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

Доктор Мэтью Патман является генеральным директором и сооснователем Nanotronics, компании технологий, которая революционизировала контроль на заводе благодаря изобретению платформы, сочетающей ИИ, автоматизацию и передовую визуализацию для помощи человеческому творчеству в обнаружении дефектов и аномалий в производстве, отрасли, которая застоялась с 1950-х годов. До Nanotronics Мэтью был владельцем и вице-президентом по разработке в Tech Pro, Inc., которая была приобретена компанией Roper Industries в 2008 году. Во время своего пребывания в Tech Pro он возглавлял два приобретения и трансформацию производителя инструментов на новые глобальные рынки, сформировав партнерства или дочерние компании в 15 странах.

Можете ли вы описать, что такое нанотехнология?

Нанотехнология принимала на себя два разных значения за 35 лет или около того, что существовало это понятие. Самое распространенное в 2020 году – это то, что нанотехнология – это использование любой технологии, имеющей размер особенности менее 100 нанометров. Мы видим нанотехнологии, которые соответствуют этому в водоотталкивающих покрытиях, солнцезащитных кремах и очистке воды. Это представляет возможности, но не самое интересное. Для меня нанотехнология – это возможность производить вещи, которые являются атомно-точными. Когда у вас есть что-то, что является атомно-точным, 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 где нанотехнология имеет возможность открыть области инноваций, которые не возможны другими способами. Это было впервые описано Эриком Дрекслером в 1980-х годах, и теперь, когда искусственный интеллект может взаимодействовать с материаловедением, биологией, химией и физикой, вещи более возможны, чем когда-либо прежде.

Какие отрасли наиболее подвержены разрушению нанотехнологией?

Отрасль электроники – это то, что, кажется, ведет путь для всего остального. Потенциальный конец закона Мура с использованием традиционного полупроводникового производства на самом деле является возможностью для нанотехнологии. Я думаю, что мы начнем видеть такие вещи, как 3D-архитектура субстратов, мы увидим новые материалы, которые мы не могли использовать раньше, чтобы обеспечить большую энергоэффективность. И мы сможем видеть конструкции, построенные за гораздо меньшие деньги, чем это сейчас стоит 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 на самом деле результат не столько желания иметь компанию, сколько желания обеспечить, чтобы наиболее интересные изобретения могли быть масштабированы. Университетская лаборатория – это место великого потенциала изобретения, но это не значит много, если изобретение остается в лаборатории. Это в моей ДНК как человека, который провел больше времени на заводских полах, 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) 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 визуализации 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, которые вызывали плохие выходы и препятствовали массовому внедрению, 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 являются самым быстрорастущим сегментом отрасли.

Nanotronics имеет запатентованый способ 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 визуализировать. Это что-то, что мы можем преодолеть, так сказать, но это что-то, что вы можете обойти вычислительным путем. У нас есть несколько разных методов для этого. Одним из действительно эффективных способов решения этой проблемы является то, что мы не начали с этого вовсе. У нас были гораздо более сложные способы управления движением и реконструкции изображений, чем мы делаем сейчас. Это включало перемещение света и перемещение физических объектов и захват нескольких изображений и использование вычислений для того, чтобы увидеть то, что не может быть увидено иначе. Мы все еще делаем это в некоторых случаях, но чаще мы используем комбинацию модальностей освещения с искусственным интеллектом. По сути, мы классифицируем то, что ИИ ожидает увидеть, и сравниваем это с тем, что видится, даже если длина волны света больше, чем объект, который визуализируется. Мы всегда ищем новые способы сделать это, и задача не всегда заключается в разрешении, но в способности обнаружить что-то, что меньше предела Аббе, и сделать это на производственных 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 что-то, что вы разрешаете, меньше длины волны света, который вы используете. Итак, если вы можете увидеть что-то, что меньше, и увидеть это благодаря машинному обучению, то вы можете манипулировать им и учиться на нем сами и строить с ним. Это первый раз, когда это стало возможным с нанотехнологией. Мы провели эксперимент, который можно представить, ставшим чем-то ценным в нанотехнологии, который заключался в использовании 3D-печати с обучением с подкреплением. 3D-принтер руководствовался агентами обучения с подкреплением, которые должны были оптимизировать исправление аномалий, чтобы получить окончательное свойство. Они сделали это способами, которые люди никогда не думали сделать. Хотя это не совсем нано, та же идея будет применена.

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

Это первый раз, когда люди с великой ловкостью и способностью объединять многие разные концепции в любой момент могут работать с невероятно быстрыми возможностями искусственного интеллекта. Это можно сделать, постоянно обновляя наши цели, которые мы хотим, чтобы ИИ оптимизировал. Это способ для нас предоставить руководство, наблюдая за результатом этого ИИ. Мы не всегда знаем, какую стратегию и тактику ИИ 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, ИИ не имеет проблемы этих инстинктов и может вместо этого реагировать на ситуацию и учиться способами, которые мы просто не способны. По сути, мы учим ИИ, предоставляя ему много шансов учиться самостоятельно, без наших предубеждений, и в ответ он учит нас, что возможно.

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

Хотя я не могу обсудить детали того, что мы делаем для наших клиентов в области секвенирования генома, я могу сказать, что наша цель и где мы видели некоторый успех заключается в использовании уникальных модальностей освещения и ИИ для улучшения выходов. Лучшие выходы могут быть связаны очень сильно со стоимостью 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 стоимостью 100 долларов. Моя личная цель, как и у многих других, – увидеть персонализированную медицину, ставшей реальностью как можно скорее.

Какие есть способы, которыми нанотехнология может увеличить выход, снижая отходы?

Нанотехнология должна быть связана с уменьшением отходов, или это не真正 нанотехнология, на мой взгляд. Мы скажем, что нанотехнология и атомно-точное производство являются синонимами, поэтому сырье, из которого 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 с подкреплением 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 на традиционных заводах к лидерству в атомно-точных заводах.

Спасибо за отличный интервью, читателям, которые хотят узнать больше, следует посетить Nanotronics.