Dr. Matthew Putman, CEO und Mitgründer von Nanotronics – Interview-Serie

Dr. Matthew Putman ist der CEO und Mitgründer von Nanotronics, einem Wissenschafts- und Technologieunternehmen, das die Fabriksteuerung durch die Erfindung einer Plattform neu definiert hat, die KI, Automatisierung und hochentwickelte Bildgebung kombiniert, um die menschliche Erfindungsgabe bei der Erkennung von Fehlern und Anomalien in der Fertigung zu unterstützen, einer Branche, die seit den 1950er Jahren stagniert. Vor Nanotronics war Matthew Eigentümer und Vice President of Development bei Tech Pro, Inc., das 2008 von Roper Industries übernommen wurde. Während seiner Zeit bei Tech Pro leitete er zwei Übernahmen und die Transformation des Instrumentenherstellers in neue globale Märkte, indem er Partnerschaften oder Tochtergesellschaften in 15 Ländern gründete.

Können Sie erklären, was Nanotechnologie ist?

Nanotechnologie hat im Laufe von etwa 35 Jahren, in denen der Begriff existiert, zwei unterschiedliche Bedeutungen angenommen. Die häufigste im Jahr 2020 ist, dass Nanotechnologie die Verwendung jeder Technologie ist, die eine Merkmalsgröße von weniger als 100 Nanometern aufweist. Wir sehen Nanotechnologie, die dieser Definition entspricht, in imprägnierenden Beschichtungen, Sonnenschutzmitteln und Wasseraufbereitung. Dies bietet Chancen, aber es ist nicht das Aufregendste. Für mich ist Nanotechnologie die Fähigkeit, Dinge herzustellen, die atomar präzise sind. Wenn Sie etwas haben, das atomar präzise ist, haben Sie die Fähigkeit, durch den Raum zu navigieren, ohne durch die Einschränkungen der Makrowelt eingeschränkt zu sein. Sie haben physikalische und elektrische Eigenschaften, die nicht nur überlegen, sondern auch steuerbar sind. Dies ist der Bereich, in dem Nanotechnologie die Möglichkeit hat, Bereiche der Innovation zu öffnen, die auf keine andere Weise möglich sind. Dies wurde erstmals von Eric Drexler in den 1980er Jahren umrissen, und jetzt, da künstliche Intelligenz mit Materialwissenschaft, Biologie, Chemie und Physik interagieren kann, sind Dinge möglich, die es vorher nicht waren.

Welche Branchen sind am meisten für eine Disruption durch Nanotechnologie geeignet?

Die Elektronikindustrie ist etwas, das den Weg für alles andere zu bahnen scheint. Das potenzielle Ende von Moores Gesetz bei der herkömmlichen Halbleiterfertigung ist tatsächlich eine Chance für Nanotechnologie. Ich denke, wir werden beginnen, Dinge wie 3D-Architekturen von Substraten zu sehen, wir werden neue Materialien sehen, die wir zuvor nicht verwenden konnten, um mehr Energieeffizienz zu bieten. Und wir werden in der Lage sein, Designs zu sehen, die für viel weniger Geld gebaut werden können, als es derzeit der Fall ist. Sobald Sie dies tun, werden wir sehen, dass der Rest davon profitieren kann, indem er die Eigenschaften nutzt, um Objekte in diesem Maßstab zu manipulieren, sei es in der Biologie oder Chemie, das Beispiel und das Prototyp, das wir in Halbleitern sehen werden, wird angewendet.

Können Sie die Entstehungsgeschichte hinter Nanotronics teilen?

Wir begannen Nanotronics im Jahr 2010, als ich an der Columbia University arbeitete. Nanotronics ist wirklich das Ergebnis nicht so sehr des Wunsches, ein Unternehmen zu gründen, sondern der Wunsch, sicherzustellen, dass die aufregendsten Erfindungen skaliert werden können. Ein Universitätslabor ist ein Ort großer Erfindungspotenziale, aber es bedeutet nicht viel, wenn die Erfindung im Labor bleibt. Dies ist in meinem DNA als jemand, der mehr Zeit auf Fabrikböden als in akademischen Labors verbracht hat. Ich gründete Nanotronics mit meinem Vater, der der Gründer eines anderen Unternehmens war, mit dem wir zusammenarbeiteten. Dieses Unternehmen (Tech Pro) wurde 2008 übernommen. Das Ziel dieses Unternehmens (Tech Pro) war es, die neueste Computertechnologie und Instrumentierung zu nutzen, um ältere Branchen zu revolutionieren. Tatsächlich ist Nanotronics die Evolution dieses Konzepts. Im Falle von Nanotronics geht es darum, künstliche Intelligenz, Superauflösungsbildgebung und Robotik zu nutzen, um die Art und Weise zu ändern, wie Dinge gebaut werden. Diese Idee war nicht branchenspezifisch. Wir hatten unseren ersten Kunden im Jahr 2011 in der Next-Generation-Halbleiterindustrie, die aufgrund von Nanomaßfehlern, die zu schlechten Ausbeuten führten und die Massenadoption verhinderten, trotz der unglaublichen Eigenschaften, die sie bieten, schwer zu skalieren war. Dies war ein wunderbarer Ort, um zu beginnen, da es eine enorme Herausforderung darstellte. Es ermöglichte es uns, nicht nur auf diese spezifische Branche zu schauen, sondern auch auf die Fertigung im Allgemeinen. Diese Branche, Verbundhalbleiter, sind jetzt der am schnellsten wachsende Segment der Branche.

Nanotronics hat eine patentierte Methode, um die Abbe-Grenze zu überwinden. Können Sie damit beginnen, die Abbe-Grenze zu erklären und wie Nanotronics diese Einschränkung überwinden kann?

Die Abbe-Grenze ist die Formalisierung eines physikalischen Gesetzes, das als Beugungsgrenze von Ernst Abbe bezeichnet wird. Dies ist eine Möglichkeit, Optiken zu wählen, indem die numerische Apertur berechnet wird, sodass die Lichtwelle nicht größer ist als das Objekt, das Sie abbilden möchten. Dies ist etwas, das wir überwinden können, aber es ist etwas, das computermäßig umgangen werden kann. Wir haben mehrere verschiedene Methoden, um dies zu tun. Eine der wirklich effektiven Methoden, um dies zu erreichen, war nicht etwas, mit dem wir begonnen haben. Wir hatten viel komplexere Methoden der Bewegungssteuerung und Bildrekonstruktion als wir es jetzt tun. Dies umfasste das Bewegen von Licht und das Bewegen physischer Dinge und das Aufnehmen mehrerer Bilder und die Verwendung von Computern, um zu sehen, was nicht anders gesehen werden kann. Wir tun dies noch in einigen Fällen, aber öfter verwenden wir eine Kombination von Beleuchtungsmodi mit künstlicher Intelligenz. Im Wesentlichen klassifizieren wir, was eine künstliche Intelligenz erwarten sollte, und vergleichen dies mit dem, was gesehen wird, auch wenn die Wellenlänge des Lichts größer ist als das abgebildete Objekt. Wir suchen immer nach neuen Methoden, um dies zu tun, und die Herausforderung ist nicht immer die Auflösung, sondern die Fähigkeit, etwas zu erkennen, das kleiner ist als die Abbe-Grenze, und dies bei Durchsatzgeschwindigkeiten zu tun, die der Fertigung standhalten.

Können Sie diskutieren, wie Nanotronics maschinelles Lernen mit Nanotechnologie kombiniert?

Ich habe dies ein wenig in der vorherigen Frage zur Abbe-Grenze angesprochen. In der Nanotechnologie kann man annehmen, dass etwas, das man auflöst, kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts, das man verwendet. Wenn Sie also in der Lage sind, etwas zu sehen, das kleiner ist, und es zu sehen, weil maschinelles Lernen verwendet wird, dann sind Sie in der Lage, es zu manipulieren, und Sie sind in der Lage, daraus zu lernen und es selbst zu bauen. Dies ist das erste Mal, dass dies in der Nanotechnologie möglich war. Wir haben ein Experiment durchgeführt, das man sich als etwas Wertvolles in der Nanotechnologie vorstellen kann, nämlich die Verwendung von 3D-Druck mit Verstärkungslernen. Der 3D-Drucker wurde von Verstärkungslernalgorithmen geleitet, die darauf programmiert waren, Anomalien zu optimieren, um eine endgültige Eigenschaft zu erreichen. Sie taten dies auf Weise, die Menschen nie zu tun gedacht hätten. Obwohl dies nicht genau Nano ist, gilt das gleiche Prinzip.

Können Sie diskutieren, wie Nanotechnologie und Menschen einander ergänzen können?

Dies ist das erste Mal, wenn Menschen mit großer Geschicklichkeit und der Fähigkeit, viele verschiedene Konzepte zu verbinden, mit der unglaublich schnellen Fähigkeit einer künstlichen Intelligenz zusammenarbeiten können. Dies kann durch die kontinuierliche Aktualisierung unserer Ziele erreicht werden, für die wir die künstliche Intelligenz optimieren möchten. Es ist eine Möglichkeit für uns, Anleitung zu geben, während wir das Ergebnis dieser künstlichen Intelligenz beobachten. Wir wissen nicht immer, welche Strategie und Taktik die künstliche Intelligenz verwenden wird, aber wir wissen, welches Ergebnis wir erreichen möchten. Dies ist besonders wichtig in der Nanotechnologie, wo viele unserer Instinkte nicht mit der Art und Weise übereinstimmen, wie die Physik funktioniert. Glücklicherweise hat eine künstliche Intelligenz nicht das Problem dieser Instinkte und kann stattdessen auf die Situation reagieren und auf Weise lernen, die wir nicht tun können. Im Wesentlichen unterrichten wir eine künstliche Intelligenz, indem wir ihr viele Chancen geben, selbst zu lernen, ohne unsere Vorurteile, und im Gegenzug unterrichtet sie uns, was möglich ist.

Nanotronics hat Partnerschaften mit einer Reihe von Genomsequenzierungsunternehmen geschlossen, um die Kosten der Genomsequenzierung zu senken. Können Sie einige dieser Partnerschaften diskutieren?

Obwohl ich keine Details darüber diskutieren kann, was wir für unsere Kunden in der Genomsequenzierung tun, kann ich sagen, dass unser Ziel und wo wir einige Erfolge gesehen haben, darin besteht, einzigartige Beleuchtungsmodi und künstliche Intelligenz zu nutzen, um die Ausbeute zu verbessern. Eine bessere Ausbeute kann sehr gut mit dem Preis einer Sequenzierung in Verbindung gebracht werden. Wenn Sie dies tun, führt es letztendlich zu einer schnelleren Entwicklung von Impfstoffen und anderen Therapeutika und auch zu extrem günstiger Genomsequenzierung, die zu einem $100-Genom führen kann. Mein persönliches Ziel, wie es auch für viele andere der Fall ist, ist es, personalisierte Medizin so schnell wie möglich zur Realität werden zu lassen.

Welche Möglichkeiten gibt es, dass Nanotechnologie die Ausbeute steigert und Abfälle reduziert?

Nanotechnologie muss mit der Reduzierung von Abfällen verbunden sein, oder sie ist keine wahre Nanotechnologie in meiner Meinung. Wir sagen, dass Nanotechnologie und atomar präzise Fertigung synonym sind, daher sollte die Ausgangsmaterialien, die Sie verwenden, keine Abfälle enthalten. Wir denken, dass dies möglich ist, wenn Sie an das denken, was durch die Verwendung von Verstärkungslernen für andere Fertigungstechniken erreicht wurde, die wir tun.

Gibt es noch etwas, das Sie über Nanotronics teilen möchten?

Wir tun etwas, das wir intelligente Fabriksteuerung (IFC) nennen. Wir sehen den Weg zu intelligenten Fabriken als eine Verbesserung der Ausbeute in traditionellen Fabriken, die zu atomar präzisen Fabriken führt.

Vielen Dank für das großartige Interview. Leser, die mehr erfahren möchten, sollten Nanotronics besuchen.