Δρ. Matthew Putman, Διευθύνων Σύμβουλος και Συνιδρυτής της Nanotronics – Σειρά Συνεντεύξεων

Ο Δρ. Matthew Putman είναι ο Διευθύνων Σύμβουλος και Συνιδρυτής της Nanotronics, μια εταιρεία επιστημονικής τεχνολογίας που έχει επαναπροσδιορίσει τον έλεγχο των εργοστασίων μέσω της εφεύρεσης μιας πλατφόρμας που συνδυάζει την τεχνητή νοημοσύνη, την αυτοματοποίηση και την προηγμένη απεικόνιση για να βοηθήσει την ανθρώπινη ευρηματικότητα στην ανίχνευση ελαττωμάτων και ανωμαλιών στη διαδικασία κατασκευής, μια βιομηχανία που έχει σταθεροποιηθεί από τη δεκαετία του 1950. Πριν από τη Nanotronics, ο Matthew ήταν ιδιοκτήτης και Αντιπρόεδρος Ανάπτυξης για την Tech Pro, Inc., η οποία εξαγοράστηκε από την Roper Industries το 2008. Κατά τη διάρκεια της θητείας του στην Tech Pro, ηγήθηκε δύο εξαγορών και της μετασχηματίσεως του κατασκευαστή οργάνων σε νέες παγκόσμιες αγορές, έχοντας σχηματίσει συνεργασίες ή θυγατρικές σε 15 χώρες.

Μπορείτε να περιγράψετε τι είναι η نانοτεχνολογία;

Η νανοτεχνολογία έχει λάβει δύο διαφορετικές σημασίες κατά τη διάρκεια των 35 ετών περίπου που υπάρχει ο όρος. Η πιο συνηθισμένη το 2020 είναι ότι η νανοτεχνολογία είναι η χρήση οποιασδήποτε τεχνολογίας που έχει χαρακτηριστικό μέγεθος μικρότερο από 100 νανομέτρα. Βλέπουμε νανοτεχνολογία που ταιριάζει σε αυτό στις ανθεκτικές στο λίπος επικαλύψεις, τον ηλιακό κρέμα, και την καθαρισμό του νερού. Αυτό παρέχει ευκαιρίες αλλά δεν είναι το πιο ενθουσιαστικό. Για μένα, η νανοτεχνολογία είναι η khảότητα να κατασκευάζουμε πράγματα που είναι ατομικά ακριβή. Όταν έχετε κάτι που είναι ατομικά ακριβές, έχετε τη δυνατότητα να διαπεράσετε τον χώρο χωρίς τις περιορισμούς του μακροκόσμου. Έχετε φυσικές και ηλεκτρικές ιδιότητες που δεν είναι μόνο ανώτερες, αλλά也是 ελεγχόμενες. Αυτό είναι το σημείο όπου η νανοτεχνολογία έχει τη δυνατότητα να ανοίξει περιοχές καινοτομίας που δεν είναι δυνατές με άλλους τρόπους. Αυτό περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Eric Drexler στη δεκαετία του 1980, και τώρα που η Τεχνητή Νοημοσύνη μπορεί να αλληλεπιδράσει με την επιστήμη των υλικών, τη βιολογία, τη χημεία και τη φυσική, τα πράγματα είναι πιο δυνατά από ό,τι ποτέ trướcτα.

Ποίες βιομηχανίες είναι πιο ώριμες για ανατροπή από τη νανοτεχνολογία;

Η βιομηχανία ηλεκτρονικών είναι κάτι που φαίνεται να οδηγεί τον δρόμο για όλα τα άλλα. Το πιθανό τέλος του Νόμου του Moore με τη χρήση παραδοσιακής ημιαγωγικής κατασκευής είναι στην πραγματικότητα μια ευκαιρία για τη νανοτεχνολογία. Νομίζω ότι θα αρχίσουμε να βλέπουμε πράγματα όπως την τρισδιάστατη αρχιτεκτονική των υποστρωμάτων, θα δούμε nuevos υλικά που δεν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε πριν για να παρέχουμε μεγαλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα. Και θα μπορέσουμε να δούμε σχεδιασμούς που θα κατασκευαστούν με πολύ λιγότερο χρήμα από ό,τι κοστίζει να κατασκευαστούν οι ημιαγωγοί σήμερα. Μόλις το κάνετε αυτό, θα δούμε ότι το υπόλοιπο μπορεί να επωφεληθεί από τις ιδιότητες για να χειρίζεται αντικείμενα σε αυτή τη κλίμακα, είτε είναι βιολογία είτε χημεία, το παράδειγμα και το πρωτότυπο που θα δούμε στους ημιαγωγούς θα εφαρμοστούν.

Μπορείτε να μοιραστείτε την ιστορία της γέννησης της Nanotronics;

Ξεκινήσαμε τη Nanotronics το 2010, όταν εργαζόμουν στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια. Η Nanotronics είναι στην πραγματικότητα αποτέλεσμα, όχι τόσο του να θέλουμε να έχουμε μια εταιρεία, αλλά να βεβαιωθούμε ότι οι πιο ενθουσιαστικές εφευρέσεις θα μπορούσαν να κλιμακωθούν. Ένα εργαστήριο πανεπιστημίου είναι ένα μέρος μεγάλου потенτικού εφευρέματος, αλλά δεν σημαίνει τίποτα αν η εφεύρεση παραμείνει μέσα στο εργαστήριο. Αυτό είναι στο DNA μου ως κάποιος που έχει περάσει περισσότερο χρόνο σε εργοστάσια παρά σε ακαδημαϊκά εργαστήρια. Ξεκινήσαμε τη Nanotronics με τον πατέρα μου, ο οποίος ήταν ο ιδρυτής μιας άλλης εταιρείας όπου εργαζόμασταν μαζί. Αυτή η εταιρεία (Tech Pro) εξαγοράστηκε το 2008. Ο στόχος της εταιρείας (Tech Pro) ήταν να χρησιμοποιήσει την τελευταία σε υπολογιστική τεχνολογία και οργανολογία για την επανάσταση των παλαιών βιομηχανιών. Στην πραγματικότητα, η Nanotronics είναι η εξέλιξη αυτής της концепції. Σε περίπτωση της Nanotronics, χρησιμοποιούμε Τεχνητή Νοημοσύνη, υπεραπολύλυτη απεικόνιση και ρομποτική για να αλλάξουμε τον τρόπο που κατασκευάζονται τα πράγματα. Αυτή η ιδέα δεν ήταν ειδική για μια βιομηχανία. Έχουμε τον πρώτο πελάτη μας το 2011, στις επόμενες γενιές ημιαγωγών που ήταν δύσκολο να κλιμακωθούν λόγω νανοκλίμακας ελαττωμάτων που προκαλούσαν κακές αποδόσεις και εμπόδιζαν τη μαζική υιοθέτηση, παρά τις απίστευτες ιδιότητες που παρέχουν. Αυτό ήταν ένα υπέροχο μέρος για να ξεκινήσουμε, καθώς παρουσίασε μια απίστευτη ποσότητα προκλήσεων. Έκανε öyle, ώστε να μπορούμε να κοιτάξουμε όχι μόνο σε αυτή τη συγκεκριμένη βιομηχανία, αλλά και να έχουμε μια λένε για την κατασκευή γενικά. Αυτή η βιομηχανία, οι σύνθετοι ημιαγωγοί, είναι τώρα το ταχύτερα αναπτυσσόμενο τμήμα της βιομηχανίας.

Η Nanotronics έχει ένα πατενταρισμένο τρόπο να ξεπεράσει το Όριο Abbe. Μπορείτε να εξηγήσετε τι είναι το Όριο Abbe και πώς η Nanotronics είναι能够 να το ξεπεράσει;

Το Όριο Abbe είναι η формαλισμός ενός νόμου στη φυσική που ονομάζεται οριο του διαθλάσεως από τον Ernst Abbe . Αυτό είναι ένας τρόπος να επιλέξετε οπτικά με τον υπολογισμό του Numerical Aperture ώστε το κύμα του φωτός να μην είναι μεγαλύτερο από το αντικείμενο που θέλετε να απεικονίσετε. Αυτό είναι κάτι που μπορούμε να ξεπεράσουμε, αλλά είναι κάτι που υπολογιστικά μπορείτε να το ξεπεράσετε. Έχουμε διάφορες μεθόδους για να το κάνουμε. Μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους για να το αντιμετωπίσουμε ήταν να μην ξεκινήσουμε με την Nanotronics. Έχουμε πιο σύνθετους τρόπους για να κάνουμε τον έλεγχο της κίνησης και την ανακατασκευή των εικόνων από ό,τι κάνουμε τώρα. Αυτό περιελάμβανε την κίνηση του φωτός και την κίνηση των φυσικών αντικειμένων και την λήψη πολλών εικόνων και την χρήση υπολογισμού για να δούμε τι δεν θα ήταν ορατό αλλιώς. Κάνουμε ακόμα αυτό σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά πιο συχνά χρησιμοποιούμε μια συνδυασμένη λύση φωτισμού με τεχνητή νοημοσύνη. Ουσιαστικά, ταξινομούμε τι μια τεχνητή νοημοσύνη περιμένει να δει και συγκρίνουμε αυτό με τι βλέπουμε, ακόμη και αν το μήκος κύματος του φωτός είναι μεγαλύτερο από το αντικείμενο που απεικονίζεται. Είμαστε πάντα στην αναζήτηση νέων τρόπων για να το κάνουμε και η πρόκληση δεν είναι πάντα η ανάλυση αλλά η khảότητα να ανιχνεύσετε κάτι που είναι μικρότερο από το Όριο Abbe, και να το κάνετε με ταχύτητες που να είναι συμβατές με την κατασκευή.

Μπορείτε να συζητήσετε πώς η Nanotronics συνδυάζει την μηχανική μάθηση με τη νανοτεχνολογία;

Απάντησα σε αυτό λίγο στην προηγούμενη ερώτηση σχετικά με το Όριο Abbe. Στη νανοτεχνολογία, μπορείτε να υποθέσετε ότι κάτι που λύνετε είναι μικρότερο από το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείτε. Έτσι, αν μπορείτε να δείτε κάτι που είναι μικρότερο και να το δείτε λόγω της μηχανικής μάθησης, τότε μπορείτε να το χειριστείτε και να μάθετε από αυτό και να το κατασκευάσετε. Αυτό είναι η πρώτη φορά που αυτό ήταν δυνατό με τη νανοτεχνολογία. Κάνουμε ένα πείραμα που μπορείτε να φανταστείτε ότι θα γίνει κάτι πολύτιμο στη νανοτεχνολογία, το οποίο ήταν να χρησιμοποιήσουμε τρισδιάστατη εκτύπωση με ενίσχυση μάθησης. Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής καθοδηγούταν από πράκτορες ενίσχυσης μάθησης που ήταν να βελτιώσουν για να διορθώσουν ανωμαλίες και να πάρουν μια τελική ιδιότητα. Το έκαναν με τρόπους που οι άνθρωποι δεν σκέφτηκαν ποτέ να το κάνουν. Ενώ αυτό δεν είναι ακριβώς νανο, η ίδια ιδέα θα εφαρμοστεί.

Μπορείτε να συζητήσετε πώς η νανοτεχνολογία και οι άνθρωποι μπορούν να ενισχύσουν ο ένας τον άλλον;

Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι άνθρωποι με μεγάλη δεξιοτεχνία και την ικανότητα να συνδέουν πολλά διαφορετικά概念 σε οποιαδήποτε στιγμή μπορούν να συνεργαστούν με την απίστευτα γρήγορη ικανότητα μιας Τεχνητής Νοημοσύνης. Αυτό μπορεί να γίνει με τη συνεχή ενημέρωση των στόχων μας που θέλουμε η Τεχνητή Νοημοσύνη να βελτιώσει. Είναι ένας τρόπος για να παρέχουμε καθοδήγηση ενώ παρακολουθούμε το αποτέλεσμα της Τεχνητής Νοημοσύνης. Δεν ξέρουμε πάντα ποια στρατηγική και τακτική θα πάρει η Τεχνητή Νοημοσύνη, αλλά ξέρουμε το αποτέλεσμα που θέλουμε να επιτύχει. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στη νανοτεχνολογία, όπου πολλές από τις ενστικτώδεις μας δεν είναι σύμφωνες με τον τρόπο που λειτουργεί η φυσική. Ευτυχώς, μια Τεχνητή Νοημοσύνη δεν έχει το πρόβλημα των ενστικτώδων και μπορεί να αντιδράσει στην κατάσταση που έχει στη διάθεσή της και να μάθει με τρόπους που δεν είμαστε ικανοί. Ουσιαστικά, διδάσκουμε μια Τεχνητή Νοημοσύνη δίνοντάς της πολλές ευκαιρίες να μάθει χωρίς τις προκαταλήψεις μας και σε αντάλλαγμα μας διδάσκει τι είναι δυνατό.

Η Nanotronics έχει συνεργαστεί με πολλές εταιρείες γονιδιακής αλληλουχίας για να βοηθήσει στη μείωση του κόστους της γονιδιακής αλληλουχίας. Μπορείτε να συζητήσετε ορισμένες από αυτές τις συνεργασίες;

Ενώ δεν μπορώ να συζητήσω τις λεπτομέρειες του τι κάνουμε για τους πελάτες μας στη γονιδιακή αλληλουχία, μπορώ να πω ότι ο στόχος μας και όπου έχουμε δει κάποια επιτυχία, είναι να χρησιμοποιήσουμε μοναδικές λύσεις φωτισμού και Τεχνητή Νοημοσύνη για τη βελτίωση των αποδόσεων. Καλύτερες αποδόσεις μπορούν να συνδεθούν πολύ με το κόστος μιας αλληλουχίας. Αν το κάνετε αυτό, θα οδηγήσει τελικά σε μια ταχύτερη ανάπτυξη εμβολίων και άλλων θεραπευτικών και επίσης σε εξαιρετικά φθηνή γονιδιακή αλληλουχία που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια γονιδιακή αλληλουχία 100 δολαρίων. Ο προσωπικός μου στόχος, όπως και για πολλούς άλλους, είναι να δούμε την προσωπική ιατρική να γίνεται πραγματικότητα όσο το δυνατόν συντομότερα.

Ποίες είναι ορισμένες από τις τρόπους με τις οποίες η νανοτεχνολογία μπορεί να αυξήσει την απόδοση ενώ μειώνει τα απόβλητα;

Η νανοτεχνολογία πρέπει να συνδεθεί με τη μείωση των αποβλήτων, ή δεν είναι真正η νανοτεχνολογία κατά τη γνώμη μου. Θα πούμε ότι η νανοτεχνολογία και η ατομικά ακριβής κατασκευή είναι συνώνυμα, επομένως το feed stock της κατασκευής πρέπει να περιλαμβάνει κανένα απόβλητο. Νομίζουμε ότι αυτό είναι δυνατό αν σκεφτείτε τι έχει επιτευχθεί με τη χρήση ενίσχυσης μάθησης για άλλες μεθόδους κατασκευής που κάνουμε.

Υπάρχει κάτι άλλο που θα ήθελε να μοιραστεί σχετικά με τη Nanotronics;

Κάνουμε κάτι που ονομάζουμε έξυπνο έλεγχο εργοστασίου (IFC). Βλέπουμε το δρόμο των έξυπνων εργοστασίων ως μια μετάβαση από τη βελτίωση των αποδόσεων των παραδοσιακών εργοστασίων προς τα ατομικά ακριβή εργοστάσια.

Ευχαριστούμε για τη μεγάλη συνέντευξη, οι αναγνώστες που θέλουν να μάθουν περισσότερα πρέπει να επισκεφθούν Nanotronics.