Dr. Matthew Putman, CEO și Co-Fondator al Nanotronics – Seria de Interviuri

Dr. Matthew Putman este CEO și Co-Fondator al Nanotronics, o companie de tehnologie științifică care a redefinit controlul fabricilor prin inventarea unei platforme care combină inteligența artificială, automatizarea și imagistica sofisticată pentru a asista ingeniozitatea umană în detectarea defectelor și a anomaliilor în producție, o industrie care a stagnat din anii 1950. Înainte de a fi la Nanotronics, Matthew a fost proprietar și Vicepreședinte pentru Dezvoltare la Tech Pro, Inc., care a fost achiziționată de Roper Industries în 2008. În timpul său la Tech Pro, el a condus două achiziții și transformarea producătorului de instrumente în noi piețe globale, formând parteneriate sau filiale în 15 țări.

Ne puteți descrie ce este nanotehnologia?

Nanotehnologia a avut două înțelesuri diferite de-a lungul celor 35 de ani de existență a termenului. Cel mai frecvent în 2020, nanotehnologia este utilizarea oricărei tehnologii care are o dimensiune a caracteristicii de sub 100 de nanometri. Vedem nanotehnologie care se potrivește acestei definiții în acoperiri rezistente la pete, loțiuni de protecție solară și purificare a apei. Acest lucru prezintă oportunități, dar nu este cel mai interesant. Pentru mine, nanotehnologia este capacitatea de a produce lucruri care sunt precis atomice. Când aveți ceva care este precis atomic, aveți capacitatea de a naviga prin spațiu fără restricțiile lumii macro. Aveți proprietăți fizice și electrice care nu numai că sunt superioare, dar sunt și controlabile. Acesta este locul în care nanotehnologia are posibilitatea de a deschide domenii de inovare care nu sunt posibile în alte moduri. Acest lucru a fost descris pentru prima dată de Eric Drexler în anii 1980, și acum, când inteligența artificială poate interacționa cu știința materialelor, biologia, chimia și fizica, lucrurile sunt mai posibile decât oricând.

Care sunt industriile care sunt cel mai mult expuse la perturbări prin nanotehnologie?

Industria electronică pare să conducă calea pentru tot ce urmează. Posibila sfârșit a legii lui Moore folosind metodele tradiționale de producție a semiconductoarelor este de fapt o oportunitate pentru nanotehnologie. Cred că vom începe să vedem lucruri precum arhitectura 3D a substraturilor, vom vedea noi materiale pe care nu am putut să le folosim înainte pentru a oferi mai multă eficiență energetică. Și vom fi capabili să vedem proiecte construite pentru mult mai puțini bani decât ar costa să construim semiconductoare în prezent. Odată ce facem acest lucru, vom vedea că restul industriei poate beneficia de proprietățile de a manipula obiecte la această scară, fie că este vorba de biologie sau chimie, exemplele și prototipurile pe care le vom vedea în semiconductoare vor fi aplicate.

Ne puteți împărtăși povestea de origine a Nanotronics?

Am început Nanotronics în 2010, când lucram la Universitatea Columbia. Nanotronics este de fapt o consecință a dorinței de a face ca invențiile cele mai interesante să poată fi scalate. Un laborator universitar este un loc de mare potențial de invenție, dar nu înseamnă nimic dacă invenția rămâne în laborator. Acest lucru este în ADN-ul meu, ca cineva care a petrecut mai mult timp pe podelele fabricilor decât în laboratoarele academice. Am început Nanotronics cu tatăl meu, care a fost fondatorul unei alte companii cu care am lucrat împreună. Acea companie (Tech Pro) a fost achiziționată în 2008. Scopul acelei companii (Tech Pro) a fost de a folosi cea mai recentă tehnologie informatică și instrumentație pentru a revoluționa industriile mai vechi. Cu adevărat, Nanotronics este evoluția acestui concept. În cazul Nanotronics, este vorba despre utilizarea inteligenței artificiale, a imaginii de înaltă rezoluție și a roboticii pentru a schimba modul în care sunt construite lucrurile. Această idee nu a fost specifică unei industrii. Am avut primul nostru client în 2011, în domeniul semiconductoarelor de nouă generație, care erau dificil de scalat din cauza defectelor la scară nanometrică care cauzau randamente slabe și împiedicau adoptarea în masă, în ciuda calităților incredibile pe care le oferă. Acesta a fost un loc minunat pentru a începe, deoarece a prezentat o cantitate incredibilă de provocări. Ne-a făcut să putem să ne uităm nu numai la acea industrie specifică, ci și la fabricația în general. Această industrie, semiconductoarele compuse, este acum segmentul cu cea mai rapidă creștere a industriei.

Nanotronics are o metodă brevetată pentru a depăși limita Abbe. Ne puteți explica ce este limita Abbe și cum Nanotronics reușește să o depășească?

Limita Abbe este formalizarea unei legi fizice numite limita de difracție de către Ernst Abbe. Acesta este un mod de a alege optică prin calcularea Aperturii Numerice, astfel încât unda de lumină să nu fie mai mare decât obiectul pe care doriți să îl imaginați. Acest lucru este ceva pe care îl putem depăși, dar este ceva pe care computațional îl putem ocoli. Avem mai multe metode de a face acest lucru. Una dintre modalitățile foarte eficiente de a aborda acest lucru nu a fost ceva cu care am început la Nanotronics. Am avut metode mult mai complexe de control al mișcării și reconstrucției imaginilor decât cele pe care le folosim acum. Acest lucru a implicat mișcarea luminii și a obiectelor fizice și luarea mai multor imagini și utilizarea calculatoarelor pentru a vedea ceea ce nu ar fi fost văzut altfel. Încă facem acest lucru în unele cazuri, dar mai des folosim o combinație de modalități de iluminare cu inteligență artificială. Esențial, clasificăm ceea ce se așteaptă inteligența artificială să vadă și comparăm acest lucru cu ceea ce este văzut, chiar dacă lungimea de undă a luminii este mai mare decât obiectul care este imaginat. Suntem întotdeauna în căutarea unor modalități noi de a face acest lucru, și provocarea nu este întotdeauna rezoluția, ci capacitatea de a detecta ceva mai mic decât limita Abbe, și de a face acest lucru la viteze de debit care să țină pasul cu producția.

Ne puteți discuta cum Nanotronics combină învățarea automată cu nanotehnologia?

Am abordat acest lucru puțin 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 folosiți. Deci, dacă sunteți capabili să vedeți ceva mai mic și să îl vedeți din cauza învățării automate, atunci sunteți capabili să îl manipulați și să învățați de la el și să construiți cu el. Acesta este primul moment în care acest lucru a fost posibil cu nanotehnologia. Am făcut un experiment care puteți imagina că devine ceva valoros în nanotehnologie, și anume utilizarea imprimării 3D cu învățare prin întărire. Imprimanta 3D a fost condusă de agenți de învățare prin întărire care au fost programați să optimizeze corectarea anomaliilor pentru a obține o proprietate finală. Ei au făcut acest lucru în moduri în care oamenii nu au gândit niciodată să o facă. Deși acest lucru nu este exact nano, aceeași idee s-ar aplica.

Ne puteți discuta cum nanotehnologia și oamenii pot colabora?

Acesta este primul moment în care oamenii, cu o mare dexteritate și capacitatea de a lega multe concepte diferite în orice moment, pot lucra cu capacitatea incredibil de rapidă a inteligenței artificiale. Acest lucru poate fi făcut prin actualizarea continuă a obiectivelor noastre pe care le dorim să le optimizeze inteligența artificială. Este un mod de a oferi îndrumare, în timp ce urmărim rezultatul acestei inteligențe artificiale. Nu întotdeauna știm ce strategie și tactici va adopta inteligența artificială, dar știm rezultatul pe care dorim să îl atingem. Acest lucru este deosebit de important în nanotehnologie, unde multe dintre instinctele noastre nu sunt în concordanță cu modul în care funcționează fizica. Din fericire, inteligența artificială nu are problema acestor instincte și poate reacționa la situația de față și învăța în moduri în care noi nu suntem capabili. În esență, suntem învățați de inteligența artificială, oferindu-i multe oportunități de a învăța singură, fără prejudecățile noastre, și în schimb, ne învață ce este posibil.

Nanotronics a colaborat cu mai multe companii de secvențiere genomică pentru a ajuta la reducerea costurilor secvențierii genomice. Ne puteți discuta despre unele dintre aceste colaborări?

Deși nu pot discuta detalii despre ceea ce facem pentru clienții noștri în secvențierea genomică, pot spune că scopul nostru și unde am văzut un anumit succes este de a utiliza modalități unice de iluminare și inteligență artificială pentru a îmbunătăți randamentele. Randamentele mai bune pot fi legate foarte mult de prețul unei secvențe. Dacă faceți acest lucru, în cele din urmă conduce la o dezvoltare mai rapidă a vaccinurilor și a altor terapii, și la o secvențiere genomică extrem de ieftină, care ar putea duce la un genom de 100 de dolari. Scopul meu personal, așa cum este și pentru mulți alții, este de a vedea medicina personalizată devenind o realitate cât mai curând posibil.

Care sunt unele moduri în care nanotehnologia poate crește randamentul și reduce deșeurile?

Nanotehnologia trebuie să fie asociată cu reducerea deșeurilor, sau nu este cu adevărat nanotehnologie, în opinia mea. Vom spune că nanotehnologia și fabricația precisă atomic sunt sinonime, prin urmare, materiile prime ale ceea ce se produce ar trebui să nu implice deloc deșeuri. Credem că acest lucru este posibil dacă ne gândim la ceea ce a fost realizat prin utilizarea învățării prin întărire pentru alte tehnici de fabricație pe care le facem.

Există altceva pe care ați dori să îl împărtășiți despre Nanotronics?

Noi facem ceva ce numim controlul inteligent al fabricilor (IFC). Vedem drumul fabricilor inteligente ca trecând de la îmbunătățirea randamentelor în fabricile tradiționale către fabrici precise atomice.

Mulțumim pentru acest interviu minunat, cititorii care doresc să afle mai multe despre Nanotronics ar trebui să viziteze Nanotronics.