Доктор Мэтью Путман, генеральный директор и сооснователь Nanotronics – Серия интервью

Доктор Мэтью Путман является генеральным директором и сооснователем Nanotronics, компании, занимающейся наукой и технологиями, которая переопределила контроль на заводе благодаря изобретению платформы, сочетающей искусственный интеллект, автоматизацию и передовые методы изображения для помощи человеческому творчеству в обнаружении дефектов и аномалий в производстве, отрасли, которая застопорилась с 1950-х годов. До Nanotronics Мэтью был владельцем и вице-президентом по развитию компании Tech Pro, Inc., которая была приобретена компанией Roper Industries в 2008 году. Во время работы в Tech Pro он руководил двумя приобретениями и трансформацией производителя инструментов в новые глобальные рынки, сформировав партнерства или дочерние компании в 15 странах.

Можете ли вы описать, что такое нанотехнология?

Нанотехнология приняла на себя два разных значения за 35 лет существования этого термина. Наиболее распространенное в 2020 году – это использование любой технологии, имеющей размер особенности менее 100 нанометров. Мы видим нанотехнологию, соответствующую этому определению, в водоотталкивающих покрытиях, солнцезащитных кремах и очистке воды. Это представляет возможности, но не самое интересное. Для меня нанотехнология – это способность производить вещи с атомной точностью. Когда у вас есть что-то с атомной точностью, у вас есть возможность перемещаться в пространстве без ограничений макромира. У вас есть физические и электрические свойства, которые не только превосходят, но и контролируются. Это то, где нанотехнология имеет возможность открыть области инноваций, которые ранее были невозможны. Это было впервые описано Эриком Дрекслером в 1980-х годах, и теперь, когда искусственный интеллект может взаимодействовать с материаловедением, биологией, химией и физикой, все становится возможным, как никогда раньше.

Какие отрасли наиболее подвержены нарушениям нанотехнологией?

Отрасль электроники, кажется, ведет путь для всего остального. Потенциальный конец закона Мура с использованием традиционных методов производства полупроводников на самом деле является возможностью для нанотехнологии. Я думаю, мы начнем видеть такие вещи, как трехмерная архитектура субстратов, мы увидим новые материалы, которые мы не могли использовать раньше, чтобы обеспечить большую энергоэффективность. И мы сможем увидеть конструкции, построенные за гораздо меньшие деньги, чем это стоит сейчас для производства полупроводников. Как только вы это сделаете, мы увидим, что остальные отрасли могут извлечь выгоду из свойств манипулирования объектами в этом масштабе, будь то биология или химия, пример и прототип, который мы увидим в полупроводниках, будет применен.

Можете ли вы рассказать историю создания Nanotronics?

Мы начали Nanotronics в 2010 году, когда я работал в Колумбийском университете. Nanotronics – это результат не столько желания иметь компанию, сколько желания обеспечить масштабирование самых интересных изобретений. Университетская лаборатория – это место великого потенциала изобретений, но это не значит ничего, если изобретение остается в лаборатории. Это в моей ДНК как человека, который провел больше времени на заводских полах, чем в академических лабораториях. Я основал Nanotronics с моим отцом, который был основателем другой компании, где мы работали вместе. Эта компания была приобретена в 2008 году. Цель этой компании (Tech Pro) заключалась в использовании последних достижений компьютерной технологии и приборов для революционизации старых отраслей. На самом деле, Nanotronics – это эволюция этой концепции. В случае с Nanotronics это использование искусственного интеллекта, сверхразрешающей съёмки и робототехники для изменения того, как вещи строятся. Эта идея не была специфичной для отрасли. У нас был наш первый клиент в 2011 году, в области следующего поколения полупроводников, которые были трудны для масштабирования из-за наноразмерных дефектов, вызывающих плохие выходы и предотвращающих массовое внедрение, несмотря на невероятные качества, которые они обеспечивают. Это было замечательное место для начала, поскольку это представило невероятное количество проблем. Это сделало так, что мы могли посмотреть не только на эту конкретную отрасль, но и на производство в целом. Эта отрасль, составные полупроводники, теперь является самым быстрорастущим сегментом отрасли.

Nanotronics имеет запатентованную возможность превзойти предел Аббе. Можете ли вы начать с объяснения того, что такое предел Аббе, и как Nanotronics может преодолеть это ограничение?

Предел Аббе – это формализация закона физики, называемого пределом дифракции, введенного Эрнстом Аббе. Это способ выбора оптики путем расчета числовой апертуры, чтобы волна света не была больше объекта, который вы хотите изобразить. Это нечто, что мы можем преодолеть, так сказать, но это нечто, что вы можете обойти вычислительным путем. У нас есть несколько разных методов для этого. Один из наиболее эффективных способов решения этой проблемы – это не то, с чего мы начали. У нас были гораздо более сложные способы управления движением и реконструкции изображений, чем те, которые у нас есть сейчас. Это включало движение света и физических объектов, а также захват нескольких изображений и использование вычислений для того, чтобы увидеть то, что не было видно ранее. Мы все еще делаем это в некоторых случаях, но чаще мы используем комбинацию модальностей освещения с искусственным интеллектом. По сути, мы классифицируем то, что искусственный интеллект ожидает увидеть, и сравниваем это с тем, что видим, даже если длина волны света больше объекта, который изображается. Мы всегда ищем новые способы сделать это, и задача не всегда заключается в разрешении, а в способности обнаружить что-то меньшего размера, чем предел Аббе, и сделать это на скоростях, которые соответствуют производству.

Можете ли вы обсудить, как Nanotronics объединяет машинное обучение с нанотехнологией?

Я затронул эту тему немного в предыдущем вопросе о пределе Аббе. В нанотехнологии вы можете предположить, что то, что вы разрешаете, меньше длины волны света, которую вы используете. Итак, если вы можете увидеть что-то меньшего размера и увидеть это благодаря машинному обучению, то вы можете манипулировать им и учиться на нем сами и строить с ним. Это впервые стало возможным с нанотехнологией. Мы провели эксперимент, который можно представить как что-то ценное в нанотехнологии, а именно использование 3D-печати с обучением по подкреплению. 3D-принтер был управляем агентами обучения по подкреплению, которые должны были оптимизировать исправление аномалий для получения конечного свойства. Они сделали это способами, которые люди никогда не думали сделать. Хотя это не совсем нано, та же идея применима.

Можете ли вы обсудить, как нанотехнология и люди могут дополнить друг друга?

Это первый раз, когда люди с большим умением и способностью объединять многие разные концепции в любой момент времени могут работать с невероятно быстрой возможностью искусственного интеллекта. Это можно сделать, постоянно обновляя наши цели, для которых мы хотим, чтобы искусственный интеллект оптимизировал. Это способ предоставить руководство, наблюдая за результатом этого искусственного интеллекта. Мы не всегда знаем, какую стратегию и тактику искусственный интеллект будет использовать, но мы знаем результат, которого мы хотим, чтобы он достиг. Это особенно важно в нанотехнологии, где многие наши инстинкты не соответствуют тому, как работает физика. К счастью, искусственный интеллект не имеет проблемы этих инстинктов и может вместо этого реагировать на ситуацию и учиться способами, которые мы не способны. По сути, мы учим искусственный интеллект, давая ему много шансов учиться самостоятельно без наших предубеждений, и в ответ он учит нас, что возможно.

Nanotronics сотрудничает с несколькими компаниями по секвенированию генома, чтобы помочь снизить стоимость геномного секвенирования. Можете ли вы обсудить некоторые из этих партнерств?

Хотя я не могу обсуждать детали того, что мы делаем для наших клиентов в области секвенирования генома, я могу сказать, что наша цель и где мы видим некоторый успех заключается в использовании уникальных модальностей освещения и искусственного интеллекта для улучшения выходов. Лучшие выходы могут быть связаны с ценой последовательности. Если вы это сделаете, это в конечном итоге приведет к более быстрому развитию вакцин и других терапевтических средств, а также к чрезвычайно дешевому секвенированию генома, которое может привести к геному за 100 долларов. Моя личная цель, как и у многих других, – увидеть персонализированную медицину, ставшую реальностью как можно скорее.

Какие способы увеличения выхода и снижения отходов с помощью нанотехнологии?

Нанотехнология должна быть связана с сокращением отходов, или это не真正 нанотехнология, по моему мнению. Мы скажем, что нанотехнология и производство с атомной точностью являются синонимами, поэтому сырье, которое вы производите, должно включать в себя отсутствие отходов вообще. Мы думаем, что это возможно, если вы подумаете о том, что было достигнуто с помощью обучения по подкреплению для других методов производства, которые мы используем.

Есть ли что-то еще, что вы хотели бы поделиться о Nanotronics?

Мы делаем что-то, что мы называем интеллектуальным контролем завода (ИКЗ). Мы видим путь интеллектуальных заводов как переход от улучшения выходов традиционных заводов к атомно-точным заводам.

Спасибо за отличный интервью, читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить Nanotronics.