Dr. Matthew Putman, CEO a spoluzakladatel Nanotronics – rozhovorová série

Dr. Matthew Putman je CEO a spoluzakladatel Nanotronics, vědeckotechnologické společnosti, která předefinovala řízení továrny díky vynálezu platformy, která kombinuje umělou inteligenci, automatizaci a sofistikované zobrazování, aby pomohla lidské tvořivosti při detekci vad a anomálií ve výrobě, průmyslu, který se od 50. let minulého století prakticky nezlepšil. Předtím, než nastoupil do Nanotronics, byl Matthew vlastníkem a viceprezidentem pro rozvoj společnosti Tech Pro, Inc., kterou v roce 2008 získala společnost Roper Industries. Během svého působení ve společnosti Tech Pro řídil dvě akvizice a transformaci výrobce přístrojů do nových globálních trhů, přičemž vytvořil partnerství nebo dceřiné společnosti v 15 zemích.

Můžete vysvětlit, co je nanotechnologie?

Nanotechnologie má během asi 35 let existence dvě různé významy. Nejčastější v roce 2020 je, že nanotechnologie je použití jakékoli technologie, která má velikost rysu menší než 100 nanometrů. Vidíme nanotechnologii, která odpovídá tomuto kritériu, v odolných proti skvrnám, opalovacích krémech a čištění vody. To nabízí příležitosti, ale není to nejzajímavější. Pro mě je nanotechnologie schopnost vyrábět věci, které jsou atomicky přesné. Když máte něco, co je atomicky přesné, máte schopnost pohybovat se prostorem bez omezení makrosvěta. Máte fyzikální a elektrické vlastnosti, které jsou nejen lepší, ale také řiditelné. To je oblast, ve které nanotechnologie může otevřít oblasti inovací, které nejsou možné jinými způsoby. To poprvé popsal Eric Drexler v 80. letech a nyní, když umělá inteligence může interagovat s materiálovou vědou, biologií, chemií a fyzikou, jsou věci možné více než kdykoli předtím.

Které průmysly jsou nejvíce připraveny na disruptivní změnu nanotechnologií?

Průmysl elektroniky se zdá být tím, kdo vede cestu pro všechno ostatní. Možný konec Mooreova zákona pomocí tradiční výroby polovodičů je vlastně příležitostí pro nanotechnologii. Domnívám se, že budeme vidět věci, jako je 3D architektura substrátů, budeme vidět nové materiály, které jsme dříve nemohli použít, aby poskytly více energetické účinnosti. A budeme moci vidět návrhy, které jsou postaveny za mnohem nižší cenu, než je současná cena výroby polovodičů. Jakmile to uděláme, uvidíme, že zbytek průmyslu bude moci těžit z vlastností manipulovat objekty v této velikosti, ať už se jedná o biologii nebo chemii, příklad a prototyp, který uvidíme v polovodičích, bude aplikován.

Můžete sdílet příběh o vzniku Nanotronics?

Založili jsme Nanotronics v roce 2010, když jsem pracoval na Kolumbijské univerzitě. Nanotronics je vlastně výsledkem, ne tak tolik touhy mít společnost, ale zajistit, aby nejzajímavější vynálezy mohly být škálovány. Univerzitní laboratoř je místem velkého potenciálu vynálezu, ale neznamená to mnoho, pokud vynález zůstane pouze v laboratoři. To je v mém DNA jako někdo, kdo strávil více času na továrních podlahách než akademických laboratořích. Založil jsem Nanotronics se svým otcem, který byl zakladatelem jiné společnosti, ve které jsme pracovali společně. Ta společnost (Tech Pro) byla získána v roce 2008. Cílem té společnosti (Tech Pro) bylo použít nejnovější počítačovou technologii a instrumentaci pro revolucionalizaci starších průmyslových odvětví. Skutečně, Nanotronics je evolucí toho konceptu. V případě Nanotronics se jedná o použití umělé inteligence, super-rozlišení zobrazování a robotiky, aby se změnil způsob, jakým se věci vyrábějí. Ten nápad nebyl specifický pro žádné odvětví. Naše první zákazník v roce 2011 byl v oblasti nové generace polovodičů, které byly obtížné škálovat kvůli nanoskopickým defektům, které způsobovaly špatné výtěžky a bránily masovému přijetí, navzdory úžasným vlastnostem, které poskytují. To byl úžasný začátek, protože to představovalo obrovské množství výzev. To nás vedlo k tomu, abychom se podívali nejen na to specifické odvětví, ale také na výrobu obecně. To odvětví, sloučené polovodiče, jsou nyní nejrychleji rostoucím segmentem odvětví.

Nanotronics má patentovaný způsob, jak překonat Abbeho limit. Můžete vysvětlit, co je Abbeho limit a jak Nanotronics překonává tuto limitaci?

Abbeho limit je formalizace zákona fyziky nazývaného difrakční limit Ernstem Abbe. To je způsob, jak zvolit optiku tak, aby vlna světla nebyla větší než objekt, který chcete zobrazit. To je něco, co můžeme překonat, ale je to něco, co lze překonat výpočtem. Máme několik různých metod, jak to udělat. Jednou z účinných cest, jak překonat Abbeho limit, je použití kombinace osvětlovacích módů s umělou inteligencí. Základní myšlenka spočívá v tom, že klasifikujeme, co by mělo být vidět, a porovnáváme to s tím, co je skutečně vidět, i když je vlnová délka světla větší než objekt, který zobrazujeme. Vždy hledáme nové způsoby, jak to udělat, a výzvou není vždy rozlišení, ale schopnost detekovat něco, co je menší než Abbeho limit, a udělat to při rychlostech, které udržují krok s výrobou.

Můžete diskutovat, jak Nanotronics spojuje strojové učení s nanotechnologií?

Odpověděl jsem na tuto otázku částečně v předchozí odpovědi o Abbeho limitu. V nanotechnologii můžete předpokládat, že něco, co řešíte, je menší než vlnová délka světla, které používáte. Pokud můžete vidět něco, co je menší, a vidět to díky strojovému učení, pak můžete manipulovat s tím a učit se z toho a stavět s tím. To je poprvé, kdy je to možné s nanotechnologií. Provedli jsme experiment, který můžete považovat za cenný v nanotechnologii, a to použití 3D tisku s upevňovacími učícími se agenty, kteří optimalizovali opravu anomálií, aby dosáhli konečného vlastnictví. To udělali způsoby, které lidé nikdy nezkoušeli. Ačkoli to není přesně nano, stejná myšlenka by se aplikovala.

Můžete diskutovat, jak nanotechnologie a lidé mohou vzájemně spolupracovat?

To je poprvé, kdy lidé s velkou zručností a schopností propojit mnoho různých konceptů v jednom okamžiku mohou spolupracovat s velmi rychlou schopností umělé inteligence. To lze udělat tak, že budeme neustále aktualizovat naše cíle, pro které bychom chtěli, aby umělá inteligence optimalizovala. To je způsob, jak poskytovat vedení, zatímco sledujeme výsledek té umělé inteligence. Nevíme vždy, jakou strategii a taktiku umělá inteligence zvolí, ale víme, jaký výsledek bychom chtěli, aby dosáhla. To je obzvláště důležité v nanotechnologii, kde mnoho našich instinktů není v souladu se způsobem, jakým fyzika funguje. Naštěstí umělá inteligence nemá problém s těmito instinkty a může reagovat na situaci tak, jak je, a učit se způsoby, kterých jsme schopni.

Nanotronics spolupracuje s několika společnostmi pro sekvenování genomu, aby pomohla snížit náklady na genomové sekvenování. Můžete diskutovat některé z těchto partnerství?

I když nemohu diskutovat podrobnosti toho, co děláme pro naše zákazníky v oblasti sekvenování genomu, mohu říci, že náš cíl a kde jsme viděli nějaký úspěch, je použití jedinečných osvětlovacích módů a umělé inteligence pro zlepšení výtěžků. Lepší výtěžky lze velmi dobře spojit s cenou sekvence. Pokud to uděláte, nakonec to povede k rychlejšímu vývoji vakcín a dalších terapií a také k velmi levnému sekvenování genomu, které by mohlo vést k $100 genomu. Mým osobním cílem, stejně jako cílem mnoha dalších, je vidět personalizovanou medicínu stát se realitou co nejdříve.

Jaké jsou některé způsoby, jak nanotechnologie může zvýšit výtěžek a snížit odpad?

Nanotechnologie musí být spojena se snížením odpadu, nebo to není真正ná nanotechnologie podle mého názoru. Říkáme, že nanotechnologie a atomicky přesná výroba jsou synonyma, a proto by surovina, ze které vyrábíte, měla zahrnovat žádný odpad. Domnívám se, že je to možné, pokud si uvědomíte, co bylo dosaženo pomocí upevňovacího učení pro jiné výrobní techniky, které děláme.

Je něco jiného, co byste chtěli sdílet o Nanotronics?

Činíme něco, co nazýváme inteligentní řízení továrny (IFC). Vidíme cestu inteligentních továren jako cestu od zlepšení výtěžků tradičních továren k atomicky přesným továrnám.

Děkuji za skvělý rozhovor, čtenáři, kteří chtějí se dozvědět více, by měli navštívit Nanotronics.