Dr. Matthew Putman, CEO e Co-Fundador da Nanotronics – Série de Entrevistas

Dr. Matthew Putman é o CEO e Co-Fundador da Nanotronics, uma empresa de tecnologia científica que redefiniu o controle de fábrica através da invenção de uma plataforma que combina IA, automação e imagens sofisticadas para ajudar a ingenuidade humana a detectar falhas e anomalias na fabricação, uma indústria que estagnou 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 novos mercados globais, tendo formado parcerias ou subsidiárias em 15 nações.

Poderia descrever o que é nanotecnologia?

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

Quais indústrias estão mais propensas a serem disruptadas pela nanotecnologia?

A indústria de eletrônica é algo que parece liderar o caminho para tudo o mais. O potencial fim da Lei de Moore usando a fabricação de semicondutores tradicional 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 éramos capazes de usar antes para fornecer mais eficiência energética. E vamos ser capazes de ver projetos sendo construídos por muito menos dinheiro do que é necessário para construir semicondutores atualmente. Uma vez que você faça isso, vamos ver que o resto pode se beneficiar das propriedades para manipular objetos nessa escala, seja biologia ou química, o exemplo e o protótipo que vamos ver nos semicondutores serão aplicados.

Poderia compartilhar a história de gênese por trás da Nanotronics?

Nós começamos a Nanotronics em 2010, quando eu estava trabalhando na Universidade de Columbia. A Nanotronics é realmente um resultado, não tanto de querer ter uma empresa, mas de garantir que as invenções mais emocionais pudessem ser escaladas. Um laboratório universitário é um lugar de grande potencial invenção, mas não significa muito se a invenção permanece dentro do laboratório. Isso está no meu DNA como alguém que passou mais tempo em fábricas do que em laboratórios acadêmicos. Eu comecei a Nanotronics com meu pai, que foi o fundador de outra empresa onde trabalhamos juntos. Essa empresa (Tech Pro) foi adquirida em 2008. O objetivo dessa empresa (Tech Pro) era usar a última tecnologia de computador e instrumentação para revolucionar indústrias mais antigas. Realmente, a Nanotronics é a evolução desse conceito. No caso da Nanotronics, é usar Inteligência Artificial, imagens de super-resolução e robótica para mudar a maneira como as coisas são construídas. Essa ideia não era específica de indústria. Nós tivemos nosso primeiro cliente em 2011, em semicondutores de próxima geração que eram difíceis de escalar devido a defeitos nanométricos que causavam baixos rendimentos e impediam a adoção em massa, apesar das qualidades incríveis que fornecem. Isso foi um ótimo lugar para começar, pois apresentou um desafio incrível. Isso fez com que pudéssemos olhar não apenas para essa indústria específica, mas ter uma lente para a fabricação em geral. Essa indústria, semicondutores compostos, agora é o segmento de crescimento mais rápido da indústria.

A Nanotronics tem uma forma patenteada de superar o Limite de Abbe. Poderia começar explicando o que é o Limite de Abbe e como a Nanotronics consegue superar essa limitação?

O Limite de Abbe é a formalização de uma lei da física chamada limite de difração por Ernst Abbe. Isso é uma maneira de escolher óptica calculando a Abertura Numérica para que a onda de luz não seja maior que o objeto que você deseja imagem. Isso é algo que podemos superar, por assim dizer, mas é algo que computacionalmente você pode contornar. Nós temos vários métodos diferentes de fazer isso. Uma das maneiras realmente eficazes de ser capaz de abordar isso é algo que não começamos a fazer em absoluto. Nós tínhamos métodos muito mais complexos de fazer controle de movimento e reconstrução de imagens do que temos agora. Isso envolvia mover luz e mover coisas físicas e tirar múltiplas imagens e usar computação para ver o que não poderia ser visto de outra forma. Nós ainda fazemos isso em alguns casos, mas mais frequentemente usamos uma combinação de modalidades de iluminação com inteligência artificial. Basicamente, estamos classificando o que uma IA espera que deva ser visto e comparando isso com o que é visto, mesmo que o comprimento de onda da luz seja maior que o objeto sendo imagem. Nós estamos sempre procurando novas maneiras de fazer isso e o desafio não é sempre resolução, mas ser capaz de detectar algo que é menor que o Limite de Abbe, e ser capaz de fazer isso em velocidades de produção que mantenham a fabricação.

Poderia discutir como a Nanotronics combina aprendizado de máquina com nanotecnologia?

Eu abordei isso um pouco na questão 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 for capaz de ver algo que é menor e ser capaz de vê-lo porque da aprendizagem de máquina, então você é capaz de manipulá-lo e é capaz de aprender com ele mesmo e ser capaz de construir com ele. Isso é a primeira vez que isso foi possível com nanotecnologia. Nós fizemos um experimento que você pode imaginar se tornando algo valioso na 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 aplicaria.

Poderia discutir como a nanotecnologia e os humanos podem se complementar mutuamente?

Isso é a primeira vez quando os humanos com grande destreza e a capacidade de conectar muitos conceitos diferentes a qualquer momento podem trabalhar com a capacidade incrivelmente rápida de uma Inteligência Artificial. Isso pode ser feito continuamente atualizando nossos objetivos que gostaríamos que a IA otimizasse. É uma maneira para nós fornecer orientação enquanto assistimos ao resultado dessa IA. Nós não sempre sabemos qual estratégia e táticas a IA vai tomar, mas sabemos o resultado que gostaríamos que ela alcançasse. Isso é especialmente importante na nanotecnologia, onde muitos de nossos instintos não estão alinhados com a maneira como a física funciona. Felizmente, uma IA não tem o problema desses instintos e pode reagir à situação em mãos e aprender de maneiras que não somos capazes. Em essência, estamos ensinando uma IA dando a ela muitas chances de aprender por conta própria sem nossas vieses e, em troca, ela nos ensina o que é possível.

A Nanotronics tem parcerias com várias empresas de sequenciamento de genoma para ajudar a reduzir os custos do sequenciamento de genoma. Poderia discutir algumas dessas parcerias?

Embora eu não possa discutir os detalhes do que fazemos para nossos clientes em sequenciamento de genoma, posso dizer que nosso objetivo e onde vimos algum sucesso é usar modalidades de iluminação únicas e IA para melhorar os rendimentos. Rendimentos melhores podem ser ligados muito ao preço de uma sequência. Se você fizer isso, eventualmente leva ao desenvolvimento mais rápido de vacinas e outros tratamentos e também à sequência de genoma extremamente barata que poderia levar a um genoma de $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 enquanto reduz o desperdício?

A nanotecnologia tem que estar associada à redução do desperdício, ou não é realmente nanotecnologia na minha visão. Vamos dizer que a nanotecnologia e a fabricação precisa atômica são sinônimos, portanto, a matéria-prima do que você fabrica não deve envolver desperdício algum. Acreditamos que isso é possível se você pensar no que foi alcançado usando aprendizado por reforço para outras técnicas de fabricação que fazemos.

Existe algo mais que você gostaria de compartilhar sobre a Nanotronics?

Nós fazemos algo que chamamos de controle de fábrica inteligente (IFC). Nós vemos a estrada de fábricas inteligentes indo da melhoria dos rendimentos em fábricas tradicionais para levar em direção a fábricas precisas atômicas.

Obrigado pela grande entrevista, leitores que desejam aprender mais devem visitar Nanotronics.