Dr. Metjū Putmens, Nanotronics – Interviju sērijas izpilddirektors un līdzdibinātājs

Dr. Metjū Putmens ir uzņēmuma izpilddirektors un līdzdibinātājs Nanotronika, zinātnes tehnoloģiju uzņēmums, kas ir no jauna definējis rūpnīcas vadību, izgudrojot platformu, kas apvieno mākslīgo intelektu, automatizāciju un izsmalcinātu iztēli, lai palīdzētu cilvēka atjautībai atklāt trūkumus un anomālijas ražošanā — nozarē, kas ir stagnējusi kopš 1950. gadiem. Pirms Nanotronics Metjū bija Tech Pro, Inc., kuru 2008. gadā iegādājās Roper Industries, īpašnieks un attīstības viceprezidents. Strādājot Tech Pro, viņš vadīja divas iegādes un instrumentu ražotāja pārveidošanu par jaunu globālu. tirgos, izveidojot partnerības vai meitasuzņēmumus 15 valstīs.

Vai jūs varētu aprakstīt, kas ir nanotehnoloģijas?

Nanotehnoloģija ir ieguvusi divas dažādas nozīmes 35 gadu laikā, kopš šis termins pastāvēja. 2020. gadā visizplatītākais ir tas, ka nanotehnoloģija ir jebkuras tehnoloģijas izmantošana, kuras elementa izmērs ir mazāks par 100 nanometriem. Mēs redzam nanotehnoloģiju, kas tam ir piemērota traipu izturīgos pārklājumos, sauļošanās līdzekļos un ūdens attīrīšanā. Tas sniedz iespējas, bet nav pats aizraujošākais. Man nanotehnoloģijas ir spēja ražot lietas, kas ir atomiski precīzas. Ja jums ir kaut kas atomiski precīzs, jums ir iespēja pārvietoties telpā bez makropasaules ierobežojumiem. Jums ir fiziskas un elektriskās īpašības, kas ir ne tikai pārākas, bet arī kontrolējamas. Šeit nanotehnoloģija var atvērt inovācijas jomas, kas citos veidos nav iespējamas. To 1980. gados pirmo reizi izklāstīja Ēriks Drekslers, un tagad, kad mākslīgais intelekts var mijiedarboties ar materiālu zinātni, bioloģiju, ķīmiju un fiziku, lietas ir daudz iespējamas nekā jebkad agrāk.

Kuras nozares ir visvairāk gatavas nanotehnoloģiju radītiem traucējumiem?

Šķiet, ka elektronikas industrija ir virzītājspēks visam pārējam. Iespējamās Mūra likuma beigas, izmantojot tradicionālo pusvadītāju ražošanu, patiesībā ir nanotehnoloģiju iespēja. Es domāju, ka mēs sāksim redzēt tādas lietas kā substrātu 3D arhitektūra, mēs redzēsim jaunus materiālus, kurus mēs iepriekš nevarējām izmantot, lai nodrošinātu lielāku energoefektivitāti. Un mēs varēsim redzēt, ka projekti tiek būvēti par daudz mazāku naudu, nekā tas ir nepieciešams, lai pašlaik izveidotu pusvadītājus. Kad jūs to izdarīsit, mēs redzēsim, ka pārējie var gūt labumu no īpašībām manipulēt ar objektiem šādā mērogā neatkarīgi no tā, vai tā ir bioloģija vai ķīmija, tiks izmantots piemērs un prototips, ko mēs redzēsim pusvadītājos.

Vai jūs varētu padalīties ar Nanotronics ģenēzes stāstu?

Mēs sākām Nanotronics 2010. gadā, kad es strādāju Kolumbijas universitātē. Nanotronika patiešām ir rezultāts, ne tik daudz vēlmes izveidot uzņēmumu, bet gan vēlmi pārliecināties, ka aizraujošākos izgudrojumus var mērogot. Universitātes laboratorija ir vieta ar lielu izgudrojumu potenciālu, taču tas neko daudz nenozīmē, ja izgudrojums paliek laboratorijā. Tas ir manā DNS kā cilvēka, kurš vairāk laika ir pavadījis rūpnīcās nekā akadēmiskajās laboratorijās. Es sāku Nanotronics ar savu tēvu bija cita uzņēmuma dibinātājs, kurā mēs strādājām kopā. Šis uzņēmums tika iegādāts 2008. gadā. Šī uzņēmuma (Tech Pro) mērķis bija izmantot jaunākās datortehnoloģijas un instrumentus, lai mainītu vecās nozares. Patiešām, nanotronika ir šīs koncepcijas evolūcija. Nanotronics gadījumā tas izmanto mākslīgo intelektu, superizšķirtspējas attēlveidošanu un robotiku, lai mainītu veidu, kā lietas tiek veidotas. Šī ideja nebija specifiska nozarei. Mums bija pirmais klients 2011. gadā, izmantojot nākamās paaudzes pusvadītājus, kurus bija grūti mērogot nanomēroga defektu dēļ, kas rada zemu ražu, un novērsa masveida ieviešanu, neskatoties uz to sniegtajām neticamajām īpašībām. Šī bija brīnišķīga vieta, kur sākt, jo tā radīja neticami daudz izaicinājumu. Tas ļāva mums skatīties ne tikai uz konkrēto nozari, bet arī uz ražošanu kopumā. Šī nozare, saliktie pusvadītāji, tagad ir visstraujāk augošais nozares segments.

Nanotronics ir patentēts veids, kā pārspēt Abbe Limits. Vai jūs varētu sākt, paskaidrojot, kas ir Abbe Limits un kā Nanotronics spēj pārvarēt šo ierobežojumu?

Abbe robeža ir likuma formalizācija fizikā, ko Ernsts Abbe sauc par difrakcijas robežu. Tas ir veids, kā izvēlēties optiku, aprēķinot skaitlisko apertūru, lai gaismas vilnis nebūtu lielāks par objektu, kuru vēlaties attēlot. Tas ir kaut kas, ko mēs varam pārvarēt ar vienu izteikumu, taču tas ir kaut kas tāds, ko skaitļošanas veidā varat apiet. Mums ir vairākas dažādas metodes, kā to izdarīt. Viens no patiešām efektīvajiem veidiem, kā to risināt, ir tas, ar ko mēs vispār nesākām. Mums bija daudz sarežģītāki veidi, kā veikt kustību kontroli un attēlu rekonstrukciju, nekā tagad. Tas ietvēra gaismas pārvietošanu un fizisko lietu pārvietošanu, vairāku attēlu uzņemšanu un aprēķinu izmantošanu, lai redzētu to, kas citādi nebūtu redzams. Dažos gadījumos mēs joprojām to darām, bet biežāk mēs izmantojam apgaismojuma modalitātes kombināciju ar mākslīgo intelektu. Būtībā mēs klasificējam to, ko AI sagaida, lai tas būtu redzams, un salīdzinām to ar redzamo, pat ja gaismas viļņa garums ir lielāks nekā attēlotais objekts. Mēs vienmēr meklējam jaunus veidus, kā to izdarīt, un izaicinājums ne vienmēr ir izšķirtspēja, bet gan spēja noteikt kaut ko, kas ir mazāks par Abbe ierobežojumu, un spēt to izdarīt ar caurlaides ātrumu, kas neatpaliek no ražošanas.

Vai jūs varētu apspriest, kā Nanotronics apvieno mašīnmācību ar nanotehnoloģiju?

Es tam nedaudz pievērsos iepriekšējā jautājumā par Abbe limitu. Nanotehnoloģijā var pieņemt, ka kaut kas, ko jūs izšķirat, ir mazāks par jūsu izmantotās gaismas viļņa garumu. Tātad, ja jūs spējat redzēt kaut ko mazāku un spējat to redzēt, pateicoties mašīnmācībai, tad jūs varat ar to manipulēt, un jūs pats varat no tā mācīties un ar to būvēt. Šī ir pirmā reize, kad tas bija iespējams ar nanotehnoloģiju palīdzību. Mēs veicām eksperimentu, par kuru jūs varat iedomāties kļūt par kaut ko vērtīgu nanotehnoloģijā, proti, izmantot 3D drukāšanu ar pastiprināšanas mācīšanos. 3D printeri vadīja pastiprinošie mācību līdzekļi, kas bija jāoptimizē, lai novērstu anomālijas, lai iegūtu galīgo īpašumu. Viņi to darīja tā, kā cilvēki to nekad nav domājuši darīt. Lai gan tas nav gluži nano, būtu piemērojama tā pati ideja.

Vai varat apspriest, kā nanotehnoloģijas un cilvēki var viens otru papildināt?

Šī ir pirmā reize, kad cilvēki ar lielu veiklību un spēju jebkurā brīdī apvienot daudz dažādu jēdzienu var strādāt ar neticami ātru mākslīgā intelekta spēju. To var izdarīt, pastāvīgi atjauninot mūsu mērķus, kuriem mēs vēlamies, lai AI optimizētu. Tas ir veids, kā mēs varam sniegt norādījumus, vērojot šī AI iznākumu. Mēs ne vienmēr zinām, kādu stratēģiju un taktiku AI izmantos, taču mēs zinām rezultātu, ko mēs vēlētos, lai tas sasniegtu. Tas ir īpaši svarīgi nanotehnoloģijās, kur daudzi mūsu instinkti nav saskaņā ar fizikas darbību. Par laimi mākslīgajam intelektam nav šo instinktu problēmu, un tā vietā tā var reaģēt uz konkrēto situāciju un mācīties tā, kā mēs vienkārši neesam spējīgi. Būtībā mēs mācām AI, dodot tai daudz iespēju mācīties pašam bez mūsu aizspriedumiem, un pretī mēs mācām to, kas ir iespējams.

Nanotronics ir sadarbojies ar vairākiem genoma sekvencēšanas uzņēmumiem, lai palīdzētu samazināt genoma sekvencēšanas izmaksas. Vai jūs varētu apspriest dažas no šīm partnerībām?

Lai gan es nevaru apspriest sīkāku informāciju par to, ko mēs darām savu klientu labā genoma sekvencēšanas jomā, varu teikt, ka mūsu mērķis un tas, kur esam guvuši zināmus panākumus, ir izmantot unikālas apgaismojuma metodes un AI, lai uzlabotu ražu. Labāku ienesīgumu var ļoti lielā mērā saistīt ar secības cenu. Ja jūs to darāt, tas galu galā noved pie ātrākas vakcīnu un citu terapeitisko līdzekļu izstrādes, kā arī pie ārkārtīgi lētas genoma sekvencēšanas, kas var novest pie 100 ASV dolāru genoma. Mans personīgais mērķis, tāpat kā daudziem citiem, ir panākt, lai personalizētā medicīna pēc iespējas ātrāk kļūtu par realitāti.

Kādi ir daži veidi, kā nanotehnoloģijas var palielināt ražu, vienlaikus samazinot atkritumus?

Nanotehnoloģija ir jāsaista ar atkritumu samazināšanu, vai arī tā, manuprāt, nav īsti nanotehnoloģija. Mēs teiksim, ka nanotehnoloģijas un atomiski precīza ražošana ir sinonīmi, tāpēc jūsu ražotā izejviela nedrīkst būt saistīta ar atkritumiem. Mēs domājam, ka tas ir iespējams, ja domājat par to, kas ir sasniegts, izmantojot pastiprināšanas mācības citām ražošanas metodēm, ko mēs darām.

 Vai ir vēl kaut kas, ko vēlaties padalīties par Nanotronics?

Mēs darām kaut ko tādu, ko saucam inteliģenta rūpnīcas vadība (IFC). Mēs uzskatām, ka viedo rūpnīcu ceļš ved no tradicionālo rūpnīcu ražas uzlabošanas uz atomiski precīzām rūpnīcām.

Paldies par lielisko interviju, lasītājiem, kuri vēlas uzzināt vairāk, vajadzētu apmeklēt Nanotronika.