Dr. Matthew Putman, CEO și co-fondator al Nanotronics – Seria de interviuri

Dr. Matthew Putman este CEO și co-fondator al Nanotronica, o companie de tehnologie științifică care a redefinit controlul fabricii prin inventarea unei platforme care combină inteligența artificială, automatizarea și imaginația sofisticată pentru a ajuta ingeniozitatea umană în detectarea defectelor și anomaliilor în producție, o industrie care a stagnat din anii 1950. Înainte de Nanotronics, Matthew a fost proprietar și vicepreședinte pentru dezvoltare pentru Tech Pro, Inc., care a fost achiziționată de Roper Industries în 2008. În perioada petrecută la Tech Pro, a condus două achiziții și transformarea producătorului de instrumente într-un nou producător global. piețe, având format parteneriate sau filiale în 15 țări.

Ai putea să descrii ce este nanotehnologie?

Nanotehnologia a căpătat două sensuri diferite de-a lungul celor 35 de ani în care termenul a existat. Cel mai obișnuit în 2020 este că nanotehnologia este utilizarea oricărei tehnologii care are o dimensiune caracteristică mai mică de 100 de nanometri. Vedem nanotehnologii care se potrivesc acestui lucru în acoperiri rezistente la pete, protecție solară și purificarea apei. Acest lucru prezintă oportunități, dar nu este cel mai interesant. Pentru mine, nanotehnologia este capacitatea de a fabrica lucruri care sunt precise din punct de vedere atomic. Când ai ceva care este atomic precis, ai capacitatea de a naviga prin spațiu fără restricția lumii macro. Aveți proprietăți fizice și electrice care nu sunt doar superioare, dar sunt și controlabile. Aici, nanotehnologia are posibilitatea de a deschide domenii de inovare care nu sunt posibile în alte moduri. Acest lucru a fost subliniat pentru prima dată de Eric Drexler în anii 1980, iar acum că inteligența artificială poate interacționa cu știința materialelor, biologia, chimia și fizica, lucrurile sunt mai posibile decât au fost vreodată înainte.

Care industrii sunt cele mai pregătite pentru perturbări din cauza nanotehnologiei?

Industria electronică este ceva care pare să conducă pentru orice altceva. Sfârșitul potențial al Legii lui Moore folosind fabricarea tradițională a semiconductoarelor este de fapt o oportunitate pentru nanotehnologie. Cred că vom începe să vedem lucruri precum arhitectura 3D a substraturilor, vom vedea materiale noi pe care nu le-am putut folosi înainte pentru a oferi mai multă eficiență energetică. Și vom putea vedea proiectele construite pentru mult mai puțini bani decât sunt necesari pentru a construi semiconductori în prezent. Odată ce veți face acest lucru, vom vedea că restul pot beneficia de proprietățile de a manipula obiecte la această scară, fie că este vorba de biologie sau de chimie, se vor aplica exemplul și prototipul pe care le vom vedea la semiconductori.

Ați putea împărtăși povestea genezei din spatele Nanotronics?

Am început Nanotronics în 2010, când lucram la Universitatea Columbia. Nanotronica este într-adevăr un rezultat, nu atât de mult al dorinței de a avea o companie, cât al dorinței de a ne asigura că cele mai interesante invenții ar putea fi scalate. Un laborator universitar este un loc cu mare potențial de invenție, dar nu înseamnă prea mult dacă invenția rămâne în laborator. Acest lucru este în ADN-ul meu ca cineva care a petrecut mai mult timp în fabrici decât în ​​laboratoarele academice. Am început Nanotronics cu tatăl meu a fost fondatorul unei alte companii în care am lucrat împreună. Acea companie care a fost achiziționată în 2008. Scopul acelei companii (Tech Pro), a fost să folosească cele mai noi tehnologii și instrumente informatice pentru a revoluționa industriile mai vechi. Într-adevăr, Nanotronics este evoluția acestui concept. În cazul Nanotronics, se folosește inteligența artificială, imagistica de super rezoluție și robotica pentru a schimba modul în care sunt construite lucrurile. Această idee nu era specifică industriei. Am avut primul nostru client în 2011, în urmatoarea generație de semiconductori care au fost greu de scalat din cauza defectelor la scară nanometrică care provoacă randamente slabe și au împiedicat adoptarea în masă, în ciuda calităților incredibile pe care le oferă. Acesta a fost un loc minunat de început, deoarece a prezentat o cantitate incredibilă de provocări. Ne-a făcut să ne uităm nu numai la acea industrie specifică, ci și să avem o lentilă către producție în general. Această industrie, semiconductori compuși, este acum segmentul cu cea mai rapidă creștere al industriei.

Nanotronics are o modalitate patentată de a depăși Abbe Limit. Ați putea începe prin a explica ce este Abbe Limit și cum este capabilă Nanotronics să depășească această limitare?

Limita Abbe este formalizarea unei legi în fizică numită limită de difracție de către Ernst Abbe. Aceasta este o modalitate de a alege optica prin calcularea diafragmei numerice, astfel încât unda de lumină să nu fie mai mare decât obiectul pe care ați dori să îl imagineați. Acesta este ceva pe care îl putem depăși în fiecare zi, dar este ceva pe care îl puteți depăși computațional. Avem mai multe metode diferite de a face acest lucru. Una dintre modalitățile cu adevărat eficiente de a putea rezolva acest lucru este că nu a fost ceva cu care am început deloc. Aveam moduri mult mai complexe de a face controlul mișcării și reconstrucția imaginilor decât avem acum. Aceasta a implicat mișcarea luminii și a lucrurilor fizice și luarea mai multor imagini și utilizarea calculului pentru a vedea ceea ce nu s-ar vedea altfel. Încă facem acest lucru în unele cazuri, dar mai des folosim o combinație de modalități de iluminare cu inteligență artificială. În esență, clasificăm ceea ce se așteaptă un AI să fie văzut și comparăm asta cu ceea ce se vede, chiar dacă lungimea de undă a luminii este mai mare decât obiectul care este fotografiat. Căutăm mereu noi modalități de a face acest lucru, iar provocarea nu este întotdeauna rezoluția, ci capacitatea de a detecta ceva care este mai mic decât limita Abbe și de a putea face acest lucru la viteze de producție care țin pasul cu producția.

Ați putea discuta despre modul în care Nanotronics îmbină învățarea automată cu nanotehnologia?

Am abordat puțin acest lucru în întrebarea anterioară despre limita Abbe. În nanotehnologie puteți presupune că ceva pe care îl rezolvați este mai mic decât lungimea de undă a luminii pe care o utilizați. Deci, dacă poți vedea ceva mai mic și poți să-l vezi datorită învățării automate, atunci poți să-l manipulezi și poți să înveți singur din el și să poți construi cu el. Este prima dată când acest lucru a fost posibil cu nanotehnologia. Am făcut un experiment pe care ți-l poți imagina devenind ceva valoros în nanotehnologie, care a fost să folosești imprimarea 3D cu învățare prin întărire. Imprimanta 3D a fost ghidată de agenți de învățare de întărire care urmau să optimizeze pentru remedierea anomaliilor pentru a obține o proprietate finală. Au făcut asta în moduri în care oamenii nu s-au gândit niciodată să o facă. Deși nu este chiar nano, aceeași idee s-ar aplica.

Puteți discuta despre modul în care nanotehnologia și oamenii se pot spori reciproc?

Este pentru prima dată când oamenii cu o mare dexteritate și capacitatea de a pune în legătură multe concepte diferite în orice moment pot lucra cu capacitatea incredibil de rapidă a unei inteligențe artificiale. Acest lucru se poate face prin actualizarea continuă a obiectivelor pentru care am dori să le optimizăm AI. Este o modalitate pentru noi de a oferi îndrumări în timp ce urmărim rezultatul acelei AI. Nu știm întotdeauna ce strategie și tactici va lua AI, dar știm care este rezultatul pe care ne-am dori să îl obțină. Acest lucru este deosebit de important în nanotehnologie, unde multe dintre instinctele noastre nu sunt în conformitate cu modul în care funcționează fizica. Din fericire, un AI nu are problema acestor instincte și poate, în schimb, să reacționeze la situația în cauză și să învețe în moduri de care pur și simplu nu suntem capabili. În esență, învățăm un AI dându-i multe șanse să învețe singur, fără părtinirile noastre și, în schimb, ne învață ce este posibil.

Nanotronics a colaborat cu o serie de companii de secvențiere a genomului pentru a ajuta la reducerea costurilor secvențierii genomice. Ați putea discuta despre unele dintre aceste parteneriate?

Deși nu pot discuta detaliile despre ceea ce facem pentru clienții noștri în secvențierea genomului, pot spune că scopul nostru și unde am înregistrat un oarecare succes este să folosim modalități unice de iluminare și AI pentru îmbunătățirea randamentelor. Randamentele mai bune pot fi legate foarte mult de prețul unei secvențe. Dacă faceți acest lucru, în cele din urmă duce la o dezvoltare mai rapidă a vaccinurilor și a altor medicamente și, de asemenea, la secvențierea genomului extrem de ieftină, care ar putea duce la un genom de 100 USD. Scopul meu personal, ca și pentru mulți alții, este să văd medicina personalizată să devină realitate cât mai curând posibil.

Care sunt câteva modalități prin care nanotehnologia poate crește randamentul, reducând în același timp deșeurile?

Nanotehnologia trebuie să fie asociată cu reducerea deșeurilor, sau nu este cu adevărat nanotehnologie din punctul meu de vedere. Vom spune că nanotehnologia și producția de precizie atomică sunt sinonime, prin urmare stocul de alimentare pentru ceea ce produceți nu ar trebui să implice deloc deșeuri. Credem că acest lucru este posibil dacă vă gândiți la ceea ce s-a realizat prin utilizarea învățării prin consolidare pentru alte tehnici de fabricație pe care le facem.

 Mai există ceva pe care ați dori să împărtășiți despre Nanotronics?

Facem ceva ce numim control inteligent din fabrică (IFC). Considerăm că drumul fabricilor inteligente merge de la îmbunătățirea randamentelor fabricilor tradiționale la fabrici cu precizie atomică.

Mulțumim pentru interviul minunat, cititorii care doresc să afle mai multe ar trebui să viziteze Nanotronica.