arbeitsgebiete. Ob in der Automatisierungs-, Verkehrs-, Medizin- oder Energietechnik – immer sind es Information und Telekommunikation, die Komponenten, Geräte und Systeme intelligent verknüpfen, kontrollieren und steuern. Sie steigern Komfort und Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit.
Was Siemens von anderen Unternehmen unterscheidet, ist, dass sich hier alle Bausteine des entstehenden "Global Village" unter einem Dach finden. Dieses globale Dorf wird auf Vernetzung basieren, Vernetzung von Menschen, von Mensch und Maschine und von Maschinen untereinander: multimediale Kommunikationsnetze, Energienetze um den Globus, Bordnetze im Auto, Fabrik-, Klinik- und Ärztenetze, das intelligente Heim – um nur einige zu nennen. Die Innovationen, die Siemens vorantreibt, haben zum Ziel, all diese Netze zu knüpfen und zu verknüpfen, die nötigen Produkte, Systeme und Dienstleistungen anzubieten und den Umgang mit der komplexer werdenden Technik so menschengemäß und einfach wie möglich zu machen.
Mit seinen Arbeitsgebieten deckt das Unternehmen nicht nur wichtige Zukunftsmärkte ab, sondern über die zugrunde liegenden Technologien bieten sich Siemens auch viele Chancen, Synergiepotenziale auszuschöpfen und neue Geschäfte durch interdisziplinäre Lösungen zu realisieren. Einige Beispiele:
▄ Software-Agenten – selbstständig agierende und kommunizierende Programm-Einheiten (siehe Beiträge zu Agenten, Bots und Avatare) – können ihren Benutzern nicht nur helfen, wichtige Informationen im World Wide Web zu finden, sondern sie können die Auslastung von Energie- und Kommunikationsnetzen ebenso optimieren wie die Planung von Reiserouten.
▄ Automatisierungssysteme, die Siemens ursprünglich für die Fertigungsindustrie entwickelte, werden heute für das Gebäudemanagement ebenso benötigt wie für den effizienten Betrieb einer Pharmaproduktion, einer Ölraffinerie oder eines Briefverteilzentrums.
▄ Die Kombination von intelligenten Sensoren mit IT-Techniken ermöglicht den Teleservice. Methoden der Fernwartung und Ferndiagnose, wie sie seit längerem für Industrie- und Energieanlagen eingesetzt werden, lassen sich nun auch auf die Fahrzeugtechnik übertragen. Damit können sich Wartungstechniker nach Rücksprache mit dem Fahrer über Mobilfunk ins Bordsystem von Fahrzeugen einwählen, Daten abfragen, Fehler lokalisieren und eventuell gleich beheben. Auch für medizintechnische Systeme oder Hausgeräte ist dieser Teleservice im Kommen.
Medical
- Die Ärzte erhalten dank verbesserter Techniken einen immer detaillierteren Einblick ins Körperinnere von Patienten. Die bildgebenden Verfahren gestatten noch die Auflösung feinster Details, lassen sich am Computer miteinander koppeln, verbessern die Diagnose und erhöhen durch Simulationen die Sicherheit späterer Eingriffe. Spezielle Analyse-Software wird Ärzte in Zukunft bei ihrer Entscheidungsfindung unterstützen (Computer Aided Diagnosis)
- Dank minimal-invasiver Techniken und hochpräziser Roboter wird die Belastung der Patienten bei Operationen sinken
- Gen- und Protein-Chips werden eine frühzeitige Diagnose von Krankheiten auf molekularer Ebene ermöglichen. Damit lassen sich Medikamente individuell herstellen. Möglicherweise kann auch eine Gentherapie zum Einsatz kommen
- In "digitalen Krankenhäusern" sind alle Abteilungen vernetzt. Die Computerdaten sind in einer elektronischen Patientenakte archiviert und jederzeit von den Berechtigten (auch von externen Ärzten über Internet) abrufbar. So lassen sich die Arbeitsprozesse und die Qualität auf allen Ebenen – von der Diagnose über die Therapie bis hin zur Nachsorge – deutlich steigern und die Kosten senken
- Verfahren der Telemedizin werden die Betreuung und Pflege von Patienten zu Hause unterstützen, z.B. die automatische Datenübertragung zum Hausarzt. Ziele müssen eine Vorsorge-Medizin und ein "Care-Management" sein: Prävention, Krankheiten, Rehabilitation und Maßnahmen zur heimischen Versorgung werden in einer elektronischen Patientenakte festgehalten. Unnötige Doppeluntersuchungen und unzweckmäßige Behandlungen lassen sich so vermeiden
▄ Sprachsteuerung und Sprachsynthese werden künftig überall Eingang finden, ob im Haushalt oder bei Mobilgeräten, im Fahrzeug oder im Operationssaal – von den kostengünstigsten Kleingeräten bis hin zu hochkomplexen Serverlösungen für Sprach-Übersetzungsprogramme.
▄ Multimedia-Kommunikation und Bildverarbeitung werden in der Industrie ebenso eingesetzt wie in der Medizin. Auch Verfahren der "Augmented Reality", bei denen Computerdaten und Realbilder kombiniert werden, werden breite Anwendung finden, von der Wartung von Anlagen bis zur Operationsunterstützung von Ärzten (s. Beiträge zu Der Operationssaal von morgen).
▄ Dasselbe gilt für Sicherheitslösungen, ob als biometrische Verfahren über die Messung von Fingerabdruck, Stimme oder Handlinien oder als Verschlüsselungsverfahren (siehe Zahlen mit dem Fingerabdruck) für Kommunikation, Systemzugang oder Zutrittskontrolle.
Diese Liste ließe sich nahezu beliebig fortsetzen. Sie zeigt vor allem eines: Sowohl von der Aufstellung seiner Arbeitsgebiete her als auch wegen der starken Betonung von Information und Telekommunikation als Querschnittstechnologie ist Siemens fürs Informationszeitalter gut gerüstet. Wie sich dies im Detail für Entwicklungen darstellt, die in den Zukunftsszenarien der Siemens-Experten als wesentlich für die nächsten Jahre und Jahrzehnte erkannt wurden, davon handelt dieses Heft und auch die folgenden der Reihe Pictures of the Future.
Ulrich Eberl