Dr. Matthew Putman, CEO a spoluzakladatel Nanotronics – Interview Series

Dr. Matthew Putman je CEO a spoluzakladatel Nanotronics, vědecké technologické společnosti, která předefinovala kontrolu továrny vynálezem platformy, která kombinuje umělou inteligenci, automatizaci a sofistikované zobrazování, aby pomohla lidské vynalézavosti 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 vedl dvě akvizice a transformaci výrobce přístrojů na nové globální trhy, přičemž založil partnerství nebo dceřiné společnosti v 15 zemích.

Můžete popsat, co je nanotechnologie?

Nanotechnologie má během zhruba 35 let existence dva různé významy. Ten 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 představuje 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 nejsou pouze lepší, ale také ovladatelné. To je místo, kde nanotechnologie má možnost otevřít oblasti inovací, které nejsou možné jinými způsoby. To poprvé nastínil Eric Drexler v 80. letech a nyní, když umělá inteligence může interagovat s materiálovou vědou, biologií, chemií a fyzikou, jsou věci možná více než kdykoli předtím.

Které průmysly jsou nejvíce připraveny k narušení nanotechnologií?

Průmysl elektroniky je něco, co parece vést cestu pro vše ostatní. Potenciální konec Mooreova zákona pomocí tradiční polovodičové výroby je ve skutečnosti 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 efektivity. A budeme moci vidět návrhy postavené za mnohem nižší cenu, než je tomu nyní u polovodičů. Jakmile to uděláme, uvidíme, že zbytek může těžit z vlastností manipulovat objekty v této škále, ať už je to biologie nebo chemie, 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 skutečně výsledkem, ne tolik chtít mít společnost, ale chtít zajistit, aby nejzajímavější vynálezy mohly být škálovány. Univerzitní laboratoř je místem velkého potenciálu vynálezu, ale neznamená to mnoho, pokud vynález zůstane v laboratoři. To je v mém DNA jako někdo, kdo strávil více času na továrních podlahách než akademických laboratořích. Začal 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 revoluci starších průmyslových odvětví. Skutečně, Nanotronics je evolucí toho konceptu. V případě Nanotronics jde o použití umělé inteligence, superrozlišení zobrazování a robotiky, aby se změnil způsob, jakým se věci vyrábějí. Tato myšlenka nebyla specifická pro žádnou konkrétní průmysl. Naše první zákazník přišel v roce 2011, v oblasti nächster generace polovodičů, které byly obtížně škálovatelné kvůli nanoscale defektům, které způsobovaly špatné výtěžky a bránily masovému přijetí, navzdory úžasným vlastnostem, které poskytují. To byl úžasný začátek, protože to představovalo ohromné množství výzev. To nás vedlo k tomu, abychom se podívali nejen na ten konkrétní průmysl, ale také na výrobu obecně. Tento průmysl, sloučeninové polovodiče, jsou nyní nejrychleji rostoucím segmentem průmyslu.

Nanotronics má patentovaný způsob, jak překonat Abbe Limit. Můžete začít vysvětlovat, co je Abbe Limit a jak Nanotronics překonává tuto limitaci?

Abbe Limit je formalizací zákona fyziky nazývaného difrakční limit Ernstem Abbe. To je způsob, jak zvolit optiku výpočtem numerické clony, aby vlna světla nebyla větší než objekt, který chcete zobrazit. To je něco, co můžeme překonat, ale je to něco, co můžete obejít výpočtem. Máme několik různých metod, jak to udělat. Jedním z opravdu účinných způsobů, jak se tomu vyhnout, nebylo něco, s čím jsme začali u Nanotronics. Měli jsme mnohem složitější způsoby, jak dělat motion control a rekonstrukci obrazů, než máme nyní. To zahrnovalo pohyb světla a pohyb fyzických věcí a pořizování více obrazů a použití výpočtu, aby vidět, co by nebylo vidět jinak. Stále to děláme v některých případech, ale častěji používáme kombinaci osvětlovacích módů s umělou inteligencí. Základní je, že klasifikujeme, co umělá inteligence očekává, že by mělo být vidět, a porovnáváme to s tím, co je vidět, i když je vlnová délka světla větší než objekt, který je zobrazován. Stále hledáme nové způsoby, jak to udělat, a výzvou není vždy rozlišení, ale schopnost detekovat něco, co je menší než Abbe Limit, a být schopni to udělat při průtoku rychlostech, které drží krok s výrobou.

Můžete diskutovat, jak Nanotronics spojuje strojové učení s nanotechnologií?

Odpověděl jsem na tuto otázku trochu v předchozí otázce o Abbe Limitu. V nanotechnologii můžete předpokládat, že něco, co řešíte, je menší než vlnová délka světla, které používáte. Takže, pokud jste schopni vidět něco, co je menší, a vidět to kvůli strojovému učení, pak jste schopni to manipulovat a učit se z toho sami a být schopni s tím stavět. To je poprvé, kdy je to možné s nanotechnologií. Provedli jsme experiment, který si můžete představit jako něco cenného v nanotechnologii, který spočíval v použití 3D tisku s upevňujícím učením. 3D tiskárna byla vedena agenty upevňujícího učení, které měly optimalizovat opravu anomálií, aby získaly konečnou vlastnost. To udělali způsoby, které lidé nikdy nevěřili, že je možné udělat. Ačkoli to není přesně nano, stejná myšlenka by se aplikovala.

Můžete diskutovat, jak nanotechnologie a lidé mohou navzájem doplňovat?

To je poprvé, kdy lidé s velkou zručností a schopností propojit mnoho různých konceptů v jakémkoli okamžiku mohou pracovat s ohromnou rychlostí umělé inteligence. To lze udělat tím, že budeme neustále aktualizovat naše cíle, pro které bychom chtěli, aby umělá inteligence optimalizovala. Je to způsob, jak poskytovat vedení, zatímco sledujeme výsledek té umělé inteligence. Ne vždy víme, jakou strategii a taktiku umělá inteligence vezme, ale víme, jaký výsledek bychom chtěli, aby dosáhla. To je especialmente důležité v nanotechnologii, kde mnoho našich instinktů není v souladu se způsobem, jakým funguje fyzika. Naštěstí, umělá inteligence nemá problém s těmito instinkty a může místo toho reagovat na situaci na místě a učit se způsoby, které my nejsme schopni. Základní je, že učíme umělou inteligenci tím, že jí dáváme mnoho šancí naučit se sama bez našich předsudků a v návratu nás učí, co je možné.

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

Ačkoli nemohu diskutovat podrobnosti o tom, co děláme pro naše zákazníky v oblasti sekvenování genomu, mohu říci, že náš cíl a kde jsme viděli nějaký úspěch, je použít jedinečné osvětlovací modalit a umělou inteligenci pro zlepšení výtěžků. Lepší výtěžky lze spojit velmi dobře s cenou sekvence. Pokud to uděláte, to nakonec vede k rychlejšímu vývoji vakcín a dalších terapií a také k extrémně levnému sekvenování genomu, které by mohlo vést k $100 genomu. Můj osobní cíl, stejně jako u mnoha dalších, je vidět personalizovanou medicínu stát se realitou co nejdříve.

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

Nanotechnologie musí být spojena se snížením odpadu, nebo to není真正ná nanotechnologie z mého pohledu. Říkáme, že nanotechnologie a atomicky přesná výroba jsou synonyma, a proto by vstupní surovina, kterou vyrábíte, neměla zahrnovat žádný odpad. Domníváme se, že je to možné, pokud si uvědomíte, co bylo dosaženo pomocí upevňujícího učení pro andere výrobní techniky, které děláme.

Je něco jiného, co byste chtěli sdílet o Nanotronics?

Děláme něco, co nazýváme inteligentní kontrola továrny (IFC). Vidíme cestu inteligentních továren jako zlepšení výtěžků na tradičních továrnách a vedoucí k atomicky přesným továrnám.

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