Dr Matthew Putman, PDG et co-fondateur de Nanotronics - Série d'entretiens

Le Dr Matthew Putman est le PDG et cofondateur de Nanotronique, une entreprise de technologie scientifique qui a redéfini le contrôle des usines grâce à l'invention d'une plate-forme qui combine l'IA, l'automatisation et l'imagination 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 pour Tech Pro, Inc., qui a été acquis par Roper Industries en 2008. Pendant son séjour chez Tech Pro, il a dirigé deux acquisitions et la transformation du fabricant d'instruments en un nouveau marchés, ayant formé des partenariats ou des filiales dans 15 nations.

Pourriez-vous décrire ce qui est nanotechnologies?

La nanotechnologie a pris deux significations différentes tout au long des 35 années environ que le terme a existé. La plus courante en 2020 est que la nanotechnologie est l'utilisation de toute technologie dont la taille de caractéristique est inférieure à 100 nanomètres. Nous voyons des nanotechnologies qui correspondent à cela dans les revêtements résistants aux taches, les écrans solaires et la purification de l'eau. Cela présente des opportunités, mais n'est pas le plus excitant. Pour moi, la nanotechnologie est la capacité de fabriquer des choses qui sont atomiquement précises. Lorsque vous avez quelque chose qui est atomiquement précis, vous avez la possibilité de naviguer dans l'espace sans la restriction du monde macro. Vous avez des propriétés physiques et électriques non 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 industries sont les plus mûres pour être perturbées par les nanotechnologies ?

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

Pourriez-vous partager l'histoire de la genèse derrière Nanotronics ?

Nous avons commencé Nanotronics en 2010, lorsque je travaillais à l'Université de Columbia. La nanotronique est vraiment le résultat, non pas tant du désir d'avoir une entreprise, mais de la volonté de s'assurer que les inventions les plus passionnantes pourraient être mises à l'échelle. Un laboratoire universitaire est un lieu de grand potentiel d'invention, mais cela ne veut pas dire grand-chose si l'invention reste dans le laboratoire. C'est dans mon ADN en tant que personne qui a passé plus de temps dans les usines que dans les laboratoires universitaires. J'ai commencé Nanotronics avec mon père qui était le fondateur d'une autre entreprise où nous travaillions ensemble. Cette société qui a été acquise en 2008. L'objectif de cette société (Tech Pro) était d'utiliser les dernières technologies informatiques et d'instrumentation pour révolutionner les industries plus anciennes. Vraiment, Nanotronics est l'évolution de ce concept. Dans le cas de la nanotronique, elle utilise 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 l'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 entraînent de faibles rendements et empêchaient l'adoption massive, malgré les qualités incroyables qu'ils offrent. C'était un endroit merveilleux pour commencer, car il présentait une quantité incroyable de défis. Cela nous a permis de nous intéresser non seulement à cette industrie en particulier, mais aussi à la fabrication en général. Cette industrie, les semi-conducteurs composés, est maintenant le segment de l'industrie qui connaît la croissance la plus rapide.

Nanotronics a un moyen breveté de surpasser Abbé Limite. Pourriez-vous commencer par expliquer ce qu'est la limite d'Abbe et comment Nanotronics est capable de surmonter cette limitation ?

La limite d'Abbe est la formalisation d'une loi en physique appelée la limite de diffraction par Ernst Abbe. C'est une façon de choisir l'optique en calculant l'ouverture numérique afin 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 par exemple, mais c'est quelque chose que vous pouvez contourner par calcul. Nous avons plusieurs méthodes différentes pour le faire. L'un des moyens vraiment efficaces de pouvoir résoudre ce problème n'est pas du tout quelque chose avec lequel nous avons commencé. Nous avions des moyens beaucoup plus complexes de contrôler le mouvement et de reconstruire des images que nous ne le faisons maintenant. Cela impliquait de déplacer la lumière et de déplacer des objets physiques, de prendre plusieurs images et d'utiliser le calcul pour voir ce qui ne serait pas vu autrement. Nous le faisons encore dans certains cas, mais le plus souvent nous utilisons une combinaison de modalités d'éclairage avec l'intelligence artificielle. Essentiellement, nous classifions ce qu'une IA s'attend à voir et comparons cela à ce qui est vu, même si la longueur d'onde de la lumière est plus grande que l'objet imagé. Nous sommes toujours à la recherche 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 de pouvoir le faire à des vitesses de débit qui suivent la fabrication.

Pourriez-vous expliquer comment la nanotronique fusionne l’apprentissage automatique et la nanotechnologie ?

J'en ai parlé un peu dans la question précédente sur la limite d'Abbe. En 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 de plus petit et que vous pouvez le voir grâce à l'apprentissage automatique, alors vous êtes capable de le manipuler, et vous pouvez en tirer des leçons vous-même et être capable de construire avec. C'est la première fois que cela est possible avec la nanotechnologie. Nous avons fait une expérience que vous pouvez imaginer devenir quelque chose de précieux dans la nanotechnologie, qui consistait à utiliser l'impression 3D avec l'apprentissage par renforcement. L'imprimante 3D était guidée par des agents d'apprentissage par renforcement qui devaient optimiser la correction des anomalies pour obtenir une propriété finale. Ils l'ont fait d'une manière que les humains n'auraient jamais pensé faire. Bien que ce ne soit 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 des humains dotés d'une grande dextérité et capables 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 continuellement à jour nos objectifs pour lesquels nous aimerions que l'IA optimise. C'est une façon pour nous de fournir des conseils tout en observant le résultat de cette IA. Nous ne savons pas toujours quelle stratégie et quelle tactique l'IA adoptera, mais nous connaissons le résultat que nous aimerions qu'elle atteigne. Ceci est particulièrement important dans le domaine des nanotechnologies où bon nombre de nos instincts ne correspondent pas au fonctionnement de la physique. Heureusement, une IA n'a pas le problème de ces instincts et peut à la place réagir à la situation actuelle et apprendre d'une manière dont nous ne sommes tout simplement pas capables. Essentiellement, nous enseignons à une IA en lui donnant beaucoup de chances d'apprendre par elle-même sans nos préjugés et en retour nous apprenons ce qui est possible.

Nanotronics s'est associée à un certain nombre de sociétés de séquençage du génome afin d'aider à réduire les coûts du séquençage génomique. Pourriez-vous nous parler de certains de ces partenariats?

Bien que je ne puisse 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 connu un certain succès, est d'utiliser des modalités d'éclairage uniques et l'IA pour améliorer les rendements. De meilleurs rendements peuvent être étroitement liés au prix d'une séquence. Si vous faites cela, cela conduira éventuellement à un développement plus rapide de vaccins et d'autres thérapies et également à un séquençage du génome extrêmement peu coûteux qui pourrait conduire à un génome de 100 $. Mon objectif personnel, comme pour beaucoup d'autres, est de voir la médecine personnalisée devenir une réalité le plus tôt possible.

De quelles manières la nanotechnologie peut-elle augmenter le rendement tout en réduisant les déchets ?

La nanotechnologie doit être associée à la réduction des déchets, sinon ce n'est pas vraiment de la nanotechnologie à mon avis. Nous dirons que la nanotechnologie et la fabrication de précision atomique sont synonymes, donc la matière première de ce que vous fabriquez ne devrait impliquer aucun déchet. Nous pensons que cela 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 utilisons.

 Y a-t-il autre chose que vous aimeriez partager à propos de Nanotronics ?

Nous faisons quelque chose que nous appelons contrôle d'usine intelligent (SFI). Nous voyons la voie des usines intelligentes comme allant de l'amélioration des rendements des usines traditionnelles pour déboucher sur des usines atomiquement précises.

Merci pour cette excellente interview, les lecteurs qui souhaitent en savoir plus devraient visiter Nanotronique.