Dr. Matthew Putman, CEO e cofundador da Nanotronics – série de entrevistas

Dr. Matthew Putman é o CEO e co-fundador da Nanotrônica, uma empresa de ciência e tecnologia que redefiniu o controle de fábrica por meio da invenção de uma plataforma que combina IA, automação e imaginação sofisticada para auxiliar a engenhosidade humana na detecção de falhas e anomalias na fabricação, uma indústria estagnada desde a década de 1950. Antes da Nanotronics, Matthew foi proprietário e vice-presidente de desenvolvimento da Tech Pro, Inc., que foi adquirida pela Roper Industries em 2008. Durante seu tempo na Tech Pro, ele liderou duas aquisições e a transformação do fabricante de instrumentos em uma nova empresa global mercados, tendo formado parcerias ou subsidiárias em 15 nações.

Você poderia descrever o que é nanotecnologia?

A nanotecnologia assumiu dois significados diferentes ao longo dos 35 anos ou mais que o termo existe. O mais comum em 2020 é que a nanotecnologia é o uso de qualquer tecnologia que tenha um tamanho de recurso inferior a 100 nanômetros. Vemos a nanotecnologia que se encaixa nisso em revestimentos resistentes a manchas, protetores solares e purificação de água. Isso apresenta oportunidades, mas não é o mais emocionante. Para mim, a nanotecnologia é a capacidade de fabricar coisas atomicamente precisas. Quando você tem algo que é atomicamente preciso, você tem a capacidade de navegar pelo espaço sem a restrição do mundo macro. Você tem propriedades físicas e elétricas que não são apenas superiores, mas também controláveis. É aqui que a nanotecnologia tem a possibilidade de abrir áreas de inovação impossíveis de outras formas. Isso foi descrito pela primeira vez por Eric Drexler na década de 1980, e agora que a Inteligência Artificial pode interagir com a ciência de materiais, biologia, química e física, as coisas são mais possíveis do que nunca.

Quais indústrias estão mais maduras para a disrupção da nanotecnologia?

A indústria eletrônica é algo que parece liderar o caminho para todo o resto. O potencial fim da Lei de Moore usando a fabricação tradicional de semicondutores é, na verdade, uma oportunidade para a nanotecnologia. Acho que vamos começar a ver coisas como arquitetura 3D de substratos, vamos ver novos materiais que não podíamos usar antes para fornecer mais eficiência energética. E poderemos ver projetos sendo construídos por muito menos dinheiro do que é necessário para construir semicondutores atualmente. Depois de fazer isso, veremos que o restante pode se beneficiar das propriedades para manipular objetos nessa escala, seja biologia ou química, será aplicado o exemplo e o protótipo que veremos nos semicondutores.

Você poderia compartilhar a história da gênese por trás da Nanotronics?

Começamos a Nanotronics em 2010, quando eu trabalhava na Columbia University. A nanotrônica é realmente um resultado, não tanto de querer ter uma empresa, mas de querer ter certeza de que as invenções mais empolgantes possam ser dimensionadas. Um laboratório universitário é um local de grande potencial de invenção, mas não significa muito se a invenção ficar dentro do laboratório. Isso está no meu DNA como alguém que passou mais tempo em chão de fábrica do que em laboratórios acadêmicos. Comecei a Nanotronics com meu pai foi o fundador de outra empresa onde trabalhamos juntos. Essa empresa que foi adquirida em 2008. O objetivo dessa empresa (Tech Pro) era usar o que há de mais moderno em tecnologia de computadores e instrumentação para revolucionar as indústrias mais antigas. Realmente, a Nanotronics é a evolução desse conceito. No caso da Nanotronics, está usando Inteligência Artificial, imagens de super resolução e robótica para mudar a forma como as coisas são construídas. Essa ideia não era específica da indústria. Tivemos nosso primeiro cliente em 2011, em semicondutores de próxima geração que eram difíceis de dimensionar devido a defeitos em nanoescala que causavam baixos rendimentos e impediam a adoção em massa, apesar das incríveis qualidades que eles fornecem. Este foi um lugar maravilhoso para começar, pois apresentou uma quantidade incrível de desafios. Isso fez com que pudéssemos olhar não apenas para aquela indústria específica, mas ter uma lente para a fabricação em geral. Esta indústria, semicondutores compostos, é agora o segmento de mais rápido crescimento da indústria.

A Nanotronics tem uma maneira patenteada de superar o Abbe Limite. Você poderia começar explicando o que é o Abbe Limit e como a Nanotronics é capaz de superar essa limitação?

O Limite de Abbe é a formalização de uma lei da física chamada de limite de difração por Ernst Abbe. Esta é uma maneira de escolher a óptica calculando a abertura numérica para que a onda de luz não seja maior do que o objeto que você gostaria de visualizar. Isso é algo que podemos superar, digamos, mas é algo que computacionalmente você pode contornar. Temos vários métodos diferentes para fazer isso. Uma das maneiras realmente eficazes de lidar com isso não foi algo com o qual começamos. Tínhamos maneiras muito mais complexas de fazer controle de movimento e reconstrução de imagens do que temos agora. Isso envolvia mover a luz e mover coisas físicas e tirar várias imagens e usar a computação para ver o que não seria visto de outra forma. Ainda fazemos isso em alguns casos, mas mais frequentemente usamos uma combinação de modalidades de iluminação com inteligência artificial. Essencialmente, estamos classificando o que uma IA espera que seja visto e comparando isso com o que é visto, mesmo que o comprimento de onda da luz seja maior do que o objeto que está sendo fotografado. Estamos sempre procurando novas maneiras de fazer isso e o desafio nem sempre é a resolução, mas ser capaz de detectar algo menor que o limite de Abbe e ser capaz de fazê-lo em velocidades de produção que acompanham a fabricação.

Você poderia discutir como a Nanotronics combina o aprendizado de máquina com a nanotecnologia?

Falei um pouco sobre isso na pergunta anterior sobre o limite de Abbe. Na nanotecnologia, você pode assumir que algo que está resolvendo é menor que o comprimento de onda da luz que está usando. Então, se você é capaz de ver algo que é menor e pode vê-lo por causa do aprendizado de máquina, então você é capaz de manipulá-lo, aprender com ele e construir com ele. Esta é a primeira vez que isso foi possível com a nanotecnologia. Fizemos um experimento que você pode imaginar se tornando algo valioso em nanotecnologia, que foi usar impressão 3D com aprendizado por reforço. A impressora 3D foi guiada por agentes de aprendizado por reforço que foram otimizados para corrigir anomalias para obter uma propriedade final. Eles fizeram isso de maneiras que os humanos nunca pensaram em fazer. Embora isso não seja exatamente nano, a mesma ideia se aplica.

Você pode discutir como a nanotecnologia e os humanos podem aumentar um ao outro?

Esta é a primeira vez que humanos com grande destreza e capacidade de conectar muitos conceitos diferentes a qualquer momento podem trabalhar com a capacidade incrivelmente rápida de uma Inteligência Artificial. Isso pode ser feito atualizando continuamente nossos objetivos para os quais gostaríamos que a IA otimizasse. É uma forma de fornecermos orientação enquanto observamos o resultado dessa IA. Nem sempre sabemos qual estratégia e tática a IA adotará, mas sabemos o resultado que gostaríamos que ela alcançasse. Isso é especialmente importante na nanotecnologia, onde muitos de nossos instintos não estão alinhados com o funcionamento da física. Felizmente, uma IA não tem o problema desses instintos e pode, em vez disso, reagir à situação em questão e aprender de maneiras que simplesmente não somos capazes. Em essência, estamos ensinando uma IA dando a ela muitas chances de aprender por conta própria sem nossos preconceitos e, em troca, estamos nos ensinando o que é possível.

A Nanotronics fez parceria com várias empresas de sequenciamento de genoma para ajudar a reduzir os custos do sequenciamento genômico. Você poderia falar sobre algumas dessas parcerias?

Embora eu não possa discutir os detalhes do que fazemos para nossos clientes no sequenciamento do genoma, posso dizer que nosso objetivo e onde vimos algum sucesso é usar modalidades de iluminação exclusivas e IA para melhorar os rendimentos. Melhores rendimentos podem estar muito ligados ao preço de uma sequência. Se você fizer isso, acabará levando a um desenvolvimento mais rápido de vacinas e outras terapias e também a um sequenciamento de genoma extremamente barato que pode levar a um genoma de US$ 100. Meu objetivo pessoal, como é para muitos outros, é ver a medicina personalizada se tornar uma realidade o mais rápido possível.

Quais são algumas maneiras pelas quais a nanotecnologia pode aumentar o rendimento e reduzir o desperdício?

A nanotecnologia tem que estar associada à redução de resíduos, ou não é verdadeiramente nanotecnologia a meu ver. Diremos que a nanotecnologia e a fabricação atomicamente precisa são sinônimos, portanto, a matéria-prima do que você fabrica não deve envolver nenhum desperdício. Achamos que isso é possível se você pensar no que foi realizado usando o aprendizado por reforço para outras técnicas de fabricação que fazemos.

 Há mais alguma coisa que você gostaria de compartilhar sobre Nanotronics?

Fazemos algo que chamamos controle de fábrica inteligente (IFC). Vemos o caminho das fábricas inteligentes indo da melhoria dos rendimentos das fábricas tradicionais para chegar às fábricas atomicamente precisas.

Obrigado pela ótima entrevista, os leitores que desejam saber mais devem visitar Nanotrônica.