Dr. Matthew Putman, CEO e Co-Fondatore di Nanotronics – Serie di Interviste

Dr. Matthew Putman è il CEO e Co-Fondatore di Nanotronics, un’azienda di tecnologia scientifica che ha ridefinito il controllo della fabbrica attraverso l’invenzione di una piattaforma che combina AI, automazione e immaginazione sofisticata per assistere l’ingegno umano nella rilevazione di difetti e anomalie nella produzione, un’industria che è stagnata dal 1950. Prima di Nanotronics, Matthew era proprietario e Vice Presidente dello Sviluppo per Tech Pro, Inc., che è stata acquisita da Roper Industries nel 2008. Durante il suo tempo a Tech Pro, ha guidato due acquisizioni e la trasformazione del produttore di strumenti in nuovi mercati globali, avendo formato partnership o filiali in 15 nazioni.

Potresti descrivere cosa è la nanotecnologia?

La nanotecnologia ha assunto due significati diversi nel corso dei 35 anni circa in cui il termine è esistito. Il più comune nel 2020 è che la nanotecnologia è l’uso di qualsiasi tecnologia che abbia una dimensione di caratteristica inferiore a 100 nanometri. Vediamo nanotecnologie che rientrano in questa categoria in rivestimenti resistenti alle macchie, filtri solari e purificazione dell’acqua. Ciò presenta opportunità, ma non è il più emozionante. Per me, la nanotecnologia è la capacità di produrre cose che sono precisamente atomiche. Quando si ha qualcosa che è precisamente atomico, si ha la capacità di navigare nello spazio senza la restrizione del mondo macro. Si hanno proprietà fisiche ed elettriche che non solo sono superiori, ma sono anche controllabili. Questo è dove la nanotecnologia ha la possibilità di aprire aree di innovazione non possibili in altri modi. Ciò è stato delineato per la prima volta da Eric Drexler negli anni ’80 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 che mai.

Quali industrie sono più mature per essere interrotte dalla nanotecnologia?

L’industria elettronica è qualcosa che sembra guidare la strada per tutto il resto. La potenziale fine della Legge di Moore utilizzando la produzione di semiconduttori tradizionale 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 maggiore efficienza energetica. E saremo in grado di vedere progetti costruiti per molto meno denaro di quanto non si faccia attualmente per costruire semiconduttori. Una volta che si fa questo, vedremo che il resto può trarre vantaggio dalle proprietà per manipolare oggetti a questa scala, sia che si tratti di biologia o chimica, l’esempio e il prototipo che vedremo nei semiconduttori saranno applicati.

Potresti condividere la storia di genesi dietro Nanotronics?

Abbiamo iniziato Nanotronics nel 2010, quando lavoravo alla Columbia University. Nanotronics è davvero il risultato non tanto di voler avere un’azienda, ma di voler assicurarsi che le invenzioni più emozionanti potessero essere ampliate. Un laboratorio universitario è un luogo di grande potenziale invenzione, ma non significa molto se l’invenzione rimane all’interno del laboratorio. Ciò è nel mio DNA come qualcuno che ha trascorso più tempo sui pavimenti delle fabbriche che nei laboratori accademici. Ho iniziato Nanotronics con mio padre, che era il fondatore di un’altra azienda con cui lavoravamo insieme. Quell’azienda, Tech Pro, è stata acquisita nel 2008. L’obiettivo di quell’azienda era utilizzare l’ultima tecnologia informatica e strumentazione per rivoluzionare le industrie più vecchie. In realtà, Nanotronics è l’evoluzione di quel concetto. Nel caso di Nanotronics, si tratta di utilizzare l’Intelligenza Artificiale, l’immaginazione a super risoluzione e la robotica per cambiare il modo in cui le cose vengono costruite. Questa idea non era specifica di un’industria. Abbiamo avuto il nostro primo cliente nel 2011, nella prossima generazione di semiconduttori che erano difficili da ampliare a causa di difetti nanoscala che causavano rendimenti scarsi e impedivano l’adozione di massa, nonostante le qualità incredibili che offrivano. Ciò è stato un posto meraviglioso per iniziare, poiché presentava una quantità incredibile di sfide. Ciò ci ha permesso di guardare non solo a quell’industria specifica, ma di avere una lente sulla produzione in generale. Quest’industria, i semiconduttori composti, sono ora il segmento di crescita più rapida dell’industria.

Nanotronics ha un metodo brevettato per superare il limite di Abbe. Potresti iniziare spiegando cosa è il limite di Abbe e come Nanotronics è in grado di superare questa limitazione?

Il limite di Abbe è la formalizzazione di una legge della fisica chiamata limite di diffrazione di Ernst Abbe. Ciò è un modo per scegliere ottiche calcolando l’apertura numerica in modo che l’onda di luce non sia più grande dell’oggetto che si desidera immaginare. Ciò è qualcosa che possiamo superare, per così dire, ma è qualcosa che computazionalmente si può aggirare. Abbiamo diversi metodi per farlo. Uno dei modi più efficaci per essere in grado di affrontare questo è stato qualcosa che non abbiamo iniziato a fare per niente. Avevamo metodi molto più complessi per fare il controllo del movimento e la ricostruzione delle immagini di quanto non facciamo ora. Ciò ha coinvolto la luce in movimento e le cose fisiche in movimento e la presa di molte immagini e l’uso della computazione per vedere ciò che non sarebbe stato visto altrimenti. Ancora facciamo questo in alcuni casi, ma più spesso utilizziamo una combinazione di modalità di illuminazione con intelligenza artificiale. Essenzialmente, stiamo classificando ciò che un’IA si aspetta di vedere e confrontandolo con ciò che si vede, anche se la lunghezza d’onda della luce è più grande dell’oggetto immaginato. Stiamo sempre cercando 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 e di essere in grado di farlo a velocità di throughput che tengono il passo con la produzione.

Potresti discutere come Nanotronics combina l’apprendimento automatico con la nanotecnologia?

Ho affrontato questo un po’ nella precedente domanda sul limite di Abbe. Nella nanotecnologia si può supporre che qualcosa che si sta risolvendo sia più piccolo della lunghezza d’onda della luce che si sta utilizzando. Quindi, se si è in grado di vedere qualcosa che è più piccolo e di essere in grado di vederlo a causa dell’apprendimento automatico, allora si è in grado di manipolarlo e di essere in grado di imparare da esso e di essere in grado di costruire con esso. Questo è la prima volta che ciò è stato possibile con la nanotecnologia. Abbiamo fatto un esperimento che si può immaginare diventare qualcosa di prezioso nella nanotecnologia, che è stato utilizzare la stampa 3D con l’apprendimento per rinforzo. La stampante 3D è stata guidata da agenti di apprendimento per rinforzo che dovevano ottimizzare per la correzione di anomalie per ottenere una proprietà finale. Hanno fatto questo in modi che gli esseri umani non avevano mai pensato di fare. Mentre ciò non è esattamente nano, la stessa idea si applicherebbe.

Potresti discutere come la nanotecnologia e gli esseri umani possono integrarsi a vicenda?

Questo è il primo momento in cui gli esseri umani con grande destrezza e la capacità di collegare molti concetti diversi in qualsiasi momento possono lavorare con la capacità incredibilmente veloce di un’Intelligenza Artificiale. Ciò può essere fatto continuamente aggiornando i nostri obiettivi che vorremmo che l’IA ottimizzasse. È un modo per noi di fornire indicazioni mentre guardiamo il risultato di quell’IA. Non sappiamo sempre quale strategia e tattica l’IA prenderà, ma sappiamo il risultato che vorremmo che raggiungesse. 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’IA non ha il problema di questi istinti e può invece reagire alla situazione e imparare in modi che noi non siamo in grado di fare. In sostanza, stiamo insegnando a un’IA dandole molte possibilità di imparare da sola senza i nostri pregiudizi e in cambio ci insegna cosa è possibile.

Nanotronics ha collaborato con diverse aziende di sequenziamento del genoma per aiutare a ridurre i costi del sequenziamento del genoma. Potresti discutere alcune di queste collaborazioni?

Mentre 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 visto alcuni successi è utilizzare modalità di illuminazione uniche e IA per migliorare i rendimenti. I rendimenti migliori possono essere legati molto al prezzo di una sequenza. Se si fa questo, alla fine porterà a un più rapido sviluppo di vaccini e altri trattamenti e anche a un sequenziamento del genoma estremamente economico che potrebbe portare a un genoma da 100 dollari. Il mio obiettivo personale, come lo è per molti altri, è vedere la medicina personalizzata diventare una realtà il più presto possibile.

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

La nanotecnologia deve essere associata alla riduzione degli sprechi, o non è veramente nanotecnologia secondo la mia opinione. Diremo che la nanotecnologia e la produzione precisa atomicamente sono sinonimi, quindi il materiale di partenza di ciò che si produce non dovrebbe comportare sprechi. 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 della fabbrica intelligente (IFC). Vediamo la strada delle fabbriche intelligenti come un percorso che va dal miglioramento dei rendimenti nelle fabbriche tradizionali all’avvio verso fabbriche precise atomicamente.

Grazie per la grande intervista, i lettori che desiderano saperne di più possono visitare Nanotronics.