Доктор Мэтью Путман, генеральный директор и соучредитель Nanotronics — серия интервью

Доктор Мэтью Путман — генеральный директор и соучредитель Нанотроника, научно-технологической компании, которая изменила определение производственного контроля, изобретя платформу, сочетающую искусственный интеллект, автоматизацию и сложное воображение, чтобы помочь человеческой изобретательности в обнаружении недостатков и аномалий в производстве, отрасли, которая находится в стагнации с 1950-х годов. До Nanotronics Мэтью был владельцем и вице-президентом по развитию Tech Pro, Inc., которая была приобретена Roper Industries в 2008 году. За время работы в Tech Pro он руководил двумя приобретениями и преобразованием производителя инструментов в новую глобальную компанию. рынках, создав партнерские отношения или дочерние компании в 15 странах.

Не могли бы вы описать, что такое нанотехнологии?

Нанотехнология приобрела два разных значения на протяжении примерно 35 лет существования этого термина. Наиболее распространенным в 2020 году является то, что нанотехнология — это использование любой технологии, размер элемента которой составляет менее 100 нанометров. Мы видим нанотехнологии, которые соответствуют этому в покрытиях, устойчивых к пятнам, солнцезащитных кремах и очистке воды. Это открывает возможности, но не самое интересное. Для меня нанотехнология — это возможность производить вещи с атомарной точностью. Когда у вас есть что-то с атомарной точностью, у вас есть возможность перемещаться в пространстве без ограничений макромира. У вас есть физические и электрические свойства, которые не только превосходны, но и управляемы. Именно здесь у нанотехнологий есть возможность открыть области инноваций, недоступные другими способами. Это было впервые изложено Эриком Дрекслером в 1980-х годах, и теперь, когда искусственный интеллект может взаимодействовать с материаловедением, биологией, химией и физикой, все становится более возможным, чем когда-либо прежде.

Какие отрасли наиболее созрели для прорыва с помощью нанотехнологий?

Электронная промышленность — это то, что, кажется, прокладывает путь для всего остального. Потенциальный конец закона Мура с использованием традиционного производства полупроводников на самом деле открывает возможности для нанотехнологий. Я думаю, что мы начнем видеть такие вещи, как 3D-архитектура подложек, мы увидим новый материал, который мы не могли использовать раньше, чтобы обеспечить большую энергоэффективность. И мы сможем увидеть проекты, которые строятся за гораздо меньшие деньги, чем в настоящее время требуется для создания полупроводников. Как только вы это сделаете, мы увидим, что остальные могут извлечь выгоду из свойств манипулировать объектами в этом масштабе, будь то биология или химия, пример и прототип, которые мы увидим в полупроводниках, будут применены.

Не могли бы вы поделиться историей происхождения Nanotronics?

Мы начали Nanotronics в 2010 году, когда я работал в Колумбийском университете. Нанотроника на самом деле является результатом не столько желания иметь компанию, сколько желания убедиться, что самые захватывающие изобретения могут быть масштабированы. Университетская лаборатория — это место, где можно найти большое количество изобретений, но это не имеет большого значения, если изобретение остается в лаборатории. Это заложено в моей ДНК как человека, который провел больше времени на фабриках, чем в академических лабораториях. Я начал 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) состояла в том, чтобы использовать новейшие компьютерные технологии и приборы для революции в старых отраслях. Действительно, нанотроника — это эволюция этой концепции. В случае нанотроники она использует искусственный интеллект, изображения сверхвысокого разрешения и робототехнику, чтобы изменить способ создания вещей. Эта идея не была специфичной для отрасли. У нас был наш первый клиент в 2011 году в области полупроводников следующего поколения, которые было трудно масштабировать из-за наноразмерных дефектов, которые приводили к низкой производительности и препятствовали массовому внедрению, несмотря на невероятные качества, которые они обеспечивают. Это было прекрасное место для начала, так как оно представляло невероятное количество проблем. Это позволило нам смотреть не только на эту конкретную отрасль, но и на производство в целом. Эта отрасль, составные полупроводники, в настоящее время является самым быстрорастущим сегментом отрасли.

У Nanotronics есть запатентованный способ превзойти Аббе Лимит. Не могли бы вы начать с объяснения, что такое предел Аббе и как Nanotronics может преодолеть это ограничение?

Предел Аббе — это формализация закона физики, названного Эрнстом Аббе пределом дифракции. Это способ выбрать оптику путем расчета числовой апертуры таким образом, чтобы волна света не превышала размер объекта, который вы хотите отобразить. Это то, что мы можем преодолеть за скажем, но это то, что можно обойти с точки зрения вычислений. У нас есть несколько различных способов сделать это. Один из действительно эффективных способов решить эту проблему — это то, с чего мы вообще не начинали. У нас были гораздо более сложные способы управления движением и реконструкции изображений, чем сейчас. Это включало перемещение света и перемещение физических объектов, получение нескольких изображений и использование вычислений, чтобы увидеть то, что иначе было бы не видно. Мы все еще делаем это в некоторых случаях, но чаще используем комбинацию модальностей освещения с искусственным интеллектом. По сути, мы классифицируем то, что ИИ ожидает увидеть, и сравниваем это с тем, что видим, даже если длина волны света больше, чем отображаемый объект. Мы всегда ищем новые способы сделать это, и проблема не всегда заключается в разрешении, но в способности обнаруживать что-то, что меньше предела Аббе, и иметь возможность делать это с пропускной способностью, соответствующей производственной скорости.

Не могли бы вы обсудить, как Nanotronics объединяет машинное обучение с нанотехнологиями?

Я немного коснулся этого в предыдущем вопросе о пределе Аббе. В нанотехнологии вы можете предположить, что что-то, что вы разрешаете, меньше, чем длина волны света, который вы используете. Итак, если вы можете видеть что-то меньшее и можете видеть это благодаря машинному обучению, то вы можете манипулировать этим, и вы можете учиться на этом самостоятельно и иметь возможность строить с его помощью. Это впервые стало возможным благодаря нанотехнологиям. Мы провели эксперимент, который, как вы можете себе представить, стал чем-то ценным в нанотехнологии, а именно: использование 3D-печати с обучением с подкреплением. 3D-принтер управлялся агентами обучения с подкреплением, которые должны были оптимизировать исправление аномалий, чтобы получить окончательное свойство. Они сделали это способами, о которых люди и не догадывались. Хотя это не совсем нано, применима та же идея.

Можете ли вы обсудить, как нанотехнологии и люди могут дополнять друг друга?

Это первый случай, когда люди с большой ловкостью и способностью объединять множество различных концепций в любой момент могут работать с невероятно быстрыми возможностями искусственного интеллекта. Это можно сделать, постоянно обновляя наши цели, для которых мы хотели бы оптимизировать ИИ. Это способ дать нам руководство, наблюдая за результатом этого ИИ. Мы не всегда знаем, какую стратегию и тактику выберет ИИ, но мы знаем, какого результата мы хотим, чтобы он достиг. Это особенно важно в нанотехнологиях, где многие наши инстинкты не соответствуют тому, как работает физика. К счастью, у ИИ нет проблем с этими инстинктами, и вместо этого он может реагировать на сложившуюся ситуацию и учиться способами, на которые мы просто не способны. По сути, мы обучаем ИИ, давая ему много шансов учиться самостоятельно без наших предубеждений, а взамен учим нас тому, что возможно.

Nanotronics сотрудничает с рядом компаний, занимающихся секвенированием генома, чтобы помочь снизить затраты на секвенирование генома. Не могли бы 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 то, в чем мы добились определенного успеха, заключается в использовании уникальных методов освещения и искусственного интеллекта для повышения урожайности. Лучшая доходность может быть очень привязана к цене последовательности. Если вы сделаете это, это в конечном итоге приведет к более быстрой разработке вакцин и других терапевтических средств, а также к чрезвычайно недорогому секвенированию генома, которое может привести к геному за 100 долларов. Моя личная цель, как и многих других, состоит в том, чтобы персонализированная медицина стала реальностью как можно скорее.

Каким образом нанотехнологии могут повысить урожайность при одновременном сокращении отходов?

Нанотехнология должна ассоциироваться с сокращением отходов, иначе, на мой взгляд, это не настоящая нанотехнология. Мы скажем, что нанотехнология и производство с атомарной точностью — синонимы, поэтому сырье для того, что вы производите, не должно содержать никаких отходов. Мы думаем, что это возможно, если вы думаете о том, что было достигнуто с помощью обучения с подкреплением для других производственных технологий, которые мы используем.

 Есть ли что-нибудь еще, что вы хотели бы рассказать о Nanotronics?

Мы делаем то, что называем интеллектуальное управление заводом (МФК). Мы видим, что путь интеллектуальных фабрик идет от повышения производительности традиционных фабрик к фабрикам с атомарной точностью.

Спасибо за отличное интервью, читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить Нанотроника.