Longziekten behoren tot de meest voorkomende aandoeningen, zowel bij kinderen in de vorm van astma als bij ouderen, waar deze ziekten zich uiten als chronische bronchitis en emfyseem. Astma bij kinderen berust op een overdreven actieve werking van het immuunsysteem en is meestal wel goed te behandelen, maar kan ook zeer ernstig verlopen.

Nieuwe digitale technologieën, onbetrouwbare software, en groeiende mogelijkheden om grote hoeveelheden data te verwerken kunnen leiden tot privacy‑ en securityproblemen. Steeds meer zaken worden smart: denk aan smart cities, maar ook aan de grote hoeveelheden medische data rond personalised health. We zijn omringd door digitale apparaten en zijn daar inmiddels afhankelijk van.

In de beleidsvorming, maar ook in maatschappelijke discussies, wordt steeds vaker verwezen naar de kwaliteit van leven. Over de invulling van dat begrip bestaat echter nog veel onduidelijkheid. Kwaliteit van leven is niet hetzelfde als economische welvaart of individueel welbehagen; evenmin is het vooral een kwestie van gezondheid. Maar er is geen consensus over wat het dan wel is.

Migratie is geen nieuw fenomeen. Europa is mede vormgegeven door de culturele, religieuze en sociaaleconomische diversiteit die het gevolg was van eeuwenlange migratie. Regionale conflicten, falende staten, globalisering en Europese integratie leiden tot grote en zeer diverse migratiestromen naar en binnen Europa.

Binnen een aantal decennia zal zeventig procent van de wereldbevolking in steden wonen. Daardoor worden vraagstukken rondom kwaliteit van leven in steden steeds dringender. Het gaat daarbij om kennis over effecten van chemische stoffen en technologie op de gezondheid, zoals uitgestoten gassen, straling, elektromagnetische velden, ultrafijnstof en verlichting.

Met de groeiende toename van mobiliteit en vervoer moeten aandrijfsystemen van transportmiddelen energiezuiniger en milieuvriendelijker worden. Dit betreft gedeeltelijk een omschakeling naar systemen die inherent zuiniger en milieuvriendelijker zijn, en gedeeltelijk een verdere verbetering van meer conventionele aandrijfsystemen.

De vragen binnen dit cluster hebben betrekking op het gebruik van innovatieve technologieën voor onderzoek aan nieuwe geneesmiddelen. Een voorbeeld hiervan is lab-on-a-chip: het integreren van verschillende laboratoriumfuncties op één enkele chip. Deze technologie kan bijvoorbeeld bloed-, speeksel- of urinetesten sneller en goedkoper maken.

Het menselijk lichaam bestaat uit meer dan honderd biljoen cellen. De cellen voeren alle functies van het lichaam uit en vormen zo de basis van leven. In elke levende cel is een netwerk van meer dan duizend verschillende chemische reacties verantwoordelijk voor het genereren van energie en het samenstellen van de bouwstenen voor een nieuwe cel.

Slaap beïnvloedt zowel de geestelijke als de lichamelijke gezondheid. Slaaptekort leidt tot minder goed functioneren en wordt in verband gebracht met verschillende psychische stoornissen, met name depressie en angststoornissen. Het gevolg is een grote ziektelast, arbeidsuitval en negatieve consequenties voor kwaliteit van leven.

Vanaf de Verlichting dachten velen dat modernisering en wetenschappelijke vooruitgang het einde van de religie zouden inluiden. Secularisering zou leiden tot een steeds kleinere rol voor kerken en religie. Inmiddels weten we dat modernisering niet automatisch leidt tot het verdwijnen van religie.

Diabetes is een ziekte die wordt veroorzaakt door een tekort aan en/of verminderde gevoeligheid voor insuline. Insuline wordt gemaakt door de alvleesklier. Bij type 1 diabetes is er een misplaatste afweerreactie tegen de eigen alvleeskliercellen opgetreden en is insuline totaal afwezig.

Bij chronisch nierfalen werken de nieren gedurende lange tijd niet goed. Meestal is dit het gevolg van hoge bloeddruk of bepaalde aandoeningen als diabetes en andere nierziekten. De meeste mensen met chronisch nierfalen hebben daar in het begin geen last van. Soms zijn er slechts vage klachten. Chronisch nierfalen is niet te genezen. Beschadigd nierweefsel herstelt niet meer.

Schone lucht is van groot belang voor de gezondheid van mensen. De mate van vervuiling van de lucht houden we voor een belangrijk deel in de hand door technische mogelijkheden om de uitstoot van vervuilende stoffen te beperken en door de efficiëntie van verbrandingsprocessen te verbeteren.

Het zogeheten Standaard Model voor elementaire deeltjes beschrijft alle ons bekende elementaire deeltjes. Het model heeft iets weg van het Periodiek Systeem der Elementen, maar het is veel kleiner. Het is verbazingwekkend dat een klein aantal elementaire bouwstenen alle ons bekende vormen van materie kan verklaren.

De farmaceutische industrie werkt steeds minder kosteneffectief. Een belangrijke oorzaak hiervan is dat veel medicijnen na een lang ontwikkeltraject uiteindelijk toch niet blijken te werken of bijwerkingen blijken te geven. Ook in de voedings- en levensmiddelenindustrie blijkt het moeilijk om op een kosteneffectieve manier aan te tonen dat innovatieve producten veilig en gezond zijn.

Netwerken spelen een vitale rol in onze maatschappij. Over de hele wereld zijn mensen afhankelijk van grootschalige netwerken voor communicatie, informatie, verkeer, transport, financiën en energie. Deze netwerken bevatten bovendien heel veel informatie.

Dankzij de ontwikkeling van geneesmiddelen, betere voeding en meer hygiënische omstandigheden is de gemiddelde levensverwachting - vooral in de westerse wereld - de afgelopen eeuw met tientallen jaren toegenomen. In 2050 zal twintig procent van wereldbevolking ouder zijn dan zestig jaar en zal het aantal mensen ouder dan tachtig jaar verdriedubbelen.

Om de capaciteit van de aarde te bepalen, is een aantal factoren van belang. De aarde is als het ware een (eco)systeem met energietoevoer van de zon. We kunnen schatten hoeveel energie er van de zon op aarde komt en welk deel daarvan we in verschillende vormen kunnen opvangen. Welk deel van die energie is nodig voor de zuurstofproducerende natuur om het zuurstofniveau in stand te houden?

Einsteins relativiteitstheorie verbindt ruimte met tijd, en verklaart zwaartekracht als een vervorming van de ruimtetijd. Daarmee is deze theorie fundamenteel verschillend van theorieën over andere natuurkrachten. Maar Einsteins theorie is nog niet tot het uiterste getest.

Door de snelle technologische ontwikkelingen veroudert software snel. Dit is momenteel vooral een probleem in sectoren die relatief vroeg geautomatiseerd zijn, zoals de bankensector. Veroudering van software tast de duurzaamheid en betrouwbaarheid van onze digitale infrastructuur aan. Het maakt die digitale infrastructuur ook kwetsbaar voor moedwillige aanvallen van buitenaf.

De legitimiteit van nationale representatieve democratie staat onder druk doordat haar instellingen voor nieuwe uitdagingen staan. De instituties van de representatieve democratie dateren uit de 19e eeuw, maar zijn ze ook geschikt voor de 21see eeuw? Burgers zijn beter opgeleid dan vroeger, zijn mondiger en beter georganiseerd.

Grote Romans, Grote Denkers, Belangrijke Gebeurtenissen, Historische Tentoonstellingen enzovoorts, reflecteren – ogenschijnlijk objectief – de belangrijkste gebeurtenissen, personen en teksten op een bepaald gebied en in een bepaalde tijd. Het zijn de canons van een cultuur.

Vragen over vrijheid en verantwoordelijkheid raken aan de kern van ons begrip over de mens. De urgentie van deze vragen is toegenomen als gevolg van belangrijke maatschappelijke problemen als klimaatverandering, sociale conflicten, stijgende gezondheidszorgkosten en de groeiende kloof tussen arm en rijk.

De democratische rechtsstaat staat onder grote druk als gevolg van processen van Europeanisering en mondialisering.

Katalysatoren zorgen voor schonere en efficiëntere processen. Katalyse heeft het probleem van de zure regen opgelost en heeft ons kunstmest, polymeren, schone benzine en vele andere producten gebracht die aan onze welvaart bijdragen.

De toekomstige energievoorziening zal voornamelijk uit duurzame bronnen moeten bestaan. Eén van de ideeën is om energie uit rivieren en zee te gaan gebruiken. De energiedichtheid in water is veel groter dan in lucht, dus potentieel zit er veel meer energie in rivieren en de zee dan in wind.

Museumdepots en archieven waren tot voor kort maar beperkt toegankelijk voor het publiek. Daardoor waren ze eigenlijk alleen in beeld bij de kenners. Digitalisering heeft ertoe bijgedragen dat veel archieven en collecties beter doorzoekbaar en online toegankelijk zijn, maar dat leidt weer tot een overvloed aan data waarin het moeilijk is om de weg te vinden.

De komende decennia worden gekenmerkt door stevige veranderingen in bevolkingssamenstelling van Nederland. Bevolkingskrimp in bepaalde regio’s en vergrijzing veranderen de economische structuur; de invloed van migratie is nog onbekend.

Onze maatschappij is snel aan het veranderen. Globalisering, digitalisering en de toenemende invloed van private actoren bieden maatschappelijke kansen, bijvoorbeeld via innovaties in ICT en via social media.

Burgers, bedrijven, markten en naties zijn in toenemende mate en over landsgrenzen heen met elkaar verweven en daarmee ook in toenemende mate kwetsbaar op economisch, maatschappelijk en sociaal vlak. Dit uit zich op tal van terreinen, zoals jihadisme, terrorisme en criminaliteit, maar ook veiligheid, werkgelegenheid, investeringsklimaat, duurzaamheid en technologie.

Het gedrag van dieren fascineert mensen. Een van de meest uitdagende vragen van dit moment is of dieren zich bewust zijn van zichzelf. Een beter begrip van diergedrag is essentieel in het onderzoek naar dierenwelzijn. Dit onderzoek kan inzichten opleveren die van belang zijn voor de maatschappelijke discussie rondom de bio-industrie en de wenselijkheid van dierproeven.

Het gebruik van draadloze communicatie neemt een steeds grotere vlucht. De bezorgdheid van burgers over mogelijk schadelijke effecten van elektromagnetische straling groeit; het aantal discussies en vragen over de gezondheidseffecten van het wonen nabij elektriciteitsvoorzieningen neemt toe.

De wereldwijde migratie van kunst, cultuur en kennis leidt tot processen van interculturalisatie en zet de vraag op scherp wat eigen is en wat vreemd. Dit heeft effect op ons zelfbeeld en onze identiteit. Globale cultuuroverdracht en -transformatie hebben door de geschiedenis heen geleid tot convergentie, homogenisering en verlies aan variatie enerzijds en tot grotere diversiteit anderzijds.

De technologische vooruitgang die leidt tot steeds geavanceerdere telescopen en ruimtevaartuigen, ligt aan de basis van ons toenemende begrip van het heelal en de ruimte om ons heen, en leidt tot een toenemend nut van die ruimte voor de mensheid. Een wereld zonder weer- en communicatiesatellieten en GPS is bijna niet meer denkbaar.

De kwantumcomputer fascineert al jaren zowel wetenschappers als het grote publiek, maar is het ook echt mogelijk zo’n apparaat te bouwen? En zo ja, welke impact zou een kwantumcomputer hebben op ons dagelijks leven? Door doorbraken van de laatste paar jaar, met name ook uit Nederland, is nu goed in beeld welke cruciale stappen nog nodig zijn om echt een kwantumcomputer te kunnen bouwen.

Planten vormen de belangrijkste primaire voedselbron op aarde. Daarnaast voorzien zij ons van belangrijke producten waaronder katoenvezels voor kleding, zetmeel voor de industrie, en medicinale stoffen die in de geneeskunde worden gebruikt. Door optimalisering van de teelt tijdens de Groene Revolutie is de productiviteit per teeltoppervlakte sterk toegenomen.

Het heelal heeft een complexe structuur met sterke contrasten tussen extreme leegte en sterke massaconcentraties in de vorm van melkwegstelsels, sterren, en planeten, en uiteindelijk, de mens. Dit alles is ontstaan uit een relatief eenvoudig begin, veertien miljard jaar geleden.

Burgers hebben steeds meer behoefte om zelf actief betrokken te worden in de maatschappij en een actieve bijdrage te leveren aan zowel hun eigen welzijn en gezondheid als aan maatschappijgeoriënteerde organisaties en (zorg)instellingen. Dit blijkt ook uit het grote aantal ingediende vragen rondom dit thema.

De darm is het grootste orgaan van de mens. Het is ook een zeer dynamisch orgaan waar de darmcellen zich elke drie dagen vernieuwen en waar alle voedingstoffen worden opgenomen en afvalstoffen worden uitgescheiden. Sinds onze geboorte is onze darm gekoloniseerd door een complex microbieel ecosysteem, dat steeds vaker in verband wordt gebracht met ziekte en gezondheid.

Criminaliteit leidt tot onveiligheid, en heeft daarmee zijn weerslag op het maatschappelijk welbevinden. Het beperken van criminaliteit is dan ook een belangrijke maatschappelijke uitdaging. De immer veranderende aard en omvang van criminaliteit, die zich uit in nieuwe vormen zoals cybercrime en terrorisme, maakt onderzoek naar de oorzaken en patronen van criminaliteit een blijvende opgave.

Kwantumfysica is al op een aantal terreinen belangrijk in macroscopische systemen. Zo geeft het kwantummechanische collectieve gedrag van elektronen aanleiding tot exotisch macroscopisch gedrag, zoals supergeleiding (elektrische geleiding zonder weerstand). Ook in relatie tot magnetisme komen steeds meer interessante vragen naar kwantumeffecten in macroscopische systemen voort.

De geneeskunde houdt zich van oudsher bezig met de invloed die ziektes of afwijkingen hebben op het menselijk functioneren. Doel hiervan is de gezonde toestand herstellen, symptomen verzachten, of pathologie voorkomen. De voortschrijdende ontwikkelingen binnen de medische wetenschap leiden echter tot allerlei maatschappelijke en morele vraagstukken.

De opkomst van informatie- en communicatietechnologie en meer recent de gegroeide aandacht voor de mogelijkheden die big data bieden, hebben reeds ingrijpende gevolgen gehad voor het functioneren van het openbaar bestuur. Denk aan digitale loketten, gekoppelde databestanden en fraudedetectie door patroonherkenning.

De zee is essentieel voor onze toekomstige voorziening van energie, voedsel en grondstoffen. De kennis over het oceaansysteem is echter nog steeds zeer gelimiteerd. Dit hangt vooral samen met de enorme grootte en relatieve ontoegankelijkheid van dit systeem.

De wetenschap lijkt een eenheid, maar is een complex en heterogeen veld waarvan de grenzen moeilijk te bepalen zijn. Bovendien verandert dit veld voortdurend. Daarmee is ook het beeld van de wetenschap aan verandering onderhevig.

We willen bodem, ondergrond en grondwater op korte en lange termijn voor alle mogelijke functies bruikbaar houden. Op die manier blijft de potentie om een gebied te verrijken beschikbaar. Hoe kunnen we de kennis van de ondergrond vergroten ten behoeve van veiligere bebouwing, een gezonde waterhuishouding en verhoging van de economisch waarde?

Europa heeft zichzelf eeuwenlang als de beschaving bij uitstek beschouwd. Belangrijke pijlers van het Europese zelfbeeld zijn de klassieke tradities van het antieke Griekenland en Rome, de vorming van universiteiten en naties in de Middeleeuwen, het humanisme van de Renaissance en de Verlichting in de 18e eeuw.

Ecosystemen bestaan uit verschillende onderdelen die met elkaar in verbinding staan: water en waterbodem; boven- en ondergrond. Soorten die deze delen met elkaar verbinden, bepalen of ecosystemen al dan niet stabiel functioneren. Met name door menselijk ingrijpen komen ecosystemen onder druk te staan.

Of de mensheid alleen is in het heelal, of dat er elders leven voorkomt, is een oeroude vraag. Dankzij nieuwe krachtige telescopen kan deze vraag eindelijk wetenschappelijk benaderd worden. Voor het eerst zijn er waarnemingen mogelijk aan planeten buiten ons zonnestelsel en van de vorming van de moleculen die de bouwstenen van het leven vormen.

Duurzame manieren om onze toekomstige welvaart te garanderen staan hoog op de agenda. In de natuur bestaat afval niet: alle stoffen worden opnieuw gebruikt. Energie uit zonlicht wordt omgezet en levert daarmee energie die door de natuur wordt gebruikt om grondstoffen in te zetten voor groei en ontwikkeling. De economie kan op dit punt veel leren van de ecologie.

De ultieme maatschappelijke opgave op het gebied van grondstoffen, energie en materialen is het realiseren van een circulaire economie, waarbij niets verloren gaat en de reststroom van het ene proces, de grondstof is voor het andere. Zodra de prijs van grondstoffen oploopt door schaarste wordt het economisch ook interessanter om materiaal te hergebruiken of te recyclen.

De huidige siliciumgebaseerde halfgeleidertechnologie vormt de basis van alle moderne elektronica, zoals pc’s, laptops, tablets, telefoons en sensoren. Maar de technologie loopt tegen fundamentele grenzen aan en de gestage voortgang die uitgedrukt wordt door de wet van Moore begint zijn einde te naderen.

Slechts vier procent van het heelal begrijpen we goed in termen van de bekende elementaire deeltjes en hun interacties in de vorm van de elektromagnetische kracht, de zwakke en de sterke kernkracht en de zwaartekracht. Van de overige 96 procent van de energie in het heelal zien we wel de gevolgen, maar weten we niet wat het is.

Het veilig verlengen van de levensduur van bestaande gebouwen en infrastructuur is van groot maatschappelijk en economisch belang. Ook is er een toenemende vraag naar nieuwe gebouwen die zeer duurzaam zijn en daarvoor gebruik maken van herbruikbare materialen met de gewenste functionaliteit. Daarnaast is er behoefte aan gebouwen waarin gebruikers zich prettig voelen en gezond blijven.

Creativiteit is de motor van de samenleving: geen innovatie zonder verbeeldingskracht. Nederland heeft een wereldreputatie als het gaat om conceptontwikkeling en grensverleggend ontwerp. Dutch Design is daarvan een illustratief voorbeeld. Nederland heeft een rijke traditie in creatief ontwerp op het gebied van stedenbouw, architectuur, landschapsarchitectuur en kunst(nijverheid).

De ombouw van onze huidige, niet-duurzame energievoorziening naar een duurzaam systeem is een heel complex en tegelijkertijd urgent probleem met een veelheid aan onder meer technisch-wetenschappelijke en socio-economische aspecten.

Voor grootschalige toepassing van duurzame energiebronnen als zonne-energie en windenergie is het beschikbaar zijn van energie op het juiste moment en op de juiste plaats één van de cruciale uitdagingen.

Deze brede vraag bevat een reeks van onderliggende vragen over welke psychologische, lichamelijke, sociale en cognitieve factoren bijdragen aan de ontwikkeling van en ten grondslag liggen aan ontwikkelingsproblemen bij kinderen en adolescenten.

Grote delen van Nederland bestaan omdat wij land hebben herwonnen op het water. Het beteugelen van water ligt aan de basis van onze samenleving en is een sleutelelement in onze nationale identiteit. Maar de vraag hoe om te gaan met het wassende water is een wereldwijd probleem.

De media zijn de poortwachters tussen individu en samenleving. Dat gold voor de traditionele media als drukpers, radio en televisie, en dat geldt nog veel meer voor de nieuwe online media. Die media hebben een belangrijke kunstzinnige dimensie: vormgeving, beeldmateriaal en muziek spelen een grote rol in de manier waarop de boodschap verpakt wordt, en wordt ontvangen.

De vraag naar wat kunst betekent raakt aan het wezen van ons bestaan en is van essentiële waarde voor de veerkracht van de samenleving. Cultureel bewustzijn wordt voor ieder individu een belangrijke voorwaarde om zich in een steeds meer geschakeerde samenleving te kunnen bewegen.

Zwangerschap, een kind baren en de overgang zijn zeer ingrijpende gebeurtenissen in het leven van een vrouw. De geboorte zelf is voor zowel moeder als kind één van de meest riskante momenten in hun leven. Er kan, als het misgaat, een blijvend effect zijn op het geestelijk en lichamelijk welzijn en de gezondheid van moeder en kind gedurende de rest van hun leven.

Sinds een aantal jaren wordt er steeds meer onderzoek gedaan naar sport en beweging en de relatie met voeding en gezondheid. Over het effect van bewegen en voeding op gezondheid is dan ook al het één en ander bekend; zo is het positieve effect aangetoond van beweging op botdichtheid, diabetes en borstkanker. Bewegen is gezond, zoveel lijkt wel duidelijk.

Armoede is, naast het ontvluchten van oorlogsgeweld, één van de belangrijkste factoren die internationale migratie bevorderen. Hoewel zulke migratie grote voordelen kan opleveren, zowel voor landen van herkomst als voor bestemmingslanden, is er vaak sprake van gebrekkige integratie die leidt tot het ontstaan van spanningen tussen nieuwkomers en autochtone inwoners.

Er vindt op dit moment een vierde industriële revolutie plaats: de transitie van de industrie naar een digitale wereld waarin ICT diep doordringt in alle facetten van het productieproces. Het Internet of Things, het ontsluiten van big data en het verbinden van momenteel nog gescheiden informatiestromen en productiestappen spelen hierbij een centrale rol.

Er zijn tegenwoordig verschillende vervoersmogelijkheden beschikbaar, die alle hun voor- en nadelen hebben.

Onze samenleving wordt in toenemende mate verbonden door digitale communicatie. Dit vergt innovaties in hardware, bijvoorbeeld op het terrein van glasvezel en draadloze communicatie, die ons en onze apparaten en systemen zoals sensoren in staat stellen met een grotere snelheid, intensiteit, interactiviteit, betrouwbaarheid en een hoge mate van flexibiliteit met elkaar te communiceren.

In Nederland zijn recent nieuwe ingrijpende bekostigingssystemen in de zorg doorgevoerd. Daarnaast vinden er belangrijke transformaties plaats in de zorg naar aanleiding van veranderende inzichten ten aanzien van zelfredzaamheid en participatie in relatie tot gezondheid.

Een te hoog lichaamsgewicht, of zelfs de extreme variant obesitas, komt in Nederland steeds vaker voor. Overgewicht is geassocieerd met talrijke ernstige aandoeningen, zoals diabetes, hart- en vaatziekten, kanker, versnelde slijtage van de gewrichten, rugklachten en ademhalingsproblemen zoals slaapapneu.

De financiële crisis van 2008 en de nasleep daarvan hebben het besef versterkt dat er nog veel te verbeteren valt aan de institutionele vormgeving van het sociale en economische domein. Nederland behoort al eeuwen tot de meest welvarende en sociaal rechtvaardige samenlevingen. De Nederlanders weten die situatie te waarderen en geven hoge cijfers aan hun levensgeluk.

De regeneratieve geneeskunde ̶ het herstel van functie in beschadigde organen en weefsels ̶ staat aan de vooravond van een revolutie, gezien de potentie van het gebruik van stamcellen en tissue engineering voor een nieuwe methode van genezing. Stamcellen vormen de bron van alle weefsels en organen. Maar hoe werken ze en hoe weten ze wat ze moeten worden?

Neurologische, psychiatrische en psychische aandoeningen zoals Alzheimer, Parkinson, MS, depressie, angststoornissen, burn out of ADHD, komen veel voor in alle levensfasen. Sommige van deze aandoeningen komen naar verwachting steeds vaker voor. Veel vragen over de oorzaken, behandelingen en maatschappelijke gevolgen zijn echter nog onbeantwoord. Voorbeeldvragen zijn:

Veel ziekten hebben een genetische component. Vaak spelen daarbij meerdere genen een rol, waardoor het achterhalen van de exacte oorzaak van de ziekte, en daarmee het identificeren van mogelijke behandelmogelijkheden, erg complex is. Naast genetica kunnen ook omgevingsfactoren bepalen of een ziekte tot uiting komt.

Zonne-energie is de duurzame energiebron met het grootste mondiale potentieel. Deze vorm van energie is overal op aarde beschikbaar en kan worden gebruikt als brandstof, voor de opwekking van elektriciteit, en om temperatuur te reguleren. Hoewel de toepassing van zonne-energie sterk groeit, is de absolute bijdrage ervan aan de energievoorziening nog bescheiden.

Een relatief kleine schok op de Amerikaanse woningmarkt heeft het mondiale financiële systeem aan de rand van de afgrond gebracht. Banken raakten in problemen en moesten worden gered. De wereldhandel stortte in waardoor vele landen in een diepe en langdurige recessie terecht zijn gekomen. Veel bedrijven gingen failliet, mensen raakten werkeloos, jonge mensen konden geen baan vinden.

De effectiviteit van geneesmiddelen en geneeswijzen laat nogal eens te wensen over. In het geval van medicijnen blijkt dat bij 25 tot 60 procent van de patiënten het geneesmiddel niet goed of helemaal niet werkt. Ook andere behandelingsmethoden lijken meer op de gemiddelde patiënt te zijn gericht dan op het betreffende individu.

Onze mondiale samenleving staat voor een groot aantal, om diverse redenen nogal weerbarstige, uitdagingen. Welke rol is er voor wetgeving weggelegd om te komen tot een daadkrachtige en effectieve aanpak van deze veelal grensoverschrijdende uitdagingen en problemen, in het bijzonder die op het terrein van energie, veiligheid, innovatie, milieu, gezondheid en klimaat?

We gebruiken taal om te communiceren, gedachten te formuleren en uiting te geven aan onze emoties. Iedere dag horen en gebruiken wij onze moedertaal of andere talen zonder ons af te vragen waar het onderliggende taalsysteem vandaan komt, welke eigenschappen het heeft en hoe het verandert. Net zoals het taalgebruik van individuen verandert, verandert ook het taalgebruik van groepen.

Deze vraag gaat over menselijk gedrag en perceptie. Menselijk gedrag is complex. Het wordt bepaald door een samenspel van genen en omgeving en kan de kwaliteit van het leven in belangrijke mate bepalen. Hoe zorgen wij dat prikkels van buitenaf, zowel negatief als positief, op een goede manier verwerkt worden?

Omdat fossiele energiebronnen uitgeput raken en bij hun verbranding het broeikasgas kooldioxide vrijkomt, is het van belang om zogeheten schoon-fossiele brandstof te ontwikkelen. Hiervoor kan gebruikt gemaakt worden van biomassa-afval, dat niet concurreert met de voedselvoorziening. Dit kan bijvoorbeeld bijgestookt worden in energiecentrales.

Het aantal mensen op de wereld blijft toenemen, en de ecologische footprint per individu neemt misschien nog wel sneller toe. Hierdoor wordt het steeds moeilijker om te blijven voorzien in de behoeften van mensen en tegelijk biodiversiteit te behouden.

We begrijpen nog steeds niet hoe interacties tussen biomoleculen tot levende organismen kunnen leiden. Wel weten we dat de moleculen van het leven elkaar herkennen, met elkaar reageren tot nieuwe moleculen, interacties met elkaar aangaan en samen structuren vormen door middel van vele complexe processen.

Eén van de grote sprongen voorwaarts in de geneeskunde en de gezondheidszorg was de ontdekking van antibiotica, waardoor bacteriële infectieziekten veel effectiever konden worden bestreden. Al snel trad echter ook resistentie op.

De ontwikkeling van technologie die direct kan communiceren met het menselijk lichaam kan leiden tot geheel nieuwe manieren om gezondheid te stimuleren en ziektes te bestrijden. Implanteerbare en draagbare apparatuur kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor het herstellen van lichamelijke en cognitieve functies of om ziektes op te sporen en te behandelen.

Nederland is een kleine open economie die voor een groot deel meedeint op de Europese en zelfs op de wereldconjunctuur. De vraag waar we in de toekomst ons brood mee verdienen is moeilijk, zo niet onmogelijk, te beantwoorden.

Een urgent vraagstuk is hoe te voldoen aan onze steeds groeiende energiebehoefte, en tegelijk de CO2-uitstoot te verminderen. Eén van de oplossingen daarvoor is het gebruik van geothermische energie.

De chemie heeft de mensheid een niet te onderschatten verbetering in kwaliteit van leven gebracht. Geneesmiddelen, kunststoffen, elektronica, kleding, vervoersmiddelen: het was er niet geweest zonder chemisch onderzoek en chemische productieprocessen.

Nederland staat de komende jaren voor de uitdaging om vraagstukken van bevolkingsgroei, verandering in ecologische structuren zoals waterbeheer en het behoud van groen, regulering van verkeer en transport, economische en welzijnsbelangen van boeren en burgers op een integrale manier aan te pakken.

Voorkomen is beter dan genezen, dat geldt zeker voor infectieziekten. Deze vraag gaat zowel in op het vaststellen van de aard van een infectieziekte als op de behandeling ervan. Hoe ingewikkeld is de diagnostiek van infectieziekten en welke rollen spelen huisarts en specialist hierbij? Vaccinatie is een uiterst effectieve manier om infectieziekten te voorkomen.

De gezondheidszorg richt zicht op het voorkomen en genezen van ziekten waar dat kan. Hedendaagse gezondheidsproblemen zijn voor een groot deel te voorkomen door gedragsverandering, aanpassing van de omgeving, vroege opsporing of andere wetenschappelijk te onderbouwen interventies. Voeding en beweging spelen een belangrijke rol bij zowel het ontstaan als het behandelen van gezondheidsproblemen.

Zeer grote gegevensbestanden, big data genoemd, spelen een steeds grotere rol op steeds meer terreinen, van klimaat, gezondheidszorg en financieel verkeer tot astronomie, deeltjesfysica en energie.

Onze omgeving bestaat uit vaste, vloeibare en gasvormige stoffen. Op de kleinste schalen wordt het gedrag van deze stoffen gesimuleerd met moleculaire dynamica, die uitgaat van de individuele moleculen. Op de grote schalen worden juist continuümmodellen gebruikt die een stof als één geheel modelleren. In veel praktische vraagstukken zijn echter meerdere schalen tegelijkertijd van groot belang.

Technologie is in potentie een bron van welvaart. De positieve effecten ervan, zoals verhoogde productiviteit en voorspoed, zijn echter vaak pas op de wat langere termijn merkbaar.

Hart- en vaatziekten komen vaak voor in Nederland. Obesitas, veroudering en een ongezonde levensstijl zijn factoren die een negatieve invloed hebben op het cardiovasculaire systeem. Bovendien komen aangeboren hartafwijkingen in Nederland vaak voor. De uitdaging is om hart- en vaatziekten te kunnen diagnosticeren en behandelen voordat ze klachten opleveren.

De beschikbaarheid van schoon water is een basisbehoefte van de mensheid. Het is tevens een ernstig bedreigde basisbehoefte. Door klimaatverandering, vervuiling, verspilling, een sterke toename van gebruik en uitputting van eindige bronnen bestaat op veel plaatsen al een acuut watertekort.

Onderwijs dient uiteenlopende doelen. Zo moet het onderwijs vaardigheden aanleren en kennis overdragen zodat leerlingen de beste kansen krijgen op de arbeidsmarkt. Tegelijk moet het onderwijs betrokken, ondernemende en kritische burgers vormen met een moreel en intellectueel kompas. En tot slot moet er ruimte zijn voor individuele ontplooiing.

Een dag zonder gebruik van computers is vrijwel ondenkbaar. Dat technologie ons in toenemende mate vergezelt in bijna alle aspecten van ons leven is dan ook onvermijdelijk. Daarom zijn we steeds op zoek naar manieren om de computer zo vanzelfsprekend mogelijk te integreren in onze activiteiten.

Koolstof , stikstof en fosfor zijn de elementaire bouwstenen van het leven. De cycli van deze elementen in de biosfeer, bodems, zee, atmosfeer en gesteenten bepalen de aard en de dynamiek van het leven op mondiale en regionale schaal. Door allerlei activiteiten als CO2- en methaanuitstoot, bemesting, visserij en andere ingrepen brengt de mens enorme veranderingen in deze cycli teweeg.

Het wordt steeds meer duidelijk hoe externe factoren ons functioneren kunnen beïnvloeden. Deze factoren hebben zowel directe invloeden op het individu als een interactie met de erfelijke aanleg. Nieuwe eigenschappen die zijn ontwikkeld in reactie op een externe factor blijken zelfs overerfbaar, zonder dat de volgorde van bouwstenen in het erfelijk materiaal verandert.

Het klimaat verandert, de atmosfeer warmt op. De oorzaken zijn op hoofdlijnen bekend, maar er bestaat grote onzekerheid over de vraag hoeveel opwarming we in de toekomst kunnen verwachten. Dit bemoeilijkt niet alleen de inspanningen op het gebied van klimaatadaptatie zoals het inschatten van de benodigde hoogte van de dijken, maar heeft ook gevolgen voor het mitigatiebeleid.

Een volwassen mens bestaat uit meer dan 1013 gespecialiseerde cellen. Deze cellen gedragen zich niet als individu, maar werken samen in functionele weefsels en organen. Toch zijn al deze cellen afkomstig van één enkele bevruchte eicel.

Ondanks betere behandelingsmethoden overlijden in Nederland elk jaar nog ongeveer 45.000 mensen aan de ziekte kanker. Daarmee is het de belangrijkste doodsoorzaak. Jaarlijks krijgen 100.000 nieuwe mensen de diagnose. Kanker, de ongecontroleerde groei van lichaamscellen, wordt veroorzaakt door genetische veranderingen in cellen.

Alternatieve ofwel complementaire geneeskunde zoals ayurveda, acupunctuur, homeopathie, voetreflexologie, orthomanuele geneeskunde, traditionele Chinese geneeskunde, maar ook paleodieet, meditatie en mindfulness, geniet toenemende populariteit; een deel van de mensen meent er baat bij te hebben terwijl anderen het kwakzalverij en bedrog vinden.

Voor een kenniseconomie als Nederland is de mens het belangrijkste kapitaal. Hoe blijven de beroepsbevolking in ons land en organisaties op de arbeidsmarkt vitaal en veerkrachtig in het licht van de grote uitdagingen van de 21ste eeuw? Mensen zullen in de toekomst langer werken, en carrièreswitches zullen veel vaker voorkomen.

Windenergie is een belangrijke bron van duurzame energie. Onderzoek naar windenergie omvat aspecten als de materialen die voor de turbinebladen worden gebruikt, de aerodynamica met inbegrip van het opgewekte geluid, en de efficiëntie van de turbines zelf.

Sensornetwerken, het Internet of Things en geavanceerde modellen gaan een grote efficiencyslag mogelijk maken bij het duurzaam beheer en onderhoud van onze zeer kostbare infrastructuur. Nieuwe technologische ontwikkelingen zoals sensoren, slimme materialen, 3D-printen, of duurzaam materiaalgebruik kunnen helpen om de maakindustrie in Nederland gezond en competitief te houden.

Vragen naar de ware aard en oorsprong van ons heelal behoren tot de oudste wezensvragen van de mensheid. De oerknal is een begrip dat bijna iedereen kent en dat mensen fascineert, maar dat ook door experts niet begrepen wordt. Ontstond die zeer hete begintoestand van het heelal werkelijk uit niets? En wat was er daarvoor, of is dat zelfs geen goede vraag? En waar gaat het heelal naartoe?

Mondigheid van burgers, digitalisering, globalisering en andere voor onze hedendaagse samenleving karakteristieke ontwikkelingen zetten klassieke vormen van organisatie, bestuur, wetgeving, handhaving en rechtspraak onder druk. Dit manifesteert zich zowel bij overheden als bij grote non-profit organisaties.

Door onder andere klimaatverandering, vervuiling, habitatverlies en intensivering van land- en tuinbouw komen ecosystemen onder druk te staan en wordt de biodiversiteit bedreigd. Moderne technologieën hebben geleid tot een enorme toename van onze productieve vermogens, maar geven ook steeds meer aanleiding tot fundamentele vragen over de verhouding tussen mens en natuur.

De gevolgen van chronische psychische en/of fysieke aandoeningen, stress en handicaps, zoals stress bij chronisch zieken, somatisch onverklaarde klachten, en verstandelijke beperkingen, zijn groot. Dat geldt zowel voor individuen als voor de samenleving. De vraag hoe patiënten, zorgverleners en samenleving hier zo goed mogelijk mee om kunnen gaan, is dan ook belangrijk.

Zowel bij het samenvoegen van atoomkernen (kernfusie) als het splijten ervan (kernsplijting), komt veel energie vrij. Kernenergie is een potentiële bouwsteen voor een meer duurzame energiehuishouding. De technologie moet dan wel beschikbaar, betaalbaar, schoon en veilig zijn.

Onderzoek heeft vele verschillende gezichten: het varieert van fundamenteel tot toegepast en kan uitgevoerd worden met verschillende methoden en benaderingen: kwantitatief, kwalitatief, empirisch, theoretisch, experimenteel, en combinaties hiervan.

Lichamelijk onverklaarde klachten zoals deze zich bijvoorbeeld voordoen bij het prikkelbare darmsyndroom (PDS), fibromyalgie en myalgische encefalomyelitis/chronisch vermoeidheidssyndroom (CVS), vormen een belangrijke bron van ziekteverzuim. Tevens vormen ze een uitdaging binnen de geneeskunde.

De culturele en religieuze diversiteit in de Nederlandse samenleving is de afgelopen decennia toegenomen. Aan de basis van deze toename staan onder andere het verdwijnen van de zuilensamenleving, secularisering en migratie.

Onze planeet bevat meer dan 1030 (een één met dertig nullen) micro-organismen. Omdat ze een sleutelrol spelen in alle natuurlijke cycli zou zonder deze micro-organismen geen leven mogelijk zijn.

Symmetrieën komen overal voor in de natuur, en op dit punt komen wis- en natuurkunde elkaar tegen. Opmerkelijk genoeg blijkt symmetrie ook een grote rol te spelen in de wereld van getallen.

Met een groeiende wereldbevolking en een sterk veranderd consumptiepatroon is één van de grootste uitdagingen om de komende decennia de wereld duurzaam te voorzien van voldoende en vooral ook gezond voedsel. Tegelijkertijd legt intensiever gebruik van de natuurlijke rijkdommen een steeds zwaardere druk op plantaardige en dierlijke productiesystemen.

Binnen een aantal decennia zal zeventig procent van de wereldbevolking in steden wonen. Grote verstedelijkte gebieden zullen in toenemende mate als motoren van economische, sociale en culturele ontwikkeling fungeren.

Nederland is koploper in het experimenteren met en ontwikkelen van zelfdenkende materialen: materialen met een zelfherstellend vermogen. Dat betekent niet alleen een revolutie in de wereld van de bouw en het ontwerp, maar ook in die van restauratie en erfgoed. Steeds minder worden materialen en stoffen puur instrumenteel opgevat.

Al eeuwenlang zoeken mensen naar wat een mens tot mens maakt, welke plaats de mens heeft in de kosmos, en of er meer is dan onze materiële wereld. Onder invloed van nieuwe kennis over onder andere onze hersenen is ons mensbeeld de afgelopen jaren drastisch veranderd.

De anatomie van het zenuwstelsel is inmiddels goed bekend. Ook in termen van diagnostiek zijn grote stappen gezet. Het voorspellen van ziektebeloop en het begrijpen van onderliggende mechanismen blijft echter nog vaak lastig. Hersenonderzoekers zijn de hersenen steeds meer als netwerk gaan beschouwen, en niet als een verzameling individuele gebieden die een bepaalde functie hebben.

Het ontstaan en de ontwikkeling van het leven op aarde is een van de grootste vragen uit de natuurwetenschappen. We kennen miljoenen soorten planten en dieren, van onzichtbaar klein tot zeer groot. Natuurlijke selectie speelt in soortvorming continu een belangrijke rol en heeft geleid tot een grote diversiteit aan vormen van leven waarvan pas een klein deel beschreven en begrepen is.

De klimaatrapporten zijn het er over eens dat de zeespiegel stijgt, maar de voorspellingen hoevéél hij deze eeuw zal stijgen lopen ver uiteen. Voorzichtige schattingen komen uit op een stijging van een millimeter per jaar, maar een stijging van een meter of zelfs meer aan het eind van de eeuw is niet ondenkbaar.

De toekomstige energievoorziening zal voornamelijk uit duurzame bronnen dienen te komen. Hoe maken we de omslag van fossiele brandstoffen naar energie uit zon, wind, aardwarmte, of biobased methoden? Bij deze vraag gaat het vooral over uitdagingen van een wat meer toegepaste aard. De energievoorziening van de industrie is hier een expliciet aandachtspunt.

Het gebruik van grote hoeveelheden data in de medische sector is in een stroomversnelling geraakt. Dit komt onder andere door het digitaliseren van medische gegevens, maar ook door de snelle technologische ontwikkelingen in smartphones en allerhande sensoren en medische apparatuur waarmee gezondheidstoestand, gedrag en omgevingsfactoren van de individuele burger kunnen worden gemeten.

Van de Nederlandse samenleving, met zijn open economie en internationale oriëntatie, wordt een enorme veerkracht gevraagd. De sociale samenhang en inclusiviteit van de samenleving staan onder druk door onder andere technologische veranderingen, globalisering van de economie en migratiestromen.

De medische zorg zal zich de komende jaren snel nog verder ontwikkelen van invasief naar minimaal-invasief. De verdere ontwikkeling en combinatie van minimaal-invasieve technieken zal het mogelijk maken om patiënten effectiever, efficiënter en tegelijkertijd minder belastend te diagnosticeren en behandelen omdat een chirurgische ingreep vermeden kan worden.

De ontwikkeling van een geneesmiddel is complex, arbeidsintensief en duurt gemiddeld tien tot vijftien jaar. Ontwikkelkosten kunnen oplopen tot ruim een miljard euro. Als gevolg van de looptijd van patenten, databescherming en marktexclusiviteit dienen deze kosten binnen ongeveer tien jaar te worden terugverdiend.

In onze maatschappij zijn efficiënt en veilig verkeer en vervoer van groot belang. De veiligheid van het verkeer- en vervoerssysteem is een aspect dat al jaren op grote belangstelling van de samenleving en de overheid kan rekenen. Met het complexer worden van de omgeving waarin verkeer en vervoer plaatsvindt, blijft die aandacht volop nodig.

De gezondheidszorg staat wereldwijd onder grote druk. Door toenemende technologische mogelijkheden, vergrijzing, nieuwe gezondheidsrisico’s en culturele ontwikkelingen nemen de vraag en de kosten veel sneller toe dan de beschikbare financiële middelen. Tevens worden steeds meer zorgtaken als individuele verantwoordelijkheid gezien en neemt de druk op bijvoorbeeld mantelzorgers toe.

Informatievrijheid biedt de maatschappij tal van nieuwe mogelijkheden en kansen, bijvoorbeeld in de opsporing van criminaliteit via big data, of bij de toegang tot medische informatie voor het gebruik in onderzoek. Aan de andere kant roept informatievrijheid ook tal van nieuwe vragen op: wie heeft toegang tot welke data en wie beheert ze? Bij wie ligt het eigendom van de opgeslagen gegevens?

Het ontwerp van nieuwe materialen kan een enorme invloed op ons leven en onze leefomgeving hebben. Vanuit dit perspectief liggen er grote kansen voor bijvoorbeeld responsieve, adaptieve, zelfherstellende, hoogontwikkelde, energiebesparende en herbruikbare materialen.

Levende cellen worden gekenmerkt door complexe, dynamische reactienetwerken van eiwitten en nucleïnezuren. Energie en stoffen worden continu aangedragen en reacties vinden ver buiten hun evenwicht plaats. Voor een bacterie als Escherichia coli is de samenstelling van de cel grotendeels in kaart gebracht.

Technologische ontwikkelingen gaan steeds sneller en hebben steeds meer invloed op het menselijk bestaan. Daardoor komen soms centrale maatschappelijke en ethische waarden onder druk te staan, zoals zorg voor het milieu, respect voor privacy en veiligheid, autonomie, aandacht en concentratie, en de kwaliteit van sociale relaties.

Energie van de zon is duurzaam en haast onuitputtelijk. Planten kunnen via fotosynthese deze energie vastleggen en omzetten in bouwstoffen voor leven op aarde. Fundamentele en toegepaste wetenschap bieden mogelijkheden om fotosynthese na te bootsen en de efficiency van het proces te verbeteren.

Ongelijkheid staat zeer hoog op de maatschappelijke en politieke agenda. Niet alleen in Nederland, maar in grote delen van de wereld. Ongelijkheid prikkelt enerzijds om een stapje extra te zetten om hoger te reiken op de maatschappelijke ladder, maar teveel ongelijkheid kan ook ontwrichtend werken en kan de economische groei en sociale cohesie verminderen.

Onze hersenen bevatten een ingebouwde biologische klok die ervoor zorgt dat ons gedrag en ons lichaam het natuurlijke dag-nachtritme volgen. Deze hersenklok is gevoelig voor allerlei prikkels van buiten, zoals voor de invloed van (dag)licht.

Natuurrampen en rampen door menselijk ingrijpen in de natuur ontwrichten samenlevingen. Denk aan overstromingen aan de kust en langs rivieren, de aardbevingsproblematiek in Groningen, recente grote aardbevingen elders en de tsunami van 2004 rond de Indische Oceaan.

Ons brein, en in bredere zin ons zenuwstelsel, blijft tot op heden een mysterieus orgaan. Vragen als: wanneer is de mens een van zichzelf bewust wezen geworden; bestaat een collectief brein? zijn hiervoor illustratief. Deze vragen zijn niet alleen relevant om onze nieuwsgierigheid te bevredigen.

Waarom bestaan er zulke grote welvaartsverschillen tussen regio’s in de wereld en veranderen deze in de tijd? Duizend jaar geleden waren de welvaartsverschillen tussen de werelddelen gering. Sindsdien nemen die verschillen snel toe en lijken ze een structureel karakter te krijgen: het welvarende Westen versus de arme rest.