Dr. Matthew Putman, CEO y cofundador de Nanotronics – Serie de entrevistas

El Dr. Matthew Putman es el CEO y cofundador de Nanotronics, una empresa de tecnología científica que ha redefinido el control de fábricas a través de la invención de una plataforma que combina inteligencia artificial, automatización y sofisticadas imágenes para asistir a la ingeniosidad humana en la detección de defectos y anomalías en la fabricación, una industria que ha estancado desde la década de 1950. Antes de Nanotronics, Matthew fue propietario y vicepresidente de desarrollo de Tech Pro, Inc., que fue adquirida por Roper Industries en 2008. Durante su tiempo en Tech Pro, lideró dos adquisiciones y la transformación del fabricante de instrumentos en nuevos mercados globales, habiendo formado asociaciones o filiales en 15 naciones.

¿Podría describir qué es la nanotecnología?

La nanotecnología ha adoptado dos significados diferentes a lo largo de los 35 años aproximadamente que ha existido el término. El más común en 2020 es que la nanotecnología es el uso de cualquier tecnología que tenga un tamaño de característica de menos de 100 nanómetros. Vemos nanotecnología que se ajusta a esto en recubrimientos resistentes a las manchas, protector solar y purificación de agua. Esto presenta oportunidades, pero no es lo más emocionante. Para mí, la nanotecnología es la capacidad de fabricar cosas que son precisas atómicamente. Cuando tienes algo que es preciso atómicamente, tienes la capacidad de navegar a través del espacio sin la restricción del mundo macro. Tienes propiedades físicas y eléctricas que no solo son superiores, sino que también son controlables. Esto es donde la nanotecnología tiene la posibilidad de abrir áreas de innovación que no son posibles de otras maneras. Esto fue esbozado por primera vez por Eric Drexler en la década de 1980, y ahora que la inteligencia artificial puede interactuar con la ciencia de materiales, biología, química y física, las cosas son más posibles de lo que lo fueron antes.

¿Cuáles son las industrias que están más maduras para ser disruptadas por la nanotecnología?

La industria de la electrónica es algo que parece liderar el camino para todo lo demás. El potencial fin de la Ley de Moore utilizando la fabricación de semiconductores tradicional es en realidad una oportunidad para la nanotecnología. Creo que vamos a empezar a ver cosas como la arquitectura 3D de sustratos, vamos a ver nuevos materiales que no pudimos usar antes para proporcionar más eficiencia energética. Y vamos a poder ver diseños que se construyen por mucho menos dinero del que cuesta construir semiconductores actualmente. Una vez que hagas esto, veremos que el resto puede beneficiarse de las propiedades para manipular objetos a esta escala, ya sea biología o química, el ejemplo y prototipo que veremos en semiconductores se aplicarán.

¿Podría compartir la historia de la génesis detrás de Nanotronics?

Comenzamos Nanotronics en 2010, cuando estaba trabajando en la Universidad de Columbia. Nanotronics es realmente un resultado, no tanto de querer tener una empresa, sino de asegurarnos de que las invenciones más emocionantes pudieran escalarse. Un laboratorio universitario es un lugar de gran potencial de invención, pero no significa mucho si la invención se queda dentro del laboratorio. Esto está en mi ADN como alguien que ha pasado más tiempo en las plantas de fábricas que en laboratorios académicos. Comencé Nanotronics con mi padre, que fue el fundador de otra empresa donde trabajamos juntos. Esa empresa fue adquirida en 2008. El objetivo de esa empresa (Tech Pro) era utilizar la última tecnología informática y de instrumentación para revolucionar las industrias más antiguas. Realmente, Nanotronics es la evolución de ese concepto. En el caso de Nanotronics, es utilizar inteligencia artificial, imágenes de resolución superior y robótica para cambiar la forma en que se construyen las cosas. Esta idea no era específica de la industria. Nuestro primer cliente fue en 2011, en semiconductores de próxima generación que eran difíciles de escalar debido a defectos a escala nanométrica que causaban rendimientos pobres y previnieron la adopción masiva, a pesar de las cualidades increíbles que proporcionan. Esto fue un lugar maravilloso para comenzar, ya que presentó un desafío increíble. Nos permitió mirar no solo a esa industria específica, sino también a la fabricación en general. Esta industria, los semiconductores compuestos, ahora es el segmento de crecimiento más rápido de la industria.

Nanotronics tiene una forma patentada de superar el Límite de Abbe. ¿Podría comenzar explicando qué es el Límite de Abbe y cómo Nanotronics puede superar esta limitación?

El Límite de Abbe es la formalización de una ley en física llamada límite de difracción por Ernst Abbe. Esto es una forma de elegir óptica calculando la Apertura Numérica para que la onda de luz no sea más grande que el objeto que se desea imagen. Esto es algo que podemos superar, por decirlo así, pero es algo que computacionalmente se puede sortear. Tenemos varios métodos diferentes para hacer esto. Una de las formas realmente efectivas de abordar esto no es algo con lo que comenzamos en absoluto. Teníamos formas mucho más complejas de hacer control de movimiento y reconstrucción de imágenes de lo que hacemos ahora. Esto involucraba mover la luz y mover cosas físicas y tomar múltiples imágenes y usar la computación para ver lo que no se veía de otra manera. Todavía hacemos esto en algunos casos, pero más a menudo usamos una combinación de modalidades de iluminación con inteligencia artificial. Esencialmente, estamos clasificando lo que una IA espera que se vea y comparándolo con lo que se ve, incluso si la longitud de onda de la luz es más grande que el objeto que se está imprimiendo. Siempre estamos buscando nuevas formas de hacer esto y el desafío no siempre es la resolución, sino ser capaz de detectar algo que es más pequeño que el Límite de Abbe, y ser capaz de hacerlo a velocidades de rendimiento que se mantengan al día con la fabricación.

¿Podría discutir cómo Nanotronics combina el aprendizaje automático con la nanotecnología?

Abordé esto un poco en la pregunta anterior sobre el Límite de Abbe. En nanotecnología, puedes asumir que algo que estás resolviendo es más pequeño que la longitud de onda de la luz que estás utilizando. Así que, si puedes ver algo que es más pequeño y ser capaz de verlo porque de la inteligencia artificial, entonces puedes manipularlo, y puedes aprender de ello mismo y ser capaz de construir con ello. Esto es la primera vez que esto es posible con nanotecnología. Hicimos un experimento que puedes imaginar que se convierte en algo valioso en nanotecnología, que fue utilizar la impresión 3D con el aprendizaje de refuerzo. La impresora 3D fue guiada por agentes de aprendizaje de refuerzo que se optimizaron para arreglar anomalías para obtener una propiedad final. Lo hicieron de maneras que los humanos nunca pensaron hacerlo. Mientras que eso no es exactamente nano, la misma idea se aplicaría.

¿Puede discutir cómo la nanotecnología y los humanos pueden complementarse mutuamente?

Esta es la primera vez que los humanos con gran destreza y la capacidad de unir muchos conceptos diferentes en cualquier momento pueden trabajar con la capacidad increíblemente rápida de una inteligencia artificial. Esto se puede hacer actualizando continuamente nuestros objetivos que nos gustaría que la IA optimice. Es una forma de proporcionar orientación mientras observamos el resultado de esa IA. No siempre sabemos qué estrategia y tácticas tomará la IA, pero sabemos el resultado que nos gustaría que logre. Esto es especialmente importante en nanotecnología, donde muchos de nuestros instintos no están en línea con la forma en que funciona la física. Afortunadamente, una IA no tiene el problema de estos instintos y puede reaccionar a la situación en mano y aprender de maneras que no somos capaces. En esencia, estamos enseñando a una IA dándole muchas oportunidades de aprender por sí sola sin nuestros sesgos y, a cambio, nos enseña qué es posible.

Nanotronics ha colaborado con varias empresas de secuenciación de genomas para ayudar a reducir los costos de la secuenciación de genomas. ¿Podría discutir algunas de estas colaboraciones?

Mientras no puedo discutir los detalles de lo que hacemos para nuestros clientes en la secuenciación de genomas, puedo decir que nuestro objetivo y donde hemos visto algo de éxito es utilizar modalidades de iluminación únicas y IA para mejorar los rendimientos. Mejores rendimientos pueden estar muy relacionados con el precio de una secuencia. Si haces esto, eventualmente conduce a un desarrollo más rápido de vacunas y otros tratamientos, y también a una secuenciación de genomas extremadamente barata que podría llevar a un genoma de $100. Mi objetivo personal, como el de muchos otros, es ver la medicina personalizada convertirse en una realidad lo antes posible.

¿Cuáles son algunas formas en que la nanotecnología puede aumentar el rendimiento mientras reduce el desperdicio?

La nanotecnología tiene que estar asociada con la reducción del desperdicio, o no es realmente nanotecnología en mi opinión. Diremos que la nanotecnología y la fabricación precisa atómicamente son sinónimos, por lo tanto, el material de alimentación de lo que se fabrica debe involucrar ningún desperdicio en absoluto. Creemos que esto es posible si piensas en lo que se ha logrado utilizando el aprendizaje de refuerzo para otras técnicas de fabricación que hacemos.

¿Hay algo más que le gustaría compartir sobre Nanotronics?

Hacemos algo que llamamos control de fábrica inteligente (IFC). Vemos el camino de las fábricas inteligentes como ir desde la mejora de los rendimientos en fábricas tradicionales hasta llevar a fábricas precisas atómicamente.

Gracias por la gran entrevista, los lectores que deseen aprender más pueden visitar Nanotronics.