Dr. Matthew Putman, CEO i współzałożyciel Nanotronics – seria wywiadów

Dr. Matthew Putman jest CEO i współzałożycielem Nanotronics, firmy technologicznej, która zrewolucjonizowała kontrolę fabryk poprzez wynalezienie platformy, która łączy sztuczną inteligencję, automatyzację i zaawansowane techniki obrazowania w celu wspomagania ludzkiej pomysłowości w wykrywaniu wad i anomalii w procesie produkcji, branży, która od lat 50. nie ewoluowała. Przed dołączeniem do Nanotronics, Matthew był właścicielem i wiceprezesem ds. rozwoju w firmie Tech Pro, Inc., która została przejęta przez Roper Industries w 2008 roku. Podczas swojego pobytu w Tech Pro, kierował dwoma przejęciami i transformacją producenta instrumentów na nowe rynki globalne, tworząc partnerstwa lub spółki zależne w 15 krajach.

Czy mógłbyś opisać, co to jest nanotechnologia?

Nanotechnologia miała dwa różne znaczenia przez około 35 lat, od kiedy powstał ten termin. Najczęstsze w 2020 roku jest to, że nanotechnologia jest wykorzystaniem każdej technologii, która ma rozmiar cechy mniejszy niż 100 nanometrów. Widzimy nanotechnologie, które pasują do tego w powłokach odpornych na plamy, kremach przeciwsłonecznych i oczyszczaniu wody. To stwarza możliwości, ale nie jest to najbardziej ekscytujące. Dla mnie nanotechnologia to zdolność do wytwarzania rzeczy, które są dokładne atomowo. Kiedy masz coś, co jest dokładne atomowo, masz możliwość poruszania się w przestrzeni bez ograniczeń makroświata. Masz właściwości fizyczne i elektryczne, które nie tylko są lepsze, ale także kontrolowane. To jest miejsce, w którym nanotechnologia ma możliwość otwarcia obszarów innowacji, które nie są możliwe w inny sposób. To zostało po raz pierwszy opisane przez Erica Drexlera w latach 80. i teraz, gdy sztuczna inteligencja może współpracować z nauką o materiałach, biologią, chemią i fizyką, rzeczy są bardziej możliwe niż kiedykolwiek wcześniej.

Które branże są najbardziej podatne na zakłócenia spowodowane przez nanotechnologię?

Branża elektroniczna jest czymś, co wydaje się prowadzić wszystko. Możliwy koniec prawa Moore’a przy użyciu tradycyjnej produkcji półprzewodników jest tak naprawdę okazją dla nanotechnologii. Myślę, że zaczniemy widzieć rzeczy takie jak architektura 3D podłoży, zobaczymy nowe materiały, których nie mogliśmy używać wcześniej, aby zapewnić większą efektywność energetyczną. I będziemy w stanie zobaczyć projekty budowane za znacznie mniej pieniędzy niż to, co jest potrzebne do budowy półprzewodników. Gdy to zrobimy, zobaczymy, że reszta może skorzystać z właściwości manipulowania obiektami w tej skali, czy to w biologii, czy w chemii, przykłady i prototypy, które zobaczymy w półprzewodnikach, będą stosowane.

Czy mógłbyś opowiedzieć o historii powstania Nanotronics?

Zaczęliśmy Nanotronics w 2010 roku, kiedy pracowałem na Uniwersytecie Columbia. Nanotronics jest naprawdę wynikiem nie tyle chęci posiadania firmy, co chęci upewnienia się, że najbardziej ekscytujące wynalazki mogą być skalowane. Laboratorium uniwersyteckie jest miejscem wielkiego potencjału wynalazczego, ale nie znaczy to wiele, jeśli wynalazek pozostaje w laboratorium. To jest we mnie jako kimś, kto spędził więcej czasu na podłogach fabrycznych niż w laboratoriach akademickich. Założyłem Nanotronics z moim ojcem, który był założycielem innej firmy, w której pracowaliśmy razem. Ta firma (Tech Pro) została przejęta w 2008 roku. Celem tej firmy było wykorzystanie najnowszej technologii komputerowej i instrumentów do rewolucjonizacji starszych branż. Naprawdę, Nanotronics jest ewolucją tego pojęcia. W przypadku Nanotronics chodzi o wykorzystanie sztucznej inteligencji, super rozdzielczości obrazowania i robotyki w celu zmiany sposobu, w jaki rzeczy są budowane. To pojęcie nie było specyficzne dla branży. Mieliśmy naszego pierwszego klienta w 2011 roku, w następnej generacji półprzewodników, które były trudne do skalowania z powodu defektów w skali nano, które powodowały słabe wyniki i uniemożliwiały masowe przyjęcie, pomimo niesamowitych właściwości, które one zapewniają. To było wspaniałe miejsce do rozpoczęcia, ponieważ stanowiło to niesamowitą ilość wyzwań. To sprawiło, że mogliśmy spojrzeć nie tylko na tę konkretną branżę, ale także na produkcję w ogóle. Ta branża, półprzewodniki złożone, są teraz najszybciej rozwijającym się segmentem branży.

Nanotronics ma opatentowany sposób na pokonanie granic Abbe. Czy mógłbyś zacząć od wyjaśnienia, co to jest granica Abbe i jak Nanotronics jest w stanie pokonać to ograniczenie?

Granica Abbe to sformalizowanie prawa fizyki zwanego granicą dyfrakcji przez Ernsta Abbe. To jest sposób wyboru optyki poprzez obliczanie numerycznego otworu, tak aby fala światła nie była większa niż obiekt, który chcesz zobrazować. To jest coś, co możemy pokonać, ale to jest coś, co komputacyjnie możemy ominąć. Mamy kilka różnych metod robienia tego. Jednym z bardzo skutecznych sposobów jest to, co nie było czymś, z czym zaczynaliśmy w ogóle. Mieliśmy znacznie bardziej złożone sposoby robienia kontroli ruchu i rekonstrukcji obrazów niż teraz. To obejmowało poruszanie się światłem i poruszanie się fizycznymi rzeczami i robienie wielu zdjęć i używanie komputera, aby zobaczyć, co nie mogłoby być zobaczone w inny sposób. Nadal robimy to w niektórych przypadkach, ale częściej używamy kombinacji modalności oświetlenia z sztuczną inteligencją. Podstawowo, klasyfikujemy to, czego oczekuje sztuczna inteligencja, i porównujemy to z tym, co jest widoczne, nawet jeśli długość fali światła jest większa niż obiekt, który jest zobrazowany. Zawsze szukamy nowych sposobów robienia tego i wyzwaniem nie zawsze jest rozdzielczość, ale możliwość wykrycia czegoś, co jest mniejsze niż granica Abbe, i zrobienia tego z prędkością, która utrzymuje się z produkcją.

Czy mógłbyś omówić, jak Nanotronics łączy sztuczną inteligencję z nanotechnologią?

Odnosiłem się do tego trochę w poprzednim pytaniu o granicę Abbe. W nanotechnologii możesz założyć, że coś, co rozwiązujesz, jest mniejsze niż długość fali światła, którą używasz. Więc, jeśli jesteś w stanie zobaczyć coś, co jest mniejsze i zobaczyć to, ponieważ sztuczna inteligencja, to jesteś w stanie manipulować tym i uczyć się z tego samego i budować z tym. To jest pierwszy raz, kiedy to było możliwe z nanotechnologią. Zrobiliśmy eksperyment, który możesz wyobrazić sobie jako coś cennego w nanotechnologii, który był wykorzystaniem druku 3D z uczeniem wzmocnionym. Drukarka 3D była kierowana przez agenci uczenia wzmocnionego, którzy mieli zoptymalizować naprawienie anomalii, aby uzyskać końcową właściwość. Zrobili to w sposób, w jaki ludzie nie myśleli, aby to zrobić. Chociaż to nie jest dokładnie nano, ten sam pomysł miałby zastosowanie.

Czy mógłbyś omówić, jak nanotechnologia i ludzie mogą się uzupełniać?

To jest pierwszy raz, kiedy ludzie z wielką zręcznością i możliwością łączenia wielu różnych pojęć w dowolnym momencie mogą pracować z niesamowitą szybkością sztucznej inteligencji. To może być zrobione przez ciągłe aktualizowanie naszych celów, które chcemy, aby sztuczna inteligencja zoptymalizowała. To jest sposób, abyśmy mogli zapewnić kierownictwo, oglądając wynik tej sztucznej inteligencji. Nie zawsze wiemy, jaka strategia i taktyka sztuczna inteligencja weźmie, ale wiemy, jaki wynik chcemy, aby osiągnęła. To jest szczególnie ważne w nanotechnologii, gdzie wiele z naszych instynktów nie jest zgodne z tym, jak fizyka działa. Na szczęście, sztuczna inteligencja nie ma problemu z tymi instynktami i może zamiast tego zareagować na sytuację i uczyć się w sposób, w jaki my nie jesteśmy w stanie. Podstawowo, uczymy sztuczną inteligencję, dając jej wiele szans nauczyć się sama bez naszych uprzedzeń i w zamian uczy nas, co jest możliwe.

Nanotronics współpracował z kilkoma firmami sekwencjonowania genomu, aby pomóc w redukcji kosztów sekwencjonowania genomu. Czy mógłbyś omówić niektóre z tych partnerstw?

Chociaż nie mogę omówić szczegółów tego, co robimy dla naszych klientów w sekwencjonowaniu genomu, mogę powiedzieć, że naszym celem i tam, gdzie widzieliśmy jakiś sukces, jest wykorzystanie unikalnych modalności oświetlenia i sztucznej inteligencji do poprawy wyników. Lepsze wyniki mogą być powiązane z ceną sekwencji. Jeśli to zrobisz, ostatecznie prowadzi to do szybszego rozwoju szczepionek i innych terapii, a także do bardzo taniego sekwencjonowania genomu, które mogłoby prowadzić do genomu za 100 dolarów. Mój osobisty cel, jak i wielu innych, jest zobaczyć, jak medycyna personalizowana staje się rzeczywistością jak najszybciej.

Jakie są sposoby, w jakie nanotechnologia może zwiększyć wydajność, redukując odpad?

Nanotechnologia musi być związana z redukcją odpadów, lub nie jest to prawdziwa nanotechnologia moim zdaniem. Powiemy, że nanotechnologia i atomowo precyzyjna produkcja są synonimami, więc surowiec, z którego wytwarza się coś, nie powinien zawierać żadnych odpadów. Myślimy, że to jest możliwe, jeśli pomyślisz o tym, co zostało osiągnięte przez wykorzystanie uczenia wzmocnionego do innych technik produkcji, które robimy.

Czy jest coś jeszcze, co chciałbyś podzielić się o Nanotronics?

Robimy coś, co nazywamy inteligentną kontrolą fabryki (IFC). Widzimy drogę inteligentnych fabryk jako idącą od poprawy wyników w tradycyjnych fabrykach do prowadzenia w kierunku atomowo precyzyjnych fabryk.

Dziękujemy za wspaniały wywiad, czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, powinni odwiedzić Nanotronics.