Dr. Matthew Putman, PDG et co-fondateur de Nanotronics – Série d’entretiens

Dr. Matthew Putman est le PDG et co-fondateur de Nanotronics, une entreprise de technologie scientifique qui a révolutionné le contrôle des usines grâce à l’invention d’une plateforme qui combine l’IA, l’automatisation et l’imagerie sophistiquée pour aider l’ingéniosité humaine à détecter les défauts et les anomalies dans la fabrication, une industrie qui stagne depuis les années 1950. Avant Nanotronics, Matthew était propriétaire et vice-président du développement de Tech Pro, Inc., qui a été acquis par Roper Industries en 2008. Pendant son séjour chez Tech Pro, il a mené deux acquisitions et la transformation de l’instrumentateur de manufacture en de nouveaux marchés mondiaux, ayant formé des partenariats ou des filiales dans 15 pays.

Pouvez-vous décrire ce qu’est la nanotechnologie ?

La nanotechnologie a pris deux sens différents au cours des 35 ans environ que le terme a existé. Le plus courant en 2020 est que la nanotechnologie est l’utilisation de toute technologie qui a une taille de caractéristique inférieure à 100 nanomètres. Nous voyons de la nanotechnologie qui correspond à cela dans les revêtements résistants aux taches, les crèmes solaires et la purification de l’eau. Cela présente des opportunités, mais ce n’est pas le plus excitant. Pour moi, la nanotechnologie est la capacité de fabriquer des choses qui sont précises au niveau atomique. Lorsque vous avez quelque chose qui est précis au niveau atomique, vous avez la capacité de naviguer dans l’espace sans la restriction du monde macro. Vous avez des propriétés physiques et électriques qui ne sont pas seulement supérieures, mais également contrôlables. C’est là que la nanotechnologie a la possibilité d’ouvrir des domaines d’innovation impossibles autrement. Cela a été décrit pour la première fois par Eric Drexler dans les années 1980, et maintenant que l’intelligence artificielle peut interagir avec la science des matériaux, la biologie, la chimie et la physique, les choses sont plus possibles qu’elles ne l’ont jamais été auparavant.

Quelles sont les industries les plus susceptibles d’être perturbées par la nanotechnologie ?

L’industrie électronique est quelque chose qui semble ouvrir la voie à tout le reste. La fin potentielle de la loi de Moore en utilisant la fabrication de semi-conducteurs traditionnelle est en fait une opportunité pour la nanotechnologie. Je pense que nous allons commencer à voir des choses comme l’architecture 3D de substrats, nous allons voir de nouveaux matériaux que nous n’avons pas pu utiliser auparavant pour fournir plus d’efficacité énergétique. Et nous allons être en mesure de voir des conceptions construites pour beaucoup moins d’argent que ce que cela coûte actuellement pour construire des semi-conducteurs. Une fois que vous faites cela, nous allons voir que le reste peut bénéficier des propriétés pour manipuler les objets à cette échelle, que ce soit en biologie ou en chimie, l’exemple et le prototype que nous allons voir dans les semi-conducteurs seront appliqués.

Pouvez-vous partager l’histoire de la genèse derrière Nanotronics ?

Nous avons commencé Nanotronics en 2010, lorsque j’étais à l’Université de Columbia. Nanotronics est vraiment le résultat, non pas tant de vouloir avoir une entreprise, mais de vouloir nous assurer que les inventions les plus passionnantes puissent être mises à l’échelle. Un laboratoire universitaire est un endroit de grand potentiel d’invention, mais cela ne signifie pas grand-chose si l’invention reste dans le laboratoire. C’est dans mon ADN en tant que personne qui a passé plus de temps sur les sols d’usine que dans les laboratoires universitaires. J’ai commencé Nanotronics avec mon père, qui était le fondateur d’une autre entreprise avec laquelle nous avons travaillé ensemble. Cette entreprise (Tech Pro) a été acquise en 2008. L’objectif de cette entreprise (Tech Pro) était d’utiliser les dernières technologies informatiques et d’instrumentation pour révolutionner les anciennes industries. Vraiment, Nanotronics est l’évolution de ce concept. Dans le cas de Nanotronics, il s’agit d’utiliser l’intelligence artificielle, l’imagerie à super-résolution et la robotique pour changer la façon dont les choses sont construites. Cette idée n’était pas spécifique à une industrie. Nous avons eu notre premier client en 2011, dans les semi-conducteurs de nouvelle génération qui étaient difficiles à mettre à l’échelle en raison de défauts à l’échelle nanométrique qui causaient de mauvais rendements et empêchaient l’adoption de masse, malgré les qualités incroyables qu’ils offrent. C’était un excellent endroit pour commencer, car cela présentait un défi incroyable. Cela nous a permis de regarder non seulement cette industrie spécifique, mais d’avoir une lunette pour la fabrication en général. Cette industrie, les semi-conducteurs composés, est maintenant le segment de l’industrie à la croissance la plus rapide.

Nanotronics a un moyen breveté pour dépasser la limite d’Abbe. Pouvez-vous commencer par expliquer ce qu’est la limite d’Abbe et comment Nanotronics peut surmonter cette limitation ?

La limite d’Abbe est la formalisation d’une loi de la physique appelée limite de diffraction par Ernst Abbe. C’est une façon de choisir des optiques en calculant l’ouverture numérique de telle sorte que l’onde de lumière ne soit pas plus grande que l’objet que vous souhaitez imager. C’est quelque chose que nous pouvons surmonter, disons, mais c’est quelque chose que nous pouvons contourner computationnellement. Nous avons plusieurs méthodes pour y parvenir. L’une des façons les plus efficaces de procéder est quelque chose que nous n’avons pas commencé à faire du tout. Nous avions des méthodes beaucoup plus complexes pour contrôler le mouvement et reconstruire des images que nous n’avons plus maintenant. Cela impliquait de déplacer la lumière et de déplacer des objets physiques et de prendre plusieurs images et d’utiliser des calculs pour voir ce qui ne pourrait pas être vu autrement. Nous faisons encore cela dans certains cas, mais plus souvent, nous utilisons une combinaison de modalités d’éclairage avec l’intelligence artificielle. Essentiellement, nous classifions ce qu’un IA s’attend à voir et le comparons à ce qui est vu, même si la longueur d’onde de la lumière est plus grande que l’objet imprimé. Nous recherchons toujours de nouvelles façons de procéder et le défi n’est pas toujours la résolution, mais la capacité de détecter quelque chose qui est plus petit que la limite d’Abbe, et d’être en mesure de le faire à des vitesses de débit qui suivent la fabrication.

Pouvez-vous discuter de la façon dont Nanotronics combine l’apprentissage automatique avec la nanotechnologie ?

J’ai abordé cela un peu dans la question précédente sur la limite d’Abbe. Dans la nanotechnologie, vous pouvez supposer que quelque chose que vous résolvez est plus petit que la longueur d’onde de la lumière que vous utilisez. Donc, si vous êtes capable de voir quelque chose qui est plus petit et d’être capable de le voir grâce à l’apprentissage automatique, alors vous êtes capable de le manipuler, et vous êtes capable d’apprendre de lui vous-même et d’être capable de le construire. C’est la première fois que cela a été possible avec la nanotechnologie. Nous avons réalisé une expérience que l’on peut imaginer devenir quelque chose de précieux en nanotechnologie, qui était d’utiliser l’impression 3D avec un apprentissage par renforcement. L’imprimante 3D était guidée par des agents d’apprentissage par renforcement qui étaient censés optimiser pour corriger les anomalies pour obtenir une propriété finale. Ils l’ont fait de manière que les humains n’auraient jamais pensé à le faire. Même si cela n’est pas exactement nano, la même idée s’appliquerait.

Pouvez-vous discuter de la façon dont la nanotechnologie et les humains peuvent se compléter ?

C’est la première fois que les humains, avec une grande dextérité et la capacité de relier de nombreux concepts différents à tout moment, peuvent travailler avec la capacité incroyablement rapide d’une intelligence artificielle. Cela peut être fait en mettant à jour continuellement nos objectifs que nous aimerions que l’IA optimise. C’est une façon pour nous de fournir des conseils tout en regardant le résultat de cette IA. Nous ne savons pas toujours quelle stratégie et quelle tactique l’IA prendra, mais nous savons le résultat que nous aimerions qu’elle atteigne. C’est particulièrement important dans la nanotechnologie, où beaucoup de nos instincts ne sont pas en ligne avec la façon dont la physique fonctionne. Heureusement, une IA n’a pas le problème de ces instincts et peut réagir à la situation en question et apprendre de manière que nous ne sommes pas capables de le faire. En essence, nous enseignons à une IA en lui donnant beaucoup de chances d’apprendre par elle-même sans nos préjugés et en retour, elle nous enseigne ce qui est possible.

Nanotronics a collaboré avec un certain nombre de sociétés de séquençage du génome pour aider à réduire les coûts du séquençage du génome. Pouvez-vous discuter de certaines de ces collaborations ?

Même si je ne peux pas discuter des détails de ce que nous faisons pour nos clients dans le séquençage du génome, je peux dire que notre objectif et où nous avons vu un certain succès, est d’utiliser des modalités d’éclairage uniques et l’IA pour améliorer les rendements. De meilleurs rendements peuvent être liés très étroitement au prix d’une séquence. Si vous faites cela, cela conduit éventuellement à un développement plus rapide de vaccins et d’autres traitements, ainsi qu’à un séquençage du génome extrêmement peu coûteux qui pourrait conduire à un génome à 100 $. Mon objectif personnel, comme c’est le cas pour beaucoup d’autres, est de voir la médecine personnalisée devenir une réalité le plus tôt possible.

Quelles sont les façons dont la nanotechnologie peut augmenter le rendement tout en réduisant les déchets ?

La nanotechnologie doit être associée à la réduction des déchets, ou ce n’est pas vraiment de la nanotechnologie à mon avis. Nous dirons que la nanotechnologie et la fabrication précise au niveau atomique sont synonymes, par conséquent, la matière première de ce que vous fabriquez doit impliquer aucun déchet du tout. Nous pensons que c’est possible si vous pensez à ce qui a été accompli en utilisant l’apprentissage par renforcement pour d’autres techniques de fabrication que nous faisons.

Y a-t-il autre chose que vous aimeriez partager sur Nanotronics ?

Nous faisons quelque chose que nous appelons contrôle d’usine intelligent (IFC). Nous voyons la route des usines intelligentes comme allant de l’amélioration des rendements dans les usines traditionnelles à la conduite vers des usines précises au niveau atomique.

Je vous remercie pour cette grande interview, les lecteurs qui souhaitent en savoir plus peuvent visiter Nanotronics.