Nationale Trends

Die Darstellung ist als Momentaufnahme mit einer gewissen Zukunftsausrichtung zu verstehen, da für die volkswirtschaftliche Bedeutung sowohl der Umsatz für das Jahr 2021 als auch das zukünftige Marktpotenzial einer Technologie berücksichtigt wird. Es handelt sich dabei um den Umsatz, den in der Schweiz ansässige Unternehmen mit der jeweiligen Technologie in Form von Produkten oder Dienstleistungen weltweit erwirtschaften. Ebenfalls berücksichtigt ist der Umsatz, der mit Montage oder Service von importierten Produkten hierzulande erzielt wird. Der Wert auf der vertikalen Achse – die Forschungskompetenz in der Schweiz – bildet die Qualität und Vielfalt der akademischen und industriellen Forschung in der Schweiz ab.

Neue Technologien

Die Technologien in der Quadrantendarstellung werden alle zwei Jahre in Bezug auf ihre technologische Reife (den sogenannten Technology Readiness Level, TRL) neu bewertet. Für die Ausgabe 2023 des Technology Outlook wurden insgesamt 31 Technologien identifiziert, welche die definierten Kriterien erfüllen (siehe Methodik): 26 aus dem Technology Outlook 2021 und fünf Technologien, die im Früherkennungsprozess der SATW als relevant eingestuft wurden und neu in der Quadrantendarstellung und unter Technologien im Fokus erscheinen. Es sind dies Bioinspiration und Biointegration, CO2-armer Beton, nachhaltige Kleb- und Dichtstoffe, Negativemissionstechnologien sowie photonisch integrierte Schaltungen. Building Information Modeling erscheint neu unter Technologien im Fokus, aber nicht in der Quadrantendarstellung, da sich keine Umsatzzahlen erheben lassen.

Schätzen Expert:innen eine Technologie am Übergang zur Produktreife ein (siehe Methodik), wird sie im Technology Outlook mit seinem zukunftsgerichteten Fokus nicht mehr aufgeführt. Von den Technologien, die im Technology Outlook 2021 bearbeitet wurden, trifft dies auf alternative Antriebssysteme, kollaborative Robotik, medizinische Wearables, mobile Roboter, die Internetarchitektur SCION, Optical Space Communication, photonische Fertigung, das Recycling von seltenen Erden und Smart Grids zu. Diese Themen werden im Technology Outlook 2023 nicht mehr bearbeitet. Die beiden Technologien aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz, Analyse von Big Data und maschinelles Lernen, wie auch Verfahren und Anwendungen der additiven Fertigung und Technologien zur Energiespeicherung werden in der aktuellen Ausgabe des Technology Outlook als Showcases präsentiert und nicht mehr in der Quadrantendarstellung aufgeführt.

Zehn der 31 Technologien in der Quadrantendarstellung werden dem Forschungsfeld Digitale Welt zugeordnet, sechs dem Forschungsfeld Energie und Umwelt, sechs dem Forschungsfeld Fertigungsverfahren und Materialien sowie neun dem Forschungsfeld Life Sciences.

Stars, Selbstläufer, Nischen und Hoffnungsträger

Die Technologien im Quadranten oben rechts sind die Stars, reife Top-Technologien. Die Schweizer Forschung beschäftigt sich intensiv mit diesen Technologien und ihre volkswirtschaftliche Bedeutung ist hoch. Diese Technologien bescheren der Schweiz hohe Umsätze und generieren Arbeitsplätze. Dass diese Technologien dennoch im Technology Outlook behandelt werden, liegt daran, dass es Anwendungen gibt, die schon sehr weit sind. Andere Anwendungen befinden sich, gemessen am Potenzial, noch immer in Entwicklung. Entsprechend besteht eine ausgezeichnete Basis für eine positive Zukunft und die resultierenden Chancen sollten genutzt werden. Die Unternehmen und Forschungsinstitute, die sich mit Technologien in diesem Top-Quadranten beschäftigen, müssen die gegenwärtigen Entwicklungen genau beobachten, zukünftige Bewegungen antizipieren und das erarbeitete Wissen nutzen, um neue Geschäftsfelder zu erschliessen. Nur so bleiben sie am Puls der Zeit und verpassen sich anbahnende Entwicklungen nicht.

Für die Technologien im Quadranten unten rechts ist die Forschung in der Schweiz nicht stark ausgeprägt ist, aber trotzdem wird mit ihnen ein hoher Umsatz generiert. Diese Technologien sind momentan Selbstläufer. Es handelt sich um reife, gut etablierte Technologien, die sich derzeit nur langsam entwickeln. Dieser Zustand könnte sich aber auch ändern. Wichtig ist, dass die weitere Entwicklung dieser Technologien genau beobachtet wird. Investitionen in Aus- und Weiterbildung sowie in Grundlagen- und angewandte Forschung könnten sich auszahlen.

Im Quadranten oben links befinden sich Technologien, die als aufwendige Nischen angesehen werden können. Deren Bedeutung muss kritisch hinterfragt werden: Der Forschungsaufwand ist hoch, die volkswirtschaftliche Bedeutung allerdings eher gering. Es stellen sich Fragen nach dem Return on Investment und dem Zukunftspotenzial. Es gilt, die internationale Vermarktung zu verbessern, neue Geschäftsfelder zu erschliessen und Optimierungen in den Fertigungsprozessen anzustreben, um die Produktionskosten zu senken und den Umsatz zu steigern. Auch scheint eine Förderung der angewandten Forschung sinnvoll.

Im Quadranten unten links findet sich die grosse Gruppe der technologischen Hoffnungsträger. Die volkswirtschaftliche Bedeutung ist noch gering, die Forschungsintensität allerdings auch. Der Markt ist offensichtlich noch nicht reif. Dieser Quadrant ist die Eintrittspforte für alle aufkeimenden Technologien. Die Zukunft wird zeigen, ob es sich dabei um aufgehende Sterne oder eher um Ladenhüter handelt. Es ist deshalb wichtig, die Entwicklung dieser Technologien genau zu verfolgen und zu analysieren wie auch das internationale Marktpotenzial zu bestimmen. Zur Förderung dieser Technologien scheinen Vernetzung der akademischen und industriellen Partner:innen, Aufbau von Austauschplattformen und förderliche unternehmerische Rahmenbedingungen sinnvoll.

Von den Technologien in der Ausgabe 2023 des Technology Outlook gehören sechs in den Quadranten der Stars, neun zu den Selbstläufern, vier zu den Nischen und zwölf werden als Hoffnungsträger eingestuft. Die Technologien, die 2023 erstmals vorgestellt werden, sind bei den Hoffnungsträgern, Nischen und Selbstläufern angesiedelt. Es wird interessant sein zu sehen, wie sich die Technologien bis zur nächsten Ausgabe 2025 entwickeln werden.

Positionsänderungen in der Quadrantendarstellung

Von den 37 Technologien, die in der ersten Version der Quadrantendarstellung (Ausgabe 2019) abgebildet wurden, sind 19 auch in der Quadrantendarstellung dieser Ausgabe (Stand: 2023) vertreten. Es ist interessant zu vergleichen, wie sich ihre Position in den vier Jahren zwischen den beiden Publikationen verändert hat. Wurden aus den Hoffnungsträgern Selbstläufer oder sogar Stars? Konnten sich technologische Nischen in ihrer volkswirtschaftlichen Bedeutung weiterentwickeln? Gibt es Technologien, deren Bedeutung für die Schweiz abgenommen hat?

Für einige der Technologien wie Connected Machines oder funktionale Fasern (siehe Beitrag Faseroptische Sensoren) ist die beobachtete Positionsänderung auf eine Neuausrichtung des Beitrags zurückzuführen, etwa durch einen enger oder weiter gefassten Fokus. Die Position einer kleinen Zahl von Technologien wie Bioplastik, Geothermie, nachhaltige Lebensmittelproduktion und Roboterchirurgie blieb – betrachtet über den ganzen Zeitraum – relativ konstant. Für die restlichen Technologien sind teils markante Positionsänderungen sichtbar, die in der Tabelle zusammengefasst sind. Die Technologien werden dabei alphabetisch aufgeführt.

Die Tabelle zeigt, wie sich die Position der 14 aufgeführten Technologien in der Quadrantendarstellung zwischen 2019 und 2023 verändert hat. Angegeben ist jeweils der Unterschied zwischen den Werten für die volkswirtschaftliche Bedeutung 2023 und 2019 (horizontale Achse) respektive zwischen den Werten für die Forschungskompetenz 2023 und 2019 (vertikale Achse). Ein positiver Unterschied auf der horizontalen Achse bedeutet eine Verschiebung nach rechts, eine positive Veränderung auf der vertikalen Achse eine Positionsänderung nach oben. Die hinterste beiden Spalte zeigen an, ob die Positionsänderung dazu geführt hat, dass die Technologie 2023 in einem anderen Quadranten eingestuft ist als 2019. 

Vier Grössen werden für die volkswirtschaftliche Bedeutung einer Technologie erhoben (siehe Methodik): der Umsatz, den in der Schweiz ansässige Unternehmen weltweit erwirtschaften; das Marktpotenzial in den kommenden Jahren; die rechtlich-regulatorischen Rahmenbedingungen in der Schweiz; und die Akzeptanz in der Gesellschaft. Diese Grössen werden zu einem Gesamtwert verrechnet, wobei ihre Gewichtung unterschiedlich ist: Der Umsatz ist der Hauptfaktor; das Marktpotenzial, die Rahmenbedingungen und der Einfluss der Gesellschaft wirken als Einflussgrössen geringerer Stärke. Wegen der unterschiedlichen Gewichtung der Grössen resultiert eine Positionsänderung nach rechts mehrheitlich aus einer Umsatzsteigerung, d. h. aus intensivierten industriellen Aktivitäten. Demnach sind Veränderungen in der volkswirtschaftlichen Bedeutung einer Technologie industriell getrieben. Die Technologien weisen teils starke Verschiebungen nach rechts auf: Die Position von Quanten- und Postquantenkryptografie hat sich um 4,9 Punkte verschoben, diejenige von alternativen Proteinquellen um 4,6 und von Point-of-Care-Testing um 3,9 Punkte. Einzig für den digitalen Zwilling (-2,5 Punkte) und die autonomen Fahrzeuge (-1,4 Punkte) ist eine Abnahme der volkswirtschaftlichen Bedeutung zu beobachten, welche im Fall der autonomen Fahrzeuge auch auf eine Rückstufung des Marktpotenzials zurückzuführen ist.

Ebenfalls vier Grössen fliessen in die Berechnung der Forschungskompetenz in der Schweiz ein: die Anzahl der akademischen Forschungsgruppen in der Schweiz zum Thema; die Kompetenz dieser Forschungsgruppen im internationalen Vergleich; die Anzahl Firmen in der Schweiz mit Forschung und Entwicklung zum Thema; und die Kompetenz dieser Firmen im internationalen Umfeld. Wie für die horizontale Achse werden die vier Grössen zu einem Gesamtwert verrechnet, wobei die Anzahl der Forschungsgruppen und die Anzahl der Firmen die beiden Hauptfaktoren sind und die Kompetenz der Forschungsgruppen und diejenige der Firmen als Einflussgrössen geringerer Stärke wirken. Eine Positionsänderung nach oben resultiert primär entweder aus einer Zunahme bei der Anzahl akademischer Forschungsgruppen, aus einer höheren Zahl industrieller Forschungsgruppen oder aus einer Kombination aus beidem. Einzig bei Point-of-Care-Testing und Quanten- und Postquantenkryptografie erklärt sich die Zunahme der Forschungskompetenz mit einer erhöhten Anzahl akademischer Forschungsgruppen; bei allen anderen Technologien in der Tabelle resultiert die Verschiebung nach oben aus einer Zunahme bei der Anzahl industrieller Forschungsgruppen. Demnach ist, wie bei der volkswirtschaftlichen Bedeutung, die Veränderung der Forschungskompetenz mehrheitlich industriell getrieben.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die zunehmende Bedeutung der Technologien für die Schweiz fast ausschliesslich auf industrielle Aktivitäten zurückgeht. Die Technologien stehen somit, wie aufgrund des technischen Reifegrads zu erwarten, an der Schwelle zur Produktreife.

Trendanalyse auf Twitter

Die SATW verfolgt seit 2018 die Diskussion auf den offiziellen Twitter-Kanälen (Rebranding ab 2023 zu X) der Schweizer Hochschulen. Mit der Suchmaschine LinkAlong werden diese Kanäle mit Begriffen durchsucht, welche die im Technology Outlook bearbeiteten Technologien bezeichnen. Bewusst wird auf die offiziellen Kommunikationskanäle fokussiert, damit der Datensatz vornehmlich aus Quellen mit hoher Glaubwürdigkeit und Relevanz stammt. Die Daten vermitteln somit einen zeitnahen Eindruck davon, wie intensiv sich die Schweizer Hochschulen zu den einzelnen Technologien äussern. Sie widerspiegeln nur teilweise die Forschungsaktivitäten, vor allem aber, welche Themen die Hochschulen als öffentlichkeitswirksam erachten.

In einer Momentaufnahme, die sich aus dem Mittelwert der Jahre 2021 und 2022 zusammensetzt, dominiert Photovoltaik die öffentliche Diskussion in der Schweiz: 33 Prozent aller Schweizer Hochschulen haben sich auf Twitter zur Thematik geäussert; 31 Prozent zu Blockchain, 29 Prozent zu Extended Reality, 18 Prozent zu Quantencomputing und 16 Prozent zur Massenkultivierung von Stammzellen. Somit finden sich in den Top 5 alles Technologien, die in der Quadrantendarstellung eine starke, industriell getriebene Positionsänderung zeigen. Sowohl die Industrie als auch die akademische Forschung scheinen sich für die Thematik zu interessieren.

Doch wie sieht es aus, wenn für diese Top-5-Technologien der Verlauf über Zeit analysiert wird? Dazu wird der Mittelwert der Jahre 2021 und 2022 mit demjenigen der Jahre 2018 und 2019 verglichen; die Zahlen für das Jahr 2020 sind geprägt von der Corona-Pandemie und werden nicht berücksichtigt. Betrachtet wird wie schon zuvor der Prozentsatz der Schweizer Hochschulen, die sich auf Twitter zu einer der fünf Technologien geäussert hat. In der Grafik gezeigt ist die Veränderung zwischen den beiden Perioden, d.h. die Differenz der Positionswerte in den Quadraten, als absolute Zahl.

Die Abbildung zeigt, wie sich die öffentliche Diskussion auf den Twitter-Kanälen der Schweizer Hochschulen zwischen 2018 und 2022 verändert hat. Betrachtet wird jeweils der Prozentsatz der Schweizer Hochschulen, die sich auf Twitter zu einer der fünf Technologien geäussert hat. Der Mittelwert der Jahre 2021 und 2022 wird mit dem Mittelwert der Jahre 2018 und 2019 verglichen. Gezeigt ist die Veränderung zwischen den beiden Perioden als absolute Zahl. Am Beispiel der Photovoltaik: Im Vergleich 2021/2022 (33 Prozent) mit 2018/2019 (17 Prozent) wird eine Differenz von 16 Prozentpunkten festgestellt.

Für Photovoltaik und Quantencomputing hat die Anzahl der Hochschulen, die sich zur Thematik äussern, zugenommen. Besonders ausgeprägt ist die Zunahme für Photovoltaik: Im Mittel der Jahre 2018 und 2019 thematisierten 17 Prozent aller Hochschulen Photovoltaik, drei Jahre später waren es bereits 33 Prozent. Somit ist Photovoltaik nicht nur diejenige Technologie, zu der sich aktuell in der Schweiz am meisten Hochschulen äussern; sie ist auch die Technologie mit der grössten Veränderung seit 2018. Photovoltaik gewinnt im Twitterdiskurs allerdings nicht erst seit dem Ukraine-Krieg an Bedeutung, sondern seit Beginn der Datenerhebung im Jahr 2018. Ganz offensichtlich nutzen die Hochschulen die Gelegenheit, sich Politik und Öffentlichkeit aktualitätsnah zu präsentieren. Die Quadrantendarstellung zeigt zugleich, dass sich auch die volkswirtschaftliche Bedeutung der Technologie erhöht hat, was im Rahmen des Umbaus des Schweizer Energiesystems im Hinblick auf die Energiestrategie 2050 wenig erstaunt.

Für drei der Top-5-Technologien – Blockchain, Extended Reality und Massenkultivierung von Stammzellen – ist die Anzahl der Schweizer Hochschulen, die sich zur Thematik äussern, rückläufig. Hier scheint eine Verlagerung in die Industrie anzustehen, wie die Positionsänderung nach rechts in der Quadrantendarstellung vermuten lässt. Besonders ausgeprägt ist der Rückgang für Blockchain: von 50 Prozent aller Hochschulen im Mittel der Jahre 2018 und 2019 auf 31 Prozent im Mittel der Jahre 2021 und 2022. Die Thematik hat bei den Hochschulen an Aktualität eingebüsst. Vergleichende Analysen (s. Internationale Trends) zeigen, dass dieser Rückgang auch in anderen europäischen Ländern stattgefunden hat.

Die Twitter-Daten geben wieder, ob Hochschulen eine Technologie als öffentlichkeitswirksam wahrnehmen und sie sich auf den Kommunikationskanälen dazu äussern. Wird eine Technologie nicht erwähnt, heisst das aber nicht, dass keine Forschung stattfindet. Dazu müsste die wissenschaftliche Literatur analysiert werden.