Анализ проблем машиностроения

Текст:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Иностранных языков

Кафедра МиМ

Анализ проблем машиностроения

Перевод

(статьи «21st Century Innovations»// National Academy of Engineering – January, 2007. Электронный ресурс. [Режим доступа]:

http://www.engineeringchallenges.org/14373/15561.aspx)

(Дата обращения 2.03.15)

Выполнил: магистрант МСм-11 Митин П. В. ______________________

Проверил: к. пед.н., доцент кафедры ИЯ __________________О.И. Чередниченко

Йошкар-Ола

2015

Содержание

1. Великие проблемы машиностроения ……....…………………………….....3

1.1 Инновации 21 века…………………………………………......................3

1.2 Инновационные темы 20-ого века……………………………………....4

1.3 Инновационные темы 21-ого века……………………………….……...7

2. Обучение инженеров 2020 года и позже ……………………......................8

2.1 Возможность и вызов………………………………………....................9

2.2 Глобализация……………………………………………………..……...10

2.3 Масштаб и сложность………………………………………………..….12

2.4 Новые системы инженерии…………………………………………......13

2.5 Обучение и педагогика…………………………………………...……..16

2.6 Опасность самодовольства…………………………………..………….20

Вывод………………………………………………………………………….22

1. Анализ проблем машиностроения

1.1. Инновации 21 века

Юджин С. Меиран, старший научный сотрудник корпорации Интел в Чандлер, штат Аризона.

Вот краткая история моих попыток создать список замечательных технологических проблем для 21-го века, который будет представлен в Национальной академии наук в 2101, первым лицом (выпускник Purdue, конечно), чтобы ступить на поверхность Марса. Я решил создать этот список после прослушивания выступления Нил Армстронга с докладом на тему «Великие инновации 20 века», а затем опубликовал книгу «Век инноваций». Я решил, что сделать такой список книг для 21-го века, станет хорошей идеей, которую принял, на основе тех же критериев; технология, которая существенно выигрывает в человеческом обществе. Кстати, я купил и отдал может быть 50 из этих книг, в качестве призов для инноваций, для признания инновационных переговоров и презентаций, и т.д. Это сказочные книги!

Три вещи, которые произвели на меня впечатление о списке 20-го века:

1. Преимущества были в значительной степени универсальным, затрагивающих интересы людей по всему миру и на всех уровнях экономики (даже если большие группы людей были не в состоянии использовать эти преимущества).

2. Технологии были разнообразны и зависели от своевременных аналогичных достижений науки, в частности, квантовой теории, атомной физики и теории относительности, наряду с выдающимися достижениями в области математики и медицины.

3. Устройства, которые реализовали все эти нововведения, телефоны, самолеты, компьютеры электростанции, автомобили, генераторы, двигатели и т.д., были сделаны в таком количестве и качестве, что были доступными большим числом людей, делая их тем самым относительно общедоступной. Их разработка и эксплуатация зависит по большей части на экономические блага, порожденной капитала, посвященных их производства и распределения; нефтяные скважины, железорудные шахты, заводы, корабль и железные дороги и т.д. Так что я разработал свой первый список (список 20 века, приведенный ниже, служил в пользу общества в течение 100 лет 20 века).

1.2. Инновационные темы 20-го века

1. Электрификация

2. Автомобиль

3. Самолет

4. передача и распределение воды

5. Электроника

6. Радио и телевидение

7. Механизация сельского хозяйства

8. Компьютеры

9. Телефон

10. Вентиляция / кондиционирование

11. автомагистралей между штатами

12. Космический полет

13. Интернет

14. Визуализация

15. Бытовая техника

16. Технологии здравоохранения

17. Нефтехимическая технология

18. Лазерная и волоконная оптика

19. Ядерные технологии

20. Высокоэффективные материалы

Я использовал этот список в моих переговорах о инновациях в университетах, конференциях, промышленных семинарах и т.д. перечень был пересмотрен, как люди внесли свои предложения. Я дал варианты этого разговора в Пердью, Малайзии, Массачусетский технологический институте, штата Канзас, различных университетах в Китае, в Израиле, а также в нескольких крупных профессиональных конференциях. Если кто-то хочет копию, то эти переговоры в открытом доступе. В конце концов, я представил этот список к тому, что мы называем Промышленные стипендиаты форума ноября 2006 года; Форум состоит из научных сотрудников и коллег, руководителей программ, что составляет около 27 промышленных предприятия и представлены 45 стипендиатов/ руководителей программ. Затем мы отредактировали список, добавили дополнительные подтемы и провели голосование по списку, с точки зрения верхней, средней и нижней инновационных областей. Однако, понимая, что даже темы нижнего уровня обладали множеством достоинств в списке тем из 21 пункта для 21 века (по сравнению 20 темами для 20 века). На самом деле у нас есть 22 темы, а когда все голоса были пересчитаны, мы составили список из 21 пункта по приоритетному упорядочению. Лично я вижу некоторые темы, которые в настоящее время не используются в списке, а это те которые более часто используемы: AI и робототехники, космических исследований, сохранения видов и истории. Но список приоритетов определяется с помощью голосования. Параллельно к списку 20-го века, есть некоторые очевидные отношения. Например, список 20-го века зависит от обеспечения дешевой электроэнергии через электрификацию, капитальные активы, такие как фабрики, шахты, нефтяные скважины и нефтеперерабатывающие заводы, чтобы быть эффективнее; Список 21-го века, кажется, зависит от предоставления ресурсов знаний через Интернет, компьютеров и средства связи, чтобы быть эффективнее (например, прогнозирование погоды и контроль, движение и логистики, терроризм и безопасность, и т.д., все зависит от наличия обширных источников знаний и быстрому распространению этого знания напрямую, связанных людей). Так как в 20-ом веке доминировал физический капитал и большим количеством физических объектов, 21-й век будет доминировать интеллектуальным капиталом и большим количеством виртуальных объектов. Конечно, этот список будет не таким, как список 20-го века созданный в 1907 году, автомобиль, самолет, телефон, даже ядерная энергетика, будут применяться как менее важные, но благодаря интернету, компьютерам и многим приборам даже не будем так думать. Так что мой список, вероятно, будет не так важным; кто знает, какие чудеса будет разработаны в 2069, что будет главным улучшением качества жизни во всем мире!

Но список того, что есть, и приводится ниже, в порядке приоритета.

1.3. Инновационные темы 21 века

1. Сохранение энергии

2. Защита ресурсов

3. Производство и распределение воды

4. Управление отходами

5. Образование и обучение

6. Медицина и продления жизни

7. Безопасность и противодействие терроризму

8. Новые технологии

9. Генетика и клонирование

10. Глобальные коммуникации

11. Трафик и логистика населения

12. Обмен 12. Знания

13. Комплексная электронная среда

14. Глобализация

15. А. И. , интерфейсы и робототехника

16. Предсказание погоды и контроль

17. Устойчивое развитие

18. Развлечения

19. Разведка

20. «Виртуализация » и VR

21. Сохранение истории

22. Сохранение видов

(У меня есть подразделы для каждого, например, защита ресурсов включает газ, жидкость, твердое тело, радиоактивно опасных и др компоненты и каждый из этих подразделов могут быть далее подразделены, специально идентифицируемой программой, которые я намеревался сделать это в дальнейшем продолжении списка).

2. Обучение инженеров 2020 года и позже

Чарльз М. Вест, почетный президент Массачусетского технологического института и член НАЗ. Эта статья основана на докладе, сделанном 10 октября 2005 года, на ежегодном собрании НАЗ. Инженерные педагоги должны задействовать студентов к стремлению, любопытству, участиям, и мечтам. Когда я оглядываюсь на мои 35 с лишним лет в качестве технического преподавателя, я понимаю, что многие вещи удивительно изменились, но другие, кажется, не меняются. Вопросы, которые были с нами на протяжении последних 35 лет включают в себя: как сделать первый год более захватывающим; как общаться, чтобы инженеры на самом деле все понимали; как улучшить письменную и устную речь выпускников инженерных специальностей; как довести богатство американского разнообразия в инженерной рабочей силе; как дать студентам общее представление о бизнес-процессе; и как заставить студентов думать о профессиональной этике и социальной ответственности. Но по большей части, все изменилось поразительным способом. Мы перешли от линеек, калькуляторов на ПК и в беспроводные ноутбуки. Просто думаю, как же это удивительно. Забегая вперед до 2020 года, на 15 лет, поставленная цель должна быть "куском пирога". Но, чтобы получить какую-то перспективу, нужно оглянуться около 15 лет назад, и подумать о том, что не происходило в 1990 году. Там не было всемирного интернета. Сотовые телефоны и беспроводная связь только создавались. Большой проблемой была неспособность американской обрабатывающей промышленности, конкурировать на мировых рынках; Япония собиралась остановить нашу экономику. Там не было никаких углеродных нанотрубок. Бакминстеру Фуллеринес было только около пяти лет. Мы даже не начали раздувать точку, не говоря уже о взрывах. И терроризме, что произошло в других частях мира. Так предсказывать будущее, или даже установив значимые цели, рискованно, даже в масштабе всего лишь 15 лет. Несколько лет назад я считал, что Джерард О"Нил из Принстона провел исследование о предсказании будущего и нашел одну простую константу - мы всегда недооценивали скорость технологических изменений и переоценили скорость социальных изменений (O"Neil, 1981) , Это важный урок для инженерных преподавателей. Мы обучаем и подготавливаем мужчин и женщин, которые вводят технологические изменения, но мы иногда забываем, что они должны работать в развивающейся социальной, экономической и политической ситуации.

2.1. Возможность и вызов

Я завидую следующему поколению студентов инженерии, потому что это наиболее захватывающий период в истории человечества в области науки и инженерии. Показательные успехи в знаниях, приборов, связи и вычислительные возможности, создали ошеломляющие возможности, и студенты пересекают традиционные дисциплинарные границы беспрецедентным образом. Действительно, различие между наукой и техникой в некоторых областях стала размытой, что вызывает некоторые серьезные проблемы инженерного образования.

Когда мы думаем о стоящих перед ними задачах, важно помнить, что студенты руководствуются интересом, любопытством, участием, и мечтам. Хотя мы не можем точно знать, что они должны учить, но мы можем сосредоточиться на окружающую среду, в которой они учатся, а так же силе, идеи, вдохновении и расширении прав, возможностей ситуации, к которым они подвергаются. Несмотря на все наши усилия, планирования своего обучения, мы, в значительной степени, просто оборачиваем их на шаг назад, и видим удивительные вещи, которые они делают.

В долгосрочной перспективе, что делает университеты и инженерные школы интересными, креативными, приключеньческими, строгими, требовательными, с расширением прав и возможностей и движении по более важной, чем с указаниями в учебных программах. На самом деле, это моя главная идея.

2.2. Глобализация

Когда мы смотрим на технику 2020 года и за его пределами, мы должны спросить основные вопросы у будущих инженеров --- кем они будут, что они будут делать, когда они будут это делать, почему они будут это делать, и что это будет значить для машиностроения в Соединенных Штатах и других странах. В будущем, американские инженеры составляют все меньшую долю профессии, но все больше и больше инженеров прошли обучение и работают в других странах, особенно в Азии и Южной Азии. В будущем, все инженеры будут отрабатывать в национальных условиях и глобальных корпорациях, в том числе корпораций со штаб-квартирой в Соединенных Штатах. Они увидят инженерию, как перспективную карьеру, личного восходящем пути, и, таким образом, это скажется на местном экономическом благосостоянии.

Университеты по всему миру, особенно в Азии и Южной Азии, становятся все более утилитарными, сосредоточив внимание на развитие экономики и передовых исследований. Я вспоминаю двухдневную встречу в Гарварде шесть или семь лет назад делегацию президентов американских университетов и президентов семи китайских университетов, которые были выбраны для разработки в исследования университетов мирового класса. Среди американцев были Ренессанс ученый, экономист, политолог, языковед, инженер-механик, и, я думаю, юрист. Среди китайских университетских президентов было шесть физиков и один инженер, который стал ученым. Я рассказываю эту историю, чтобы проиллюстрировать глобальные изменения, происходящие в пути инженеров, которые производится и в настоящее время, где ведутся инженерные и научные исследования и разработки (R & D). С точки зрения США, глобализация не выбор, но реальность. Чтобы успешно конкурировать на мировом рынке в так называемую эпоху знаний, мы не можем зависеть от географии, природных ресурсов, дешевой рабочей силы, или военной слабости. Мы можем процветать только на научной мощи, организации и инноваций. Даже сельское хозяйство, область, в которой Соединенные Штаты традиционно производитель недорогой, переживает революцию, которая зависит от информационных технологий и биотехнологий, то есть мысли и инноваций. Чтобы добиться успеха, мы должны сделать две вещи: открыть для себя новые научные знания и технологический потенциал посредством проведения исследований и привода высокого класса, современные технологии быстрее и лучше, чем раньше. Мы должны сделать новые открытия, постоянные инновации, и поддерживать наиболее развитые отрасли. Мы также должны продолжать, приносить новые продукты и услуги на рынок более быстрее и лучше, чем кто-либо другой, и мы должны спроектировать, изготовить и поставить, чтобы лидировать на мировом рынке. Мы должны признать, что существуют естественные глобальные потоки в промышленности, что, производство многих товаров неизбежно, двигаться от страны к стране в зависимости от их уровня развития. Производство может начаться в Соединенных Штатах, а затем перейти на Тайвань, а затем в Корею, а затем в Китай или Индию. Эта глобальная торговля будет происходить быстрее, и быстрее, и будет представлять серьезные проблемы для нашей страны. Решение этих задач потребует ускоренного внедрения инженерных изысканий и образования. Исследовательским университетам и их инженерным школам придется делать несколько дел одновременно: расширить перспективы фундаментальной науки и техники; продвижения междисциплинарной работы и обучения; разработать новый, широкий подход к инженерным системам; сосредоточиться на технологии, которые направлены на решение самых важных проблем, стоящих перед миром; и признать глобальную природу всех технологических вещей.

2.3. Масштаб и сложность

Есть две границы инжиниринга, каждый из которых имеет дело с масштабом, и каждый из которых связан с увеличением сложности. Одна граница имеет дело с меньшими и меньшими пространственными масштабами, быстрее и быстрее в временных масштабах, так называемого био / нано / INFO мир. Это граница, которая имеет дело с слиянием физических, жизненных и информационных наук, открывается потрясающие, неисследованные возможности, и силы природы этого заставить преподавателей и студентов работать по традиционным дисциплинарным границам. Это граница соответствует критерию вдохновляющих и захватывающих студентов. И из этого мира соберутся продукты и процессы, которые будут стимулировать новый раунд предпринимательства на основе вещей, которые вы можете ощутить и почувствовать на пальце ноги --- реальные продукты, которые отвечают реальным потребностям реальных людей. Другая граница имеет дело все больше и больше систем сложности и, вообще, имеет большое значение для общества. Это мир энергии, окружающей среды, продовольствия, производства, разработки продуктов, логистики и связи. Это граница рассматривает некоторые из наиболее сложных проблем в будущем мире. Если мы делаем нашу работу правильно, эти проблемы будут также обсуждаться с нашими студентами.

2.4. Новые системы инженерии

Я впервые услышал "Инженерные системы" во времена аспирантуры в семинаре о ракете Vanguard ----первой, злосчастной попытки Соединенных Штатов, поставить спутник с размером грейпфрута в космос. Мощное число первых спутников начали подниматься, а затем взрывались, и это советский премьер Никита Хрущев посчитал забавным. В самом деле, ракета Авангарда был собран из отличных компонентов, но он был разработан с недостаточным знанием того, как компоненты будут взаимодействовать друг с другом. В результате, тепла, электрических полей и так далее, произошел хаос с ними. Система должна быть спроектирована. Я посчитал это очень интересным, но потом, как и большинство студентов того времени, я преследовал карьеру в области инженерных наук. Сегодня многие из наших коллег считают, что мы должны развивать новое поле инженерно-технических систем и что он должен быть в центре инженерного образования в ближайшие десятилетия. В 1998 году MIT создали систему слежения техники, что отражает растущее осознание социальной и интеллектуальной значимости сложных инженерных систем. В то время, большое количество преподавателей в Школе инженерии и других школ в Массачусетском технологическом институте уже были задействованы в исследованиях по инженерным системам и MIT был запущен ряд важных инициатив в области образования на магистра и доктора наук. Отдел инженерных систем, который обеспечивает административную и программную согласованность этих мероприятий, призван стимулировать дальнейшее развитие. MIT, конечно, славится возглавлением "технической науки", которая произвела революцию техники в период после Второй мировой войны. В самом деле, на мой взгляд, ключевой момент в истории Массачусетского технологического института был, когда президент Карл Комптон понял, что мы не могли быть большим инженерным учреждением, если бы мы не имели большой науки. Это осознание вывело институт на путь, который в конечном счете привел к революции технических наук. Еще одним важнейшим моментом в истории Массачусетского технологического института произошло полвека назад, когда комиссия факультета (руководитель Уоррен К. Льюис), учитывая характер наших образовательных программ сказали, что мы должны были разработать эффективные программы в области гуманитарных и социальных наук (Комитет по вопросам образования обследования, 1949). Возможно, установить нас на пути к мнению двадцать первого века инженерных систем, которые, безусловно, не основаны исключительно на физике и химии. Инженеры сегодня и завтра должны быть готовы к зарождению и прямому проектированию неимоверной сложности, которые требуют высокой интегративной инженерной системы. Ученые повели нас в область инженерных наук, но я не думаю, что мы привели путь в инженерных систем. В самом деле, как мы видим, изменения в промышленности, правительства и общества, мы просим, что в мире, мы должны научить наших студентов. Мы должны создать правильную интеллектуальную рамку, в которых есть все для изучения, понимания и разработки больших, сложных инженерных систем. Как предупреждал нас А. Вульф (2004) о том, что мы работаем каждый день с системами настолько сложными, что мы не можем знать всех своих возможных итоговых состояний. В этих условиях, как мы можем убедиться, что они безопасны, надежны и устойчивы? Другими словами, как мы можем практиковать проектирование? Что-то захватывающее происходит, однако, оно приходит не слишком быстро. Биологи и неврологи вдруг заново заработали в полную славу и огромной сложности даже простейших живых систем. Инженеры и ученые-компьютерщики вдруг, как необходимо для исследований в области наук о жизни, как наиболее ярких редукционистских биологов. Язык в науках о жизни сегодня составляет рядом с схемами, сетями и путями. Он также является захватывающим, чтобы участвовать в обсуждении роли науки и биологии в R & D на национальной безопасности, или, более общей, на антитеррористических, который я думаю как о "матери всех проблем систем." Проектирование систематические стратегии по защите от терроризма имеет примерно столько же общего с защитой себя от советской угрозы всего несколько лет назад, как это делает с разработки стратегии против восемнадцатого века британские войска маршируют к нам в упорядоченном файле. Вот еще один пример проектирования систем. Рассмотрим, что IBM вице-президент по исследованиям, Пол Хорн, думает об этих днях. Его компания и его промышленность, которая производит окончательную плод науки революции инженерного (то есть, компьютеры), которые переходя в секторе новых услуг --- Финансовые услуги, производственных услуг, гамбургер услуг Макдональдс. Пол Хорн (2005) спрашивает себя, если наука услуг собирается появиться. Если новая дисциплина, действительно кажется, это будет подмножеством нового инженерных систем. Даже больше, и в конечном итоге более важно, системы проблема, чем национальной безопасности является "устойчивое развитие" человеческого общества на данной системе предельной сложности и хрупкости мы называем Землей. В Европе, устойчивое развитие, плохо определены, хотя это может быть, является частью повседневного мышления промышленности и политиков и общий элемент в политической риторике --- и начало риторики. Я обеспокоен тем, что он едва появляется на экране радара в американской политике. Тем не менее, устойчивое развитие должно быть на нашей повестке дня для подготовки будущих инженеров. Я считаю, что энергия является ключевым, обязательным условием, устойчивого развития, но я боюсь, что мы рискуем не быть нацией в отношении к инновациям, а не продолжать в большой американский "может сделать" традиционно. В федеральных Правительствах дефицит инвестиций в инженерных и физических наук, и только по краям долгосрочных поставок и распределения энергетических проблем что-то имеется. Мне кажется, что мы находимся в ситуации, схожей с той, которую мы столкнулись в 1980-х, когда наша исторически доминирующий производственный сектор стал жирной, нахальный, а затем, внезапно, неконкурентоспособной. Мы должны перезарядить корпоративное предпринимательство и академию R & D, а также наши учебные программы в области энергетики. Мы должны сделать энергию интересно, хорошо поддерживается, динамическое поле, которое привлекает лучших и самых ярких молодых мужчин и женщин, и дает им возможность внести свой вклад в новизну. Мы сделаем этот переход в производстве, проектировании и разработке продукции после того, как обойдем японцев, и мы можем сделать это сейчас в области энергетики, окружающей среды и устойчивого развития. Но федеральное правительство и промышленность должны начать изменения.

2.5 Обучение и педагогика

До сих пор, я предполагал, что студенты технической специальности готовы к 2020 году и за тем должны перейти к первокурсникам; мы должны иметь представление о том, что инженеры на самом деле; должны хорошо писать и хорошо общаться; должны ценить и опираться на богатство американского разнообразия; должны ясно мыслить об этике и социальной ответственности; должны быть искусны в разработки и производства высокого качества; должен знать, как объединить физику, в жизнь и информационные науки при работе на микро и нано масштабах; и должны знать, как овладеть, дизайном, и работой инженерной системы большой сложности. Они также должны работать в рамках устойчивого развития, быть творческим и инновационным, понимать бизнес и организацию, и быть готовым, чтобы жить и работать в качестве глобальных граждан. Это трудная задача, и может быть, даже невозможно сделать. Но это на самом деле? Я встречаю детей в коридорах Массачусетского технологического института (и я уверен, что то же самое будет происходит и в других университетах), которые могут делать все эти вещи --- и многое другое. Таким образом, мы должны держать наши взгляды высоко. Но как мы собираемся выполнить всю эту преподавания и обучения? Что оставались неизменными, и что нужно изменить? Одина постоянная потребность в надежной основе в науке, технике принципов и аналитических возможностей. На мой взгляд, самое главное силу в основах до сих пор мы предоставляем. Я так старомоден, все еще верю, что мастерски продуманные, хорошо поставленные лекции замечательное преподавание и обучает опыт. Они по-прежнему имеют место, по крайней мере они лучше, потому что в Массачусетском технологическом институте мы только что построили великолепный, юродивый, вдохновляющий и дорогой объект по проекту Франка Гери, и ей-богу она имеет классы и лекционные залы в нем (помимо всего прочего). Но даже я признаю, что это хорошая сделка истины в том, что мой необыкновенный друг, Мюррей Гелл-Манн, любит говорить: "Мы должны перейти от мудреца на сцене к руководству на стороне." Студия преподавания, командные проекты, решая открытого состава проблема, экспериментального обучения, участия в исследованиях и философия CDIO (себе / дизайн / реализации / управлять) должны быть неотъемлемыми элементами инженерного образования. Два очевидных вещи изменились: теперь мы имеем информационные технологии, и у нас есть поколение MTV, поколение X, и за его пределами. Так что я полагаю, мы должны обеспечить глубокое изучение через мгновенное удовлетворение. Это звучит глупо для меня, но это, кажется, происходит! На самом деле, наше здание Фрэнк Гери о чем-то в этом роде. Прежде чем я перейду к роли информационных технологий в обучении инженера 2020, я хочу, чтобы связать интересный инцидент. Несколько лет назад два выделенных MIT квасцов, Алекс и Бритт Арделоф, дал очень щедрым дарам пальмовую Arbeloff фонд за выдающиеся достижения в области образования, который был вдохновлен их желанием понять и выгоду от роли информационных технологий в преподавание и обучение на жилой campus.We отмечается создание фонда с интенсивным, весь день, интерактивный форум по учебно в котором приняли участие большое количество наших самых инновационных и талантливых педагогов и широкий спектр студентов. В конце этого очень волнующий день, мы все смотрели друг на друга и поняли, что никто не действительно говорили о компьютерах. Несмотря на то, информационные технологии мощный реальностью, необходимы, быстро развивается, расширяя возможности инструмента, компьютеры не содержат суть преподавания и обучения, которые глубоко человеческой деятельности. Таким образом, мы должны держать наши средства и заканчивается прямо.

Информационные технологии, более или менее бумага и карандаш двадцать первого века. Для инженерных студентов 2020 года, она должна быть, как воздух, которым они дышат --- просто есть, которые будут использоваться, в средство, а не Интернет, и компьютеры могут сделать две вещи для инженерных школ. Во-первых, они могут посылать информацию наружу, за пределы кампуса границы. А во-вторых, они могут принести внешний мир на территории кампуса. Отправляя информацию, мы можем научить, или, еще лучше, обеспечить учебные материалы для учителей и учащихся по всему миру. Собрав мир, мы можем обогатить обучения, исследования и открытия для наших студентов. Информационные технологии могут также создавать учебные сообщества во времени и расстоянии. Это может осуществлять доступ, отображать, хранить и управлять непостижимые объемы информации: текст, изображения, видео и звука. Это может обеспечить средства проектирования и сложные моделирования. Кроме того, информационные технологии могут сжечь много денег. Чтобы уменьшить количество, мы должны воспользоваться тем, что Интернет и веб-делать лучше --- создания открытых сред и совместного использования ресурсов и интеллектуальной собственности между учреждениями. Цель инициативы Массачусетского технологического института OpenCourseWare, чтобы сделать основные учебные материалы для 2000 MIT курсов, доступных в Интернете для учителей и учащихся во всем мире, в любое время, бесплатно. И еще более удивительно форм образовательных обмена идут. Мой замечательный коллега Иисус дель Аламо, например, создала программу под названием ILAB, что позволяет эксперименты для запуска через Интернет. Он устанавливает ПК в условиях ограниченных ресурсов африканских университетов, которые позволят студентам войти в систему и работать сложных и дорогостоящих экспериментальных установок, физически расположенный в Массачусетском технологическом институте. OpenCourseWare и ILAB являются яркими примерами гиперувеличения глобального движения к открытым ресурсам для образования, научных материалов, исходящих в первую очередь из США и работающие в основном вдумчивым поддержке Фонда Меллона и Hewlett Foundation. Я думаю, что образовательная открытость и глобальный обмен, исходящий из Соединенных Штатов очень хорошее упражнение для публичной дипломатии; она способствует глобального общего блага в новых и признанных способов. Наш народ нуждается в этом в этот момент в своей истории. На мой взгляд, открытость создания глобальной мета-университет, трансцендентное, доступной расширение прав и возможностей, динамичный, коммунальной построены рамках веб-открытых материалов и платформ, на которых много высшего образования во всем мире могут быть либо построенных или усовершенствованных. Как компьютер Операционная система Linux с созданием новых знаний и обучения в каждом университете будет возведен усилиями отдельных лиц и групп по всему миру. Это будет быстро адаптироваться к изменяющимся стилям обучения студентов, которые выросли в вычислительном богатой среде. Но самые большие потенциальные победители, очевидно, в развивающихся странах.

2.6 Опасность Самодовольства

В последние 15 лет, количество инженерных и компьютерных наук BS предоставляется в Соединенных Штатах упали приблизительно от 110000 до минимума 88000, хотя в последнее время подскочили до 109 000 (NSB, 2006). Мы должны удвоить наши усилия, чтобы сделать наши инженерные школы и наша профессии привлекательным и в полной мере женщины настоящее время не в меньшинстве. Мы должны справедливо и полностью участвовать в нашей инженерной работе, с нашими способностями и нашим руководством. В эту глобальную эпоху знаний --- с его серьезной проблемой и больших возможностей --- мы должны улучшать возможности для вхождения в инженерные школы. И мы должны вложить больший вклад, чтобы заработать докторские стипендии в областях техники, которые могут привести к инновациям, и будут держать нас свободными, безопасными, здоровыми и процветающими в оживленной экономике. Соединенные Штаты ежегодно присуждает около 19480 докторских степеней в области науки и техники, номер, который остается практически постоянным в течение десяти лет. Китай сегодня награды более 7500 докторских степеней ежегодно в области науки и техники, поразительно увеличение 420 процентов в одно десятилетие. Статистика важны, но, на мой взгляд, глобальная задача в инженерной техники и инноваций лидерства культурной. В Азии сегодня, наука и техника "правило" для молодых людей. Эти горячие, увлекательные и уважаемых поля. В азиатских странах, машиностроение и наука понимается как путь вертикальной мобильности для людей и для наций. Эти страны голодны, и они не стыдятся, чтобы узнать все они могут от самых лучших в мире может предложить, а затем попытаться улучшить его --- и не будет, мы хотим, чтобы было иначе. Они понимают, конкуренции, и они быстро узнать о инновации. Соединенные Штаты все еще ясно мировой лидер в области науки и техники, но и всех врагов наша страна сталкивается, самодовольство, кого я боюсь больше всего. Мы можем быть первыми, избавившимися от нашего национального самодовольства. Комитет национальных академий "на процветают в глобальной экономике в XXI веке выпустила свой доклад, рост выше Gathering Storm: Энергетический и использования Америку Ярче экономическое будущее (NRC, 2006). В настоящем докладе рассматриваются федерального повестку дня для улучшения K-12-научного и математического образования, укрепления нашей приверженности к долгосрочному фундаментальных исследований, и сделать Соединенные Штаты лучшее место в мире для изучения, проведения исследований и инноваций. Совет по рамочной конкурентоспособности документа, инновации Америка (2004), предшествовало этому отчет. Основываясь на этих и других национальных исследований, президент Соединенных Штатов, в его 2006 государство союза Адрес, предложил американской инициативы конкурентоспособности начать строительство импульс для науки, образования и инновационной повестки дня (DPC и OSTP, 2006). Будем надеяться, что Конгресс будет конвертировать эти срочные повестки дня в сильных, хорошо финансируемых программ.

Вывод

Как я уже сказал ранее, моя основная рекомендация относительно инженерного образования является то, что делает университеты и инженерные школы интересном, креативным, приключенческим, строгим, требовательным. Как мы разрабатываем концепцию новой программы и новой педагогики и попытаться привлечь и заинтересовать студентов в наноразмерные науки, больших и сложных систем, разработки продуктов, устойчивости и реалий бизнеса, мы должны сопротивляться искушению толпы гуманитарный науки, искусства и социальные науки, из учебной программы. Мое дело, ссылавшееся на встрече американских и китайских президентов университетов было продемонстрировано ключевой ролью этих субъектов в США инженерного образования. В связи с этим, мы отличаемся от большей части остального мира. Я считаю, что гуманитарные науки, искусство и гуманитарные науки имеют важное значение для творческого, исследовательского, открытый окружающей среды и духа, необходимого для обучения инженера 2020. Американские исследовательские университеты, с их интеграцией обучения, открытий и делать, может по-прежнему обеспечивают наилучшие условия для обучения инженеров ... если мы поддерживаем, поддерживать и бросить им вызов. Они должны сохранять свое фундаментальное строгость и дисциплину, но и предоставить возможности для как много студентов, как можно участвовать в научно-исследовательских групп, выполняющих интересную работу в промышленности, а также получить существенную профессиональный опыт в других странах.

Мой секрет желание, которое, я надеюсь, играть на шкале времени следующих 15 лет или около того, то, что когнитивной нейронауки догонит информационных технологий и дать нам более глубокое понимание природы экспериментального обучения --- настоящая наука о обучении. Тогда мы могли бы видеть квантовый скачок, истинное преобразование в сфере образования. В то же время, мы должны следить за тем, что лучшие и умнейшие молодые американские мужчины и женщины стали нашими студентам и, следовательно, станут инженерами 2020 года и за его пределами. Мы просто не можем позволить себе потерпеть это.

Приложение

EngineeringfortheDevelopingWorld

21 Century Innovations

By Eugene S. Meieran, Senior Intel Fellow at Intel Corp. in Chandler, Ariz.
Here is a brief history of my trying to generate a list of remarkable technology challenges for the 21st century, to be presented to the National Academy of Engineering in 2101, by the first person (a Purdue graduate, of course) to step onto the surface of Mars.

I decided to create this list after listening to Neil Armstrong give a presentation on this topic of the 20th Century Great Innovations, followed by publication of the book, " A Century of Innovation ". I thought it was such an impressive list and book that I decided to make a list for the 21st century, based on the same criteria; technology that significantly benefits human society. Incidentally, I have purchased and given away maybe 50 of these books, as prizes for innovation, for recognition of innovation talks and presentations, etc. It is a fabulous book!

Three things impressed me about the 20th century list:
1. The benefits were largely universal, affecting people across the globe and at all economic levels (even if large groups of people were unable to reap these benefits).
2. The technologies were diverse and depended on the timely parallel accomplishments of science, particularly quantum theory, nuclear physics and relativity, along with the outstanding achievements in mathematics and medicine.
3. The devices that enabled all these innovations, telephones, airplanes, computers power plants, automobiles, generators, motors, etc., were made in such quantity and quality that they were affordable by large numbers of people, thus making them relatively universally available. Their development and exploitation depended for the most part on the economic wealth generated by the capital assets devoted to their manufacture and distribution; oil wells, iron ore mines, factories, ship and railroads, etc.

So I developed my first list, unranked (the 20th century list , given below, was ranked in order of benefit to society over the 100 years of the 20th century).

20th Century Innovation Topics

1. Electrification
2. Automobile
3. Airplane
4. Water supply and distribution
5. Electronics
6. Radio and television
7. Agricultural mechanization
8. Computers
9. Telephone
10. Air conditioning/refrigeration
11. Interstate highways
12. Space flight
13. Internet
14. Imaging
15. Household appliances
16. Health technologies
17. Petrochemical technology
18. Laser and fiber optics
19. Nuclear technologies
20. High-performance materials

I used this list in my talks about innovation, at universities, conferences, industrial seminars, etc. The list was revised as people made suggestions, and sub-topics being a little more granular in content were added. I"ve given varieties of this talk at Purdue, Malaysia, MIT, Kansas State, various universities in China, in Israel, as well as at several major professional conferences. These talks are available if one wants a copy.

Eventually, I presented this list to what we call an Industrial Fellows Forum in November 2006; a forum made up of Fellows and Fellow program managers, representing about 27 industrial concerns and represented by 45 Fellows/program managers. We then edited the list, added more sub-topics and voted on the list, in terms of TOP, MIDDLE and BOTTOM innovative domains, although realizing that even the BOTTOM topics had much merit in a list of 21 topics for the 21st century (rather than 20 topics for the 20th century. We actually have 22 topics; when all the votes are in, we will list the top 21 in priority order.

Personally, I see some topics that currently are low on the list, which follows, that seem to me to be too low: AI and robotics, Space Exploration, Preservation of History and Species, for example. But the list is prioritized in voting order.

In parallel to the 20th century list, there are some obvious relationships. For example, the 20th century list depended on the providing of cheap power through electrification, capital assets such as factories, mines, oil wells and refineries, to be impactful; the 21st century list seems to be dependent on providing knowledge resources through the Internet, and computers and communication devices, to be impactful (eg, weather prediction and control, traffic and logistics, terrorism and security, etc., all depend on availability of vast sources of knowledge and rapid dissemination of this knowledge to the right, connected people). So as the 20th century was dominated by physical capital and lots of physical objects, the 21st century will be dominated by intellectual capital and lots of virtual objects.

Of course, this list will be wrong; had the 20th century list been created in 1907, the automobile, airplane, telephone, even nuclear power, might have been envisioned as important, but certainly the Internet, the computer and many appliances would not have been even thought of. So my list is likely to be wrong; who knows what magic will be developed in 2069 that will be earth-shattering in its ability to improve the quality of life throughout the world!

But the list is what it is, and is given below, in priority order.

3.3 21st Century Innovation Topics

1. Energy conservation
2. Resource protection
3. Food and water production and distribution
4. Waste management
5. Education and learning
6. Medicine and prolonging life
7. Security and counter-terrorism
8. New technology
9. Genetics and cloning
10. Global communication
11. Traffic and population logistics
12. Knowledge sharing
13. Integrated electronic environment
14. Globalization
15. AI, interfaces and robotics
16. Weather prediction and control
17. Sustainable development
18. Entertainment
19. Space exploration
20. "Virtualization" and VR
21. Preservation of history
22. Preservation of species

(I have sub-topics for each; for example, resource protection includes gas, liquid, solid, radioactive, hazardous, etc. components. And each of these sub-topics can be further subdivided, to specifically identifiable programs. I have intended to do this in further iterations of the list).

Educating Engineers for 2020 and Beyond

By Charles M. Vest, President Emeritus, Massachusetts Institute of Technology, and an NAE member. This article is based on a talk given on October 10, 2005, at the NAE Annual Meeting.

Engineering educators must tap into students" passion, curiosity, engagement, and dreams. When I look back over my 35-plus years as an engineering educator, I realize that many things have changed remarkably, but others seem not to have changed at all. Issues that have been with us for the past 35 years include: how to make the freshman year more exciting; how to communicate what engineers actually do; how to improve the writing and communication skills of engineering graduates; how to bring the richness of American diversity into the engineering workforce; how to give students a basic understanding of business processes; and how to get students to think about professional ethics and social responsibility. But for the most part, things have changed in astounding ways. We have moved from slide rules to calculators to PCs to wireless laptops. Just think of all that implies.

Looking ahead to 2020, about 15 years, and setting goals should be a "piece of cake." But to gain some perspective, look back about 15 years, and think about what was not going on in 1990. There was no World Wide Web. Cell phones and wireless communication were in the embryonic stage. The big challenge was the inability of the American manufacturing sector to compete in world markets; Japan was about to bury us economically. The human genome had not been sequenced. There were no carbon nanotubes. Buckminster Fullerines had been around for about five years. We hadn"t even begun to inflate the dot-com bubble, let alone watch it burst. And terrorism was something that happened in other parts of the world. So predicting the future, or even setting meaningful goals, is risky, even on a scale of a mere 15 years. Years ago, I read that Gerard O"Neil of Princeton made a study of predictions of the future and found one simple constant --- we always underestimate the rate of technological change and overestimate the rate of social change (O"Neil, 1981). That is an important lesson for engineering educators. We educate and train the men and women who drive technological change, but we sometimes forget that they must work in a developing social, economic, and political context.

Opportunity and Challenge

I envy the next generation of engineering students because this is the most exciting period in human history for science and engineering. Exponential advances in knowledge, instrumentation, communication, and computational capabilities have created mind-boggling possibilities, and students are cutting across traditional disciplinary boundaries in unprecedented ways. Indeed, the distinction between science and engineering in some domains has been blurred to extinction, which raises some serious issues for engineering education.

As we think about the challenges ahead, it is important to remember that students are driven by passion, curiosity, engagement, and dreams.Although we cannot know exactly what they should be taught, we can focus on the environment in which they learn and the forces, ideas, inspirations, and empowering situations to which they are exposed.Despite our best efforts to plan their education, however, to a large extent we simply wind them up, step back, and watch the amazing things they do. In the long run, making universities and engineering schools exciting, creative, adventurous, rigorous, demanding, and empowering milieus is more important than specifying curricular details. In fact, that is my primary message.

Globalization
When we look to engineering in 2020 and beyond, we have to ask basic questions about future engineers --- who they will be, what they will do, where they will do it, why they will do it, and what this implies for engineering education in the United States and elsewhere. In the future, American engineers will constitute a smaller and smaller fraction of the profession, as more and more engineers are educated and work in other nations, especially in Asia and South Asia. In the future, all engineers will practice in national settings and in global corporations, including corporations with headquarters in the United States. They will see engineering as an exciting career, a personal upward path, and a way to affect local economic well-being. Universities around the world, especially in Asia and South Asia, are becoming increasingly utilitarian, focusing on advancing economies and cutting-edge research. I am reminded of a two-day meeting at Harvard six or seven years ago of a delegation of presidents of American universities and the presidents of seven Chinese universities that had been chosen to be developed into world-class research universities.Among the Americans were a Renaissance scholar, an economist, a political scientist, a linguist, a mechanical engineer, and, I believe, a lawyer. Among the Chinese university presidents were six physicists and one engineer who had become a computer scientist. I tell this story to illustrate the tectonic changes taking place in the way engineers are being produced and in where engineering and research and development (R&D) are being done.

From the US perspective, globalization is not a choice, but a reality. To compete in world markets in the so-called knowledge age, we cannot depend on geography, natural resources, cheap labor, or military might.We can only thrive on brainpower, organization, and innovation. Even agriculture, the one area in which the United States has traditionally been the low-cost producer, is undergoing a revolution that depends on information technology and biotechnology, that is, brainpower and innovation. To succeed, we must do two things: (1) discover new scientific knowledge and technological potential through research and (2) drive high-end, sophisticated technology faster and better than anyone else.We must make new discoveries, innovate continually, and support the most sophisticated industries. We must also continue to bring new products and services to market faster and better than anyone else, and we must design, produce, and deliver to serve world markets. We must recognize that there are natural global flows in industry, that, the manufacture of many goods will inevitably move from country to country according to their state of development. Manufacturing may start in the United States, then move to Taiwan, then to Korea, and then to China or India. These megashifts will occur faster and faster and will pose enormous challenges to our nation. Our companies already know this, but it often seems that the public and the body politick are still largely in denial of this reality --- a very dangerous situation. If we continue to deny the realities of globalization or, worse yet, retreat into protectionism, then we won’t do the very things that will enable us to lead and benefit from this brave new world.

Meeting these challenges will require an accelerated commitment to engineering research and education. Research universities and their engineering schools will have to do many things simultaneously: advance the frontiers of fundamental science and technology; advance interdisciplinary work and learning; develop a new, broad approach to engineering systems; focus on technologies that address the most important problems facing the world; and recognize the global nature of all things technological.

Scale and Complexity

There are two frontiers of engineering, each of which has to do with scale and each of which is associated with increasing complexity. One frontier has to do with smaller and smaller spatial scales and faster and faster time scales, the world of so-called bio/nano/info. This frontier, which has to do with the melding of physical, life, and information sciences, offers stunning, unexplored possibilities, and natural forces of this frontier compel faculty and students to work across traditional disciplinary boundaries. This frontier meets the criterion of inspiring and exciting students. And out of this world will come products and processes that will drive a new round of entrepreneurship based on things you can drop on your toe and feel --- real products that meet the real needs of real people.

The other frontier has to do with larger and larger systems of great complexity and, generally, of great importance to society. This is the world of energy, environment, food, manufacturing, product development, logistics, and communications. This frontier addresses some of the most daunting challenges to the future of the world. If we do our jobs right, these challenges will also resonate with our students.

New Systems Engineering

I first heard the term “systems engineering” as a graduate student in a seminar about the Vanguard missile --- the United States’ first, ill-fated attempt to counter Sputnik by putting a grapefruit-sized satellite into space. An embarrassing number of Vanguards started to climb and then blew up, which Soviet Premier Nikita Khrushchev found amusing. In fact, the Vanguard rocket was assembled from excellent components, but it was designed with insufficient knowledge of how the components would interface with each other. As a result, heat, electrical fields, and so on, played havoc with them. The system needed to be engineered. I found this very interesting, but then, like most students of that era, I pursued a career in engineering science. Today, many of our colleagues believe we should develop a new field of systems engineering and that it should be central to engineering education in the decades ahead. In 1998, MIT established an Engineering Systems Division, which reflected a growing awareness of the social and intellectual importance of complex engineered systems. At the time, a large number of faculty members in the School of Engineering and other schools at MIT were already engaged in research on engineering systems, and MIT had launched some important educational initiatives at the master’s and doctoral levels. The Engineering Systems Division, which provides administrative and programmatic coherence for these activities, is intended to stimulate further development.

MIT, of course, is famous for spearheading “engineering science,” which revolutionized engineering in the post-World War II era. In fact, in my view, the pivotal moment in MIT’s history was when President Karl Compton realized that we could not be a great engineering institution if we did not also have great science. This realization started the institution on a path that ultimately led to the engineering science revolution. Another pivotal moment in MIT’s history occurred half a century ago when a faculty commission (headed by Warren K. Lewis) considering the nature of our educational programs told us we had to develop strong programs in the humanities and social sciences (Committee on Educational Survey, 1949). Perhaps that set us on a path toward the twenty-first-century view of engineering systems, which surely are not based solely on physics and chemistry. Engineers of today and tomorrow must be prepared to conceive and direct projects of enormous complexity that require a highly integrative view of engineering systems. Academics led the way in engineering science, but I don’t think we have led the way in systems engineering. In fact, as we observe developments in industry, government, and society, we are asking what in the world we should teach our students. We need to establish a proper intellectual framework within which to study, understand, and develop large, complex engineered systems. As Wm. A. Wulf (2004) has warned us, we work every day with systems so complex that we cannot know all of their possible end states. Under those circumstances, how can we ensure that they are safe, reliable, and resilient? In other words, how can we practice engineering? Something exciting is happening, however, and it comes none too soon.Biologists and neuroscientists are suddenly rediscovering the full glory and immense complexity of even the simplest living systems. Engineers and computer scientists are suddenly as indispensable to research in the life sciences as the most brilliant reductionist biologists. The language in the life sciences today is about circuits, networks, and pathways. It also is fascinating to participate in discussions of the role of science and biology in R&D on homeland security, or, more generally, on antiterrorism, which I think of as the “Mother of All Systems Problems.”Designing systematic strategies to protect against terrorism has about as much in common with protecting ourselves from the Soviet threat of just a few years ago as it does with strategizing against eighteenth-century British troops marching toward us in orderly file. Here’s another example of systems engineering. Consider what IBM vice president for research, Paul Horn, is thinking about these days. His company and his industry, which produce the ultimate fruit of the engineering science revolution (ie, computers), are morphing into a new services sector --- financial services, manufacturing services, McDonald’s hamburger services. Paul Horn (2005) is asking himself if a services science is about to emerge. If a new discipline does appear, it will be a subset of the new systems engineering.

An even greater, and ultimately more important, systems problem than homeland security is the “sustainable development” of human societies on this system of ultimate complexity and fragility we call Earth. In Europe, sustainable development, ill defined though it may be, is part of the everyday thinking of industry and politicians and a common element in political rhetoric --- and rhetoric is a start. I am troubled that it barely appears on the radar screen in US politics. Nevertheless, sustainable development must be on our agenda for preparing future engineers. I believe energy is the key, the sine qua non, to sustainable development, but I fear that we risk becoming a “can’t do” nation with respect to innovation rather than continuing in the great American “can do” tradition.The federal government has underinvested in engineering and physical sciences, and only nibbled around the edges of long-term energy supply and distribution problems. As a result, we have marginalized the field from the perspective of many bright young men and women. It seems to me that we are in a situation similar to the one we faced in the 1980s when our historically dominant manufacturing sector had become fat, sassy, and then, suddenly, uncompetitive.

We need to recharge corporate entrepreneurial and academic R&D, as well as our curricula in energy. We need to make energy an exciting, well supported, dynamic field that attracts the best and brightest young men and women and gives them opportunities to contribute and to innovate.We made this transition in manufacturing, design, and product development after being knocked down by the Japanese, and we can do it now in the domain of energy, environment, and sustainability. But the federal government and industry must kick start the change.

Delivery and Pedagogy

So far, I have suggested that engineering students prepared for 2020 and beyond must be excited by their freshman year; must have an understanding of what engineers actually do; must write and communicate well; must appreciate and draw on the richness of American diversity; must think clearly about ethics and social responsibility; must be adept at product development and high-quality manufacturing; must know how to merge the physical, life, and information sciences when working at the micro- and nanoscales; and must know how to conceive, design, and operate engineering systems of great complexity. They must also work within a framework of sustainable development, be creative and innovative, understand business and organizations, and be prepared to live and work as global citizens. That is a tall order . . . perhaps even an impossible order.

But is it really? I meet kids in the hallways of MIT (and I am sure the same would be true at other universities) who can do all of these things --- and more. So we must keep our sights high. But how are we going to accomplish all this teaching and learning? What has stayed constant, and what needs to be changed?

One constant is the need for a sound basis in science, engineering principles, and analytical capabilities. In my view, a strong grounding in the fundamentals is still the most important thing we provide. I am so old-fashioned I still believe that masterfully conceived, well delivered lectures are wonderful teaching and learning experiences. They still have their place . . . at least they better have, because at MIT we just built a magnificent, whacky, inspirational, and expensive building designed by Frank Gehry, and --- by golly --- it has classrooms and lecture halls in it (among other things). But even I admit there is a good deal of truth in what my extraordinary friend, Murray Gell-Mann, likes to say: "We need to move from the sage on the stage to the guide on the side." Studio teaching, team projects, open-ended problem solving, experiential learning, engagement in research, and the philosophy of CDIO (conceive/design/implement/operate) should be integral elements of engineering education. Two obvious things have changed: we now have information technology, and we have the MTV generation, Generation X, and beyond. So I suppose we should provide deep learning through instant gratification. It sounds oxymoronic to me, but it seems to be happening! Actually, our Frank Gehry building is about something like that. Before I turn to the role of information technology in educating the engineer of 2020, I want to relate an interesting incident. A few years ago, two dedicated MIT alums, Alex and Britt d"Arbeloff, gave a very generous endowment, the d"Arbeloff Fund for Excellence in Education, which was inspired by their desire to understand and capitalize on the role of information technology in teaching and learning on a residential campus.We celebrated the establishment of the fund with an intense, day-long, interactive forum on teaching that brought together a large number of our most innovative and talented teachers and a wide range of students.

At the end of that very exciting day, we all looked at each other and realized that nobody had actually talked about computers. Even though information technology is a powerful reality, an indispensable, rapidly developing, empowering tool, computers do not contain the essence of teaching and learning, which are deeply human activities. So we have to keep our means and ends straight.

Information technology is more or less the paper and pencil of the twenty-first century. For engineering students of 2020, it should be like the air they breathe --- simply there to be used, a means, not an end.The Internet, World Wide Web, and computers can do two things for engineering schools. First, they can send information outward, beyond the campus boundary. And second, they can bring the external world to the campus. By sending information out, we can teach, or, better yet, provide teaching materials to teachers and learners all over the world. By bringing the world in, we can enrich learning, exploration, and discovery for our students. Information technology can also create learning communities across time and distance. It can access, display, store, and manipulate unfathomable amounts of information: text, images, video, and sound. It can provide design tools and sophisticated simulations. In addition, information technology can burn up a lot of money. To reduce the amount, we should take advantage of what the Internet and Web do best --- create open environments and share resources and intellectual property across institutions. The goal of MIT"s OpenCourseWare initiative is to make the basic teaching materials for 2,000 MIT courses available on the Web to teachers and learners everywhere, at any time, free of charge. And even more amazing forms of educational sharing are coming. My remarkable colleague Jesus del Alamo, for example, has established a program called iLab that allows experiments to be run via the Web. He is installing PCs in under-resourced African universities that enable students to log on and operate sophisticated and expensive experimental equipment that is physically located at MIT. OpenCourseWare and iLab are prime examples of a snowballing global movement toward open resources for education and for scholarly materials emanating initially from the United States and fueled largely by thoughtful support from the Mellon Foundation and the Hewlett Foundation. I think educational openness and global sharing emanating from the United States is a very good exercise in public diplomacy; it contributes to the global common good in new and recognized ways. Our nation needs this at this moment in its history. In my view, openness is creating a global meta-university, a transcendent, accessible, empowering, dynamic, communally constructed framework of Web-based open materials and platforms on which much of higher education worldwide can be either constructed or enhanced. Like the computer operating system LINUX, knowledge creation and teaching at each university will be elevated by the efforts of individuals and groups all over the world. It will rapidly adapt to the changing learning styles of students who have grown up in a computationally rich environment. But the biggest potential winners are clearly in developing nations.

Danger of Complacency

In the past 15 years, the number of engineering and computer science BS degrees granted in the United States dropped from about 110,000 to a low of 88,000, although it has recently rebounded to about 109,000 (NSB, 2006). We must double and redouble our efforts to make our engineering schools and our profession attractive and fully engaging for women and for currently under-involved minorities. We need equity and full participation in our engineering workforce, our faculties, and our leadership. In this global knowledge age --- with its serious problems and great opportunities --- we need the best and brightest to enter engineering schools. And we need a larger percentage of them to earn Ph.Ds in areas of engineering that can lead to innovations that will keep us free, secure, healthy, and thriving within a vibrant economy. We all know the statistical trends. The United States awards about 220,000 first degrees in science and engineering. China awards almost the same number, about 350,000 first degrees in science and engineering, having grown by almost 120 percent in the past decade. In 2002, Asian countries awarded 635,700 first engineering degrees, European countries awarded 369,700, and North America awarded 122,400.

The United States annually awards about 19,480 doctoral degrees in science and engineering, a number that has remained essentially constant for a decade. China today awards more than 7,500 doctoral degrees annually in science and engineering, an astounding 420 percent increase in one decade. Statistics are important, but, in my view, the global challenge in engineering technology and innovation leadership is cultural. In Asia today, science and engineering "rule" for young people. These are hot, exciting, and respected fields. In Asian countries, engineering and science are understood to be the path of upward mobility for individuals and for nations. These countries are hungry, and they are not ashamed to learn all they can from the very best the world has to offer and then try to improve on it --- nor would we want it any other way. They understand competition, and they are learning rapidly about innovation. The United States is still the clear world leader in science and technology, but of all the enemies our country faces, complacency is the one I fear the most.

We may be beginning to shake off our national complacency, however.Last fall, the National Academies" Committee on Prospering in the Global Economy of the Twenty-First Century released its report, Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future (NRC, 2006). This report outlines a federal agenda to improve K-12 science and mathematics education, strengthen our commitment to long-term basic research, and make the United States the best place in the world to study, do research, and innovate. The Council on Competitiveness framework document, Innovate America (2004), preceded this report. Building on these and other national studies, the president of the United States, in his 2006 State of the Union Address, proposed an American Competitiveness Initiative to begin building momentum for a science, education, and innovation agenda (DPC and OSTP, 2006). Hopefully, Congress will convert these urgent agendas into strong, well-funded programs.

Conclusion

As I said earlier, my primary advice regarding engineering education is that making universities and engineering schools exciting, creative, adventurous, rigorous, demanding, and empowering milieus is more important than specifying curricular details. As we develop the concept of a new curriculum and new pedagogy and try to attract and interest students in nanoscale science, large complex systems, product development, sustainability, and business realities, we must resist the temptation to crowd the humanities, arts, and social sciences out of the curriculum. The point of my referring to the meeting of American and Chinese university presidents was to demonstrate the integral role of these subjects in US engineering education. In this respect, we are different from much of the rest of the world. I believe the humanities, arts, and social sciences are essential to the creative, explorative, open-minded environment and spirit necessary to educate the engineer of 2020. American research universities, with their integration of learning, discovery, and doing, can still provide the best environment for educating engineers... if we support, sustain, and challenge them. They must retain their fundamental rigor and discipline but also provide opportunities for as many undergraduates as possible to participate in research teams, perform challenging work in industry, and gain substantive professional experience in other countries.

My secret desire, which I hope will play out on the timescale of the next 15 years or so, is that cognitive neuroscience will catch up with information technology and give us a deeper understanding of the nature of experiential learning --- a real science of learning. Then we might see a quantum leap, a true transformation in education. In the meantime, we must see to it that the best and brightest young American men and women become our students and, therefore, become the engineers of 2020 and beyond. We simply cannot afford to fail.