Dr. Matthew Putman, CEO e co-fondatore di Nanotronics – Serie di interviste

Il Dr. Matthew Putman è il CEO e co-fondatore di Nanotronica, un'azienda di tecnologia scientifica che ha ridefinito il controllo di fabbrica attraverso l'invenzione di una piattaforma che combina intelligenza artificiale, automazione e immaginazione sofisticata per assistere l'ingegno umano nel rilevare difetti e anomalie nella produzione, un settore che è rimasto fermo dagli anni '1950. Prima di Nanotronics, Matthew era proprietario e vicepresidente dello sviluppo per Tech Pro, Inc., acquisita da Roper Industries nel 2008. Durante la sua permanenza in Tech Pro, ha guidato due acquisizioni e la trasformazione del produttore di strumenti in una nuova società globale mercati, avendo formato partnership o filiali in 15 nazioni.

Potresti descrivere cos'è nanotecnologia?

La nanotecnologia ha assunto due significati diversi nel corso dei 35 anni circa di esistenza del termine. Il più comune nel 2020 è che la nanotecnologia è l'uso di qualsiasi tecnologia che abbia una dimensione caratteristica inferiore a 100 nanometri. Vediamo la nanotecnologia che si adatta a questo in rivestimenti antimacchia, creme solari e purificazione dell'acqua. Questo presenta opportunità ma non è il più eccitante. Per me, la nanotecnologia è la capacità di fabbricare cose che sono atomicamente precise. Quando hai qualcosa che è atomicamente preciso hai la possibilità di navigare nello spazio senza la restrizione del mondo macro. Hai proprietà fisiche ed elettriche che non solo sono superiori, ma sono anche controllabili. È qui che la nanotecnologia ha la possibilità di aprire aree di innovazione non possibili in altri modi. Questo è stato delineato per la prima volta da Eric Drexler negli anni '1980, e ora che l'Intelligenza Artificiale può interagire con la scienza dei materiali, la biologia, la chimica e la fisica, le cose sono più possibili di quanto non fossero mai state prima.

Quali settori sono più maturi per l'interruzione della nanotecnologia?

L'industria elettronica è qualcosa che sembra aprire la strada a tutto il resto. La potenziale fine della legge di Moore utilizzando la tradizionale produzione di semiconduttori è in realtà un'opportunità per la nanotecnologia. Penso che inizieremo a vedere cose come l'architettura 3D dei substrati, vedremo nuovi materiali che non eravamo in grado di utilizzare prima per fornire una maggiore efficienza energetica. E saremo in grado di vedere i progetti realizzati per molto meno denaro di quello necessario per costruire attualmente semiconduttori. Una volta fatto questo, vedremo che il resto può beneficiare delle proprietà per manipolare oggetti su questa scala, che si tratti di biologia o chimica, verrà applicato l'esempio e il prototipo che vedremo nei semiconduttori.

Potresti condividere la storia della genesi di Nanotronics?

Abbiamo avviato Nanotronics nel 2010, quando lavoravo alla Columbia University. La nanotronica è davvero il risultato, non tanto del voler avere un'azienda, ma del voler assicurarsi che le invenzioni più entusiasmanti possano essere ridimensionate. Un laboratorio universitario è un luogo di grande potenziale invenzione, ma non significa molto se l'invenzione rimane all'interno del laboratorio. Questo è nel mio DNA come persona che ha trascorso più tempo nelle fabbriche che nei laboratori accademici. Ho avviato Nanotronics con mio padre che era il fondatore di un'altra azienda in cui lavoravamo insieme. Quella società che è stata acquisita nel 2008. L'obiettivo di quella società (Tech Pro), era quello di utilizzare la più recente tecnologia e strumentazione informatica per rivoluzionare le industrie più vecchie. In realtà, Nanotronics è l'evoluzione di quel concetto. Nel caso della nanotronica, utilizza l'intelligenza artificiale, l'imaging a super risoluzione e la robotica per cambiare il modo in cui le cose sono costruite. Questa idea non era specifica del settore. Abbiamo avuto il nostro primo cliente nel 2011, nei semiconduttori di nuova generazione che erano difficili da scalare a causa di difetti su scala nanometrica che causavano scarsi rendimenti e impedivano l'adozione di massa, nonostante le incredibili qualità che forniscono. Questo è stato un punto di partenza meraviglioso, poiché ha presentato un'incredibile quantità di sfide. Ci ha permesso di guardare non solo a quel settore specifico, ma anche di avere un obiettivo per la produzione in generale. Questa industria, i semiconduttori composti, è ora il segmento in più rapida crescita del settore.

Nanotronics ha un modo brevettato per superare il Abate Limite. Potresti iniziare spiegando cos'è il Limite di Abbe e come la Nanotronica è in grado di superare questo limite?

Il limite di Abbe è la formalizzazione di una legge fisica chiamata limite di diffrazione da Ernst Abbe. Questo è un modo per scegliere l'ottica calcolando l'apertura numerica in modo che l'onda di luce non sia più grande dell'oggetto che si desidera visualizzare. Questo è qualcosa che possiamo superare per dire, ma è qualcosa che computazionalmente puoi aggirare. Abbiamo diversi metodi per farlo. Uno dei modi davvero efficaci per affrontare questo problema è che non era affatto qualcosa con cui abbiamo iniziato. Avevamo modi molto più complessi di eseguire il controllo del movimento e la ricostruzione delle immagini rispetto a quello attuale. Ciò ha comportato lo spostamento della luce e lo spostamento di oggetti fisici e l'acquisizione di più immagini e l'utilizzo del calcolo per vedere ciò che altrimenti non sarebbe stato visto. Lo facciamo ancora in alcuni casi, ma più spesso utilizziamo una combinazione di modalità di illuminazione con intelligenza artificiale. In sostanza, stiamo classificando ciò che un'intelligenza artificiale si aspetta dovrebbe essere visto e confrontandolo con ciò che viene visto, anche se la lunghezza d'onda della luce è maggiore dell'oggetto ripreso. Siamo sempre alla ricerca di nuovi modi per farlo e la sfida non è sempre la risoluzione, ma essere in grado di rilevare qualcosa che è più piccolo del limite di Abbe ed essere in grado di farlo a velocità di throughput che tengono il passo con la produzione.

Potresti discutere di come la nanotronica unisce l'apprendimento automatico con la nanotecnologia?

Ne ho parlato un po' nella domanda precedente sul limite di Abbe. Nella nanotecnologia puoi presumere che qualcosa che stai risolvendo sia più piccolo della lunghezza d'onda della luce che stai usando. Quindi, se sei in grado di vedere qualcosa che è più piccolo ed essere in grado di vederlo grazie all'apprendimento automatico, allora sei in grado di manipolarlo e puoi imparare da esso tu stesso ed essere in grado di costruire con esso. Questa è la prima volta che ciò è stato possibile con la nanotecnologia. Abbiamo fatto un esperimento che puoi immaginare diventare qualcosa di prezioso nella nanotecnologia, che consisteva nell'usare la stampa 3D con l'apprendimento per rinforzo. La stampante 3D è stata guidata da agenti di apprendimento per rinforzo che dovevano ottimizzare la correzione delle anomalie per ottenere una proprietà finale. Lo hanno fatto in modi che gli umani non avrebbero mai pensato di farlo. Sebbene non sia esattamente nano, si applicherebbe la stessa idea.

Puoi discutere di come la nanotecnologia e gli esseri umani possono potenziarsi a vicenda?

Questa è la prima volta in cui gli esseri umani con grande destrezza e la capacità di collegare molti concetti diversi in un dato momento possono lavorare con la capacità incredibilmente veloce di un'Intelligenza Artificiale. Questo può essere fatto aggiornando continuamente i nostri obiettivi per i quali vorremmo che l'IA ottimizzasse. È un modo per noi di fornire una guida mentre osserviamo il risultato di quell'IA. Non sempre sappiamo quale strategia e tattica adotterà l'IA, ma conosciamo il risultato che vorremmo ottenesse. Ciò è particolarmente importante nella nanotecnologia, dove molti dei nostri istinti non sono in linea con il modo in cui funziona la fisica. Fortunatamente, un'intelligenza artificiale non ha il problema di questi istinti e può invece reagire alla situazione in questione e imparare in modi di cui non siamo capaci. In sostanza, stiamo insegnando a un'intelligenza artificiale dandogli molte possibilità di imparare da sola senza i nostri pregiudizi e in cambio ci sta insegnando ciò che è possibile.

Nanotronics ha collaborato con una serie di società di sequenziamento del genoma per aiutare a ridurre i costi del sequenziamento genomico. Potresti parlare di alcune di queste collaborazioni?

Anche se non posso discutere i dettagli di ciò che facciamo per i nostri clienti nel sequenziamento del genoma, posso dire che il nostro obiettivo e dove abbiamo riscontrato un certo successo è utilizzare modalità di illuminazione e intelligenza artificiale uniche per migliorare i raccolti. I rendimenti migliori possono essere legati molto al prezzo di una sequenza. Se lo fai, alla fine porta a uno sviluppo più rapido di vaccini e altre terapie e anche a un sequenziamento del genoma estremamente economico che potrebbe portare a un genoma da $ 100. Il mio obiettivo personale, come lo è per molti altri, è vedere la medicina personalizzata diventare una realtà il prima possibile.

Quali sono alcuni modi in cui la nanotecnologia può aumentare la resa riducendo gli sprechi?

La nanotecnologia deve essere associata alla riduzione dei rifiuti, altrimenti a mio avviso non è veramente nanotecnologia. Diremo che la nanotecnologia e la produzione atomicamente precisa sono sinonimi, quindi la materia prima di ciò che produci non dovrebbe comportare alcuno spreco. Pensiamo che ciò sia possibile se si pensa a ciò che è stato realizzato utilizzando l'apprendimento per rinforzo per altre tecniche di produzione che facciamo.

 C'è qualcos'altro che vorresti condividere su Nanotronics?

Facciamo qualcosa che chiamiamo controllo di fabbrica intelligente (IFC). Vediamo la strada delle fabbriche intelligenti che va dal miglioramento dei rendimenti delle fabbriche tradizionali per condurre verso fabbriche atomicamente precise.

Grazie per l'ottima intervista, i lettori che desiderano saperne di più dovrebbero visitare Nanotronica.