8 Schlüssel-Technologietrends 2021 mit Real-World-Beispielen

Technologie ist mehr als Gadgets und Gizmos. Sie hat eine sehr breite und tiefe Definition.

Der Begriff „Technologie“ stammt vom griechischen „techne“ (Kunst, Handwerk) und „logia“ (Lehre). Die Kombination technologia bedeutet systematische Behandlung.

In den letzten zwei Jahrhunderten hat sich die Begriffsnutzung stark gewandelt. Bis 1940er bezog sich „Technologie“ nicht nur auf Studium industrieller Künste, sondern umfasste alle Maschinen, Werkzeuge, Instrumente, Waffen, Kommunikations-/Transportgeräte sowie Fertigkeiten, mit denen Menschen sie bauen und nutzen.

Breiter: Technologie = Werkzeuge, Maschinen, Techniksammlungen zur Lösung realer Probleme. Werkzeuge können so simpel sein wie ein Nagel oder so komplex wie Teilchenbeschleuniger oder Raumstation. Nicht zwingend physisch: Virtuelle Technologie (Software, Cloud Services) fällt ebenfalls darunter.

In einem weiteren Sinne: Technologie ist Mittel zur Erfüllung menschlicher Zwecke.

Da Technologie so simpel oder extrem komplex sein kann, lässt sie sich in verschiedene Gruppen kategorisieren. Im Folgenden erklären wir alle Technologiearten mit modernen Beispielen.

8. Materialtechnologie (Materials Technology)

3D-gedrucktes flexibles Blatt aus piezoelektrischem Material | Quelle: Nature Materials

Anwendungen: Piezoelektrische Materialien in Mikrotriebwerken für Satelliten, selbstheilende Beschichtungen zum Schutz von Metallprodukten

Materialtechnologie = umfassende Disziplin: Auswahl von Materialien mit Eigenschaften, die Zielanforderungen optimal erfüllen. Kann auch Performance-Erhalt während Maschinenlebensdauer umfassen: Ermüdungs-, Korrosionswiderstand etc.

Da verschiedene Materialien unterschiedliche Eigenschaften haben, ergeben Materialmischungen interessante Charakteristiken → neue Anwendungen.

Jüngste Fortschritte liefern Extra-Funktionalitäten → „Smart Materials“: Reaktion auf externe Reize (Licht, Feuchtigkeit, Temperatur). Innovative Materialien (Carbon Nanotubes, Graphen, piezoelektrische Materialien) erfolgreich entwickelt/getestet letzte Dekade.

Materialwissenschaft und Materialtechnologie eng verwandt. Erstere: Design/Entdeckung neuer Materialien (besonders Festkörper). Letztere: Fokus auf Techniken/Tests zur Produktverbesserung.

7. Maschinentechnologie (Mechanical Technology)

Anwendungen: Autos via mechanische Roboter gefertigt, 3D-Drucker, Kraftwerke

Maschinentechnologie: Techniken zum Zusammenfügen mechanischer Teile/Materialien zu funktionalen Strukturen, Bewegungssteuerung/-übertragung. Beispiele: Fahrradbremsen, Türklinken, Getriebesysteme im Auto.

Mechanical Engineering Technologists wenden Prinzipien aus Produktdesign, Materialwissenschaft, Fertigungsprozessen an für nützliche Produkte/Produktionsmaschinen. Primär: Troubleshooter bei laufender Maschinen-/Automationswartung.

Arbeit involviert: Spannungs-/Dehnungsanalyse, Scherkräfte in Strukturen, Biegedurchbiegung, Lager, Kupplungen, Dynamik starrer Körper, Bewegung, Auswuchten rotierender Massen, Freie Schwingungen, Strömungsmechanik, thermodynamisches Verhalten realer Fluide u. v. m.

Erweiterbare Spezialgebiete: Energie, Erdöl, Nuklear, Automotive, Aerospace, Fertigung, Industriedesign, Produktentwicklung.

6. Medizintechnologie (Medical Technology)

MRT-Scanner

Anwendungen: Stethoskop, Herzschrittmacher, Ventilatoren, CT-Scanner, OP-Roboter

Medizintechnologie oft definiert als: Anwendung von Wissenschaft für Lösungen zur Prävention von Krankheiten, Verletzungen, Gesundheitsproblemen. Umfasst: Krankheitsdetektion via fortschrittliche Maschinen, Behandlungsmethoden, Gesundheitsmonitoring.

Weiter gefasst: Fokus auf Equipment, Systeme, Einrichtungen, Verfahren (nicht Medikamente). Medizinprodukt = Apparat, Instrument, Device, Implantat, Reagenz, Software.

Von Spritzen und Sphygmomanometern (Blutdruckmessgeräte) bis Medical Imaging (Röntgen, MRT) – Medizinmaschinen spielen Rollen in Diagnose, Prävention, Monitoring, Behandlung, Linderung.

Eine große technologische Entwicklung im Healthcare: 3D-Druck. Erstellt spezialisierte Prothesen, Schienen, Teile für Inert-Implantate, maßgefertigte ersetzbare Körperteile.

Weiterlesen: Was ist 3D-Druck? Funktionsprinzip | Typen | Anwendungen

Letzte Dekade: Robotik signifikante Beiträge zu Healthcare. Roboter unterstützen Ärzte bei lästigen Aufgaben. Chirurgische Roboterarme ermöglichen Chirurgen flexibleres, effizienteres Biegen/Rotieren von Gewebe.

Weiterlesen: 15 verschiedene Roboterarten | Erklärt

5. Elektroniktechnologie (Electronics Technology)

Anwendungen: Computer, Smartphones, Digitalkamera, RADAR, Netzteile, Multimeter, interaktive Sensoren

Elektronik: Alles mit Emission, Fluss, Kontrolle von Elektronen im Vakuum und Materie. Elektronisches Bauelement = physische Entität (Kondensator, Widerstände, Induktivitäten, Dioden, Transistoren), die Elektronen/assoziierte Felder beeinflusst – konsistent mit beabsichtigter Operation des elektronischen Systems.

Elektronik umfasst hauptsächlich: Passive/aktive Komponenten, Halbleiterbauelemente, Operationsverstärker, Audio-/HF-Verstärker, Oszillatoren, Frequenzmodulatoren, digitale Schaltungen, Netzteile, Optoelektronik (Solarzellen, LEDs, Lichtwellenleiter).

Diverse wissenschaftliche/technische Disziplinen eng mit Elektronik-Aspekten verknüpft → breite Palette elektronischer Consumer-/Militär-/Industrieprodukte.

Stand 2021: Die meisten elektronischen Geräte nutzen Halbleiter für Elektronenkontrolle. Repräsentieren großen Teil moderner Technologie.

Integrierte Siliziumschaltungen überall: Haushaltsgeräte, Autos, Satelliten. Extensiv in Telekommunikation, Signalverarbeitung, Informationsverarbeitung.

Weiterlesen: 12 aufstrebende Elektronik-Technologien, die unsere Zukunft verändern

4. Kommunikationstechnologie (Communication Technology)

Anwendungen: LAN, Videotext, Teletext, Internet, drahtlose Informationsübertragung, GPS

Kommunikationstechnologie: Konvergenz audiovisueller und Telefonnetze mit Computernetzwerken durch vereinheitlichtes Kabel-/Link-System.

Netzwerkverbesserungen durch jüngste Computing-Device-Fortschritte, speziell für Netzwerkanwendungen und Datentransfer Punkt-zu-Punkt entwickelt.

Breites, ständig evolvierendes Feld: Alle Geräte, die Information elektronisch in digitaler Form empfangen, speichern, abrufen, verarbeiten, übertragen. Umfasst: Radio, TV, Mobiltelefone, Kommunikationsgeräte, Satellitensysteme, diverse Services.

Kommunikationstechnologie = entscheidender Teil IT-Infrastruktur. Ermöglicht Austausch, Transfer, Bereitstellung von Information über private/öffentliche Netze. Besseres E-Resource-Management → qualitative Services.

Zusätzlich extensiv im Weltraum genutzt. Beispiel: NASA nutzt Free-Space Optical Communication im All für mehr Daten in weniger Zeit.

3. Nukleartechnologie (Nuclear Technology)

Kernkraftwerk Grohnde

Anwendungen: Elektrische Energieerzeugung, Radiotherapie, Rauchmelder, Sterilisation Einwegprodukte, Radioisotope Thermal Generators für Weltraummissionen

Bei Kernänderungen in Atomen werden massive Energiemengen freigesetzt. Nukleartechnologie: Alle Techniken, die solche Änderungen in Kernen spezifischer Elemente manipulieren/kontrollieren und in nutzbare Energie transformieren.

Extensiv in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung. Kernkraft = effizienter, sauberer Weg: Wasser kochen → Dampf → Turbinen → Strom.

Kernbrennstoffe: Uran/Plutonium → Spaltung (Kern spaltet in kleinere Kerne).

Meiste Anlagen: kleine, harte Uranpellets. Ein Pellet (Fingerspitzengröße) = Energie von 17.000 cft Erdgas, 3 Barrel Öl, 1 Tonne Kohle. Spaltung 1 kg Uran-235 → ~18,5 Mio. kWh Wärme.

Kernelemente = zuverlässige Langzeit-Stromquelle für Deep-Space-Missionen. Raumfahrzeuge nutzen Nuklearbatterien für jahrelangen unbeaufsichtigten Betrieb. Voyager 1 & 2 (1977 gestartet, äußeres Sonnensystem) senden noch heute Daten.

Weiterlesen: 15 interessante Fakten & Statistiken zu Voyager 1 & 2

Neben Stromerzeugung: Nukleartechnologie in Zielfernrohren, Medizinradiografie, Werkzeugsterilisation.

2. Biotechnologie (Biotechnology)

Anwendungen: Mikroorganismen für Bio-Produkte (Milch, Brot), Metallgewinnung aus Erzen via Lebewesen (Bioleaching), Biologische Waffenproduktion

Biotechnologie nutzt biologische Systeme/Lebewesen für Produktentwicklung. Umfasst breite Disziplinen: Genetik, Biochemie, Molekularbiologie.

Moderne Biotech: Revolutionäre Techniken/Produkte gegen schwere/seltene Krankheiten, Umwelteinflussreduktion, saubere Energie, sicherere/effizientere Industriemanufacturing.

Nach Anwendungen in sieben Typen kategorisierbar:

• Rote Biotechnologie: Impfstoffe, Antikörper, künstliche Organe, Diagnostik, regenerative Therapien
• Grüne Biotechnologie: Schädlingsbekämpfung, Pflanzennährung, Stärkung gegen Wetter/Mikroorganismen
• Weiße Biotechnologie: Weniger Ressourcenverbrauch vs. konventionelle Prozesse. Industriegüter. Organismen/Enzyme designen für wertvolle Chemikalien oder Zerstörung gefährlicher Chemikalien
• Blaue Biotechnologie: Meeresressourcen (Mikroalgen) für Produkte/Industrieanwendungen
• Gelbe Biotechnologie: Lebensmittelproduktion. Z. B. Forschung zur Reduktion gesättigter Fettsäuren in Speiseölen
• Goldene Biotechnologie: Fortgeschrittene Computertechniken für Erhalt, Speicherung, Analyse, Separation biologischer Info – besonders DNA/Aminosäuresequenzen. Entscheidend in Structural/Functional Genomics, Proteomics
• Graue Biotechnologie: Umweltprobleme, Biodiversitätserhalt, Schadstoffentfernung

Stand 2021: 250+ Biotech-Healthcare-Produkte/Impfstoffe für Patienten. 14+ Mio. Landwirte weltweit nutzen Agri-Biotech für Ertragssteigerung, Schadensminimierung durch Schädlinge.

200+ Biorefinerien in USA für Biofuel-/Chemikalienproduktion aus erneuerbarer Biomasse.

1. Informationstechnologie (Information Technology)

Anwendungen: Multimedia-Konferenzen, E-Commerce, Cloud Computing, Online-Banking, Spracherkennung, Intrusion Detection, Online-Werbung

Heute bezeichnet Information Technology (IT) alles, wofür Menschen Computer nutzen. Während der Bereich üblicherweise Computer/Computernetze behandelt, integriert er auch andere Informationsverteilungstechnologien: Telefon, TV, Internet.

Viele Firmen haben IT-Abteilungen für Computer-Management, Datenbank-Erstellung/Administration, Effizienz/Sicherheit von Business-Info-Systemen. Jüngste Software-Fortschritte ermöglichen präzisere Datenanalyse für verborgene Muster, informierte Entscheidungen.

Letzte Dekade: Tech-Giganten fokussieren KI/ML, damit Computer „menschliche“ Entscheidungen mit Echtzeitdaten treffen. Aktuell kann KI vielfältige Aufgaben besser als Menschen:

• Zukunftsergebnisse basierend auf historischen Trends vorhersagen
• Ineffizienzen entdecken
• Komplexe analytische Aufgaben automatisieren
• Pläne ausführen
• Lernen und besser werden

Weitere revolutionäre Erfindung: Blockchain – spezifischer Datenbanktyp für sicherste Informationsspeicherung. Blockchain-Technologie erhöht Sicherheit, Transparenz, Rückverfolgbarkeit geteilter Daten in Business-Netzwerken.

Quantencomputing (Quantenmechanik-Phänomene nutzen) fällt auch unter IT. Gilt als nächster signifikanter evolutionärer Meilenstein in IT-Entwicklung.

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Häufig gestellte Fragen

Beispiele moderner Technologie?

Moderne Technologie = nicht nur Speed/Effizienz, sondern Ermächtigung durch mehr Zugang/Kontrolle zu Smart Services. Beliebteste Beispiele:

5G: 5. Mobilfunkgeneration – verbindet virtuell jede Maschine/Device. Bis 100x schneller als 4G, ultra-niedrige Latenz, riesige Netzwerkkapazität, niedrigere Bitfehlerraten.

Kryptowährung: Revolutionäre, oft missverstandene Digitalwährungstechnologie. Basiert auf verschlüsselter, dezentraler Struktur – außerhalb Regierungs-/Zentralbankkontrolle. 5.000+ Kryptowährungen, Bitcoin & Ethereum populärste.

Chirurgische Roboter: Minimalinvasive Chirurgie. Ärzte führen komplexe Eingriffe mit mehr Präzision/Flexibilität als traditionelle Methoden durch. Robot-assisted Surgery rasche Adoption in US/EU-Kliniken für breite Bedingungen.

Augmented & Virtual Reality: AR fügt digitale Elemente zu Live-View hinzu (oft via Smartphone-Kamera), VR = vollständige Immersion, physische Welt ausgeblendet. Beide extensiv in Gaming, Mitarbeitertraining, Design, Entertainment, Health, Education.

Deep Neural Networks: Neural Network (ML-Teilgebiet) Produkte nutzt man oft unbewusst. In Virtual Assistants (Alexa, Siri), Produktempfehlungen (Netflix, Amazon), Autonomes Fahren (Tesla) u. v. m.

Nachteile von Technologie?

Technologie in fast allen Branchen – wie alles: Vor- und Nachteile.

Vorteile	Nachteile
Einfacher Informationszugang	Extreme Abhängigkeit
Bessere Kommunikationsmittel	Datenschutzbedenken
Hilft bei Neuentdeckungen	Soziale Entfremdung
Mobilitätserleichterung	Digitale Medienmanipulation
Beschleunigt Erneuerbare-Energien-Entwicklung	Arbeitsplatzunsicherheit
Steigert Produktivität fast aller Branchen	Social Media/Computerspiel-Sucht

Unterschied Mikrotechnologie vs. Nanotechnologie?

Mikrotechnologie: Forschungs-/Innovationsfeld für sehr kleine Dinge mit Dimensionen ~1 Mikrometer. Fokus: chemische/physikalische Prozesse, Mikrocomputerteile, Mikroelektronik, Mikrochirurgie, Weltraum-Mikrogeräte.

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Mikromechanische Devices: Schlüsselkomponenten in Blutdruckmessern, Auto-Airbags, Tintenstrahldruckern.

Nanotechnologie weit komplexer als Mikrotechnologie. Verständnis/Kontrolle von Objekten mit 1–100 nm Dimensionen. Perspektive: Menschliches Haar ~80.000 nm. Auf solchen Skalen werden Quanten-/Mechanikeffekte ausgeprägt.

Weiterlesen: 14 ungewohnte Nanotechnologie-Nutzungen | Vorteile & Anwendungen

Anwendungen divers: neue Materialien entwickeln bis DNA-Origami-Nanobots (Medikamentenlieferung in schwer erreichbare Körperbereiche).