Доктор Метью Патман, генеральний директор і співзасновник компанії Nanotronics – Серія інтерв’ю

Доктор Метью Патман є генеральним директором і співзасновником компанії Nanotronics, науково-технологічної компанії, яка революціонізувала контроль на заводах завдяки винаходу платформи, що поєднує штучний інтелект, автоматизацію та складне зображення для допомоги людській винахідливості у виявленні дефектів та аномалій у виробництві, галузі, яка застоялася з 1950-х років. До приходу в компанію Nanotronics Метью був власником і віце-президентом з розвитку компанії Tech Pro, Inc., яку у 2008 році придбала компанія Roper Industries. Під час роботи в компанії Tech Pro він очолював два придбання та трансформацію виробника інструментів на нові глобальні ринки, створивши партнерства чи дочірні компанії у 15 країнах.

Чи можете ви описати, що таке нанотехнологія?

Нанотехнологія мала два різних значення протягом 35 років існування цього терміну. Найпоширеніше значення у 2020 році полягає в тому, що нанотехнологія – це використання будь-якої технології, яка має розмір особливості менше 100 нанометрів. Ми бачимо нанотехнології, які відповідають цьому критерію, у водовідштовхувальних покриттях, сонцезахисних кремах та системах очистки води. Це представляє можливості, але не є найцікавішим. Для мене нанотехнологія – це здатність виготовляти речі, які є атомно-точними. Коли у вас є щось атомно-точне, у вас є можливість рухатися у просторі без обмежень макросвіту. У вас є фізичні та електричні властивості, які не тільки досконалі, але й керуються. Це місце, де нанотехнологія має можливість відкрити області інновацій, які раніше були неможливі. Це було вперше викладено Еріком Дрекслером у 1980-х роках, а тепер, коли штучний інтелект може взаємодіяти з матеріалознавством, біологією, хімією та фізикою, можливості стали більш реальними, ніж будь-коли раніше.

Які галузі найбільш підходять для порушення нанотехнологією?

Галузь електроніки, як видається, веде все інше. Можливе закінчення закону Мура за допомогою традиційного виробництва напівпровідників насправді є можливістю для нанотехнології. Я думаю, що ми скоро побачимо речі, такі як 3D-архітектура субстратів, ми побачимо нові матеріали, які раніше не могли бути використані для забезпечення більшої енергоефективності. І ми зможемо побачити проекти, які будуть створені за значно нижчу ціну, ніж зараз витрачається на виробництво напівпровідників. Як тільки ми це зробимо, ми побачимо, що інші галузі зможуть скористатися властивостями маніпулювання об’єктами в цьому масштабі, незалежно від того, чи це біологія, чи хімія, приклади та прототипи, які ми побачимо в напівпровідниках, будуть застосовані.

Чи можете ви поділитися історією створення компанії Nanotronics?

Ми розпочали компанію Nanotronics у 2010 році, коли я працював у Колумбійському університеті. Компанія Nanotronics є результатом не так бажання створити компанію, як бажання забезпечити масштабування найцікавіших винаходів. Університетська лабораторія – це місце великого потенціалу винаходів, але це нічого не означає, якщо винахід залишається у лабораторії. Це у моїй ДНК як людини, який провів більше часу на заводських підлогах, ніж в академічних лабораторіях. Я заснував компанію Nanotronics зі своїм батьком, який був засновником іншої компанії, де ми працювали разом. Ця компанія (Tech Pro) була придбана у 2008 році. Метою цієї компанії було використання останніх комп’ютерних технологій та інструментів для революціонізування старих галузей. Насправді, компанія Nanotronics є еволюцією цієї концепції. У випадку з компанією Nanotronics, це використання штучного інтелекту, супер-розрізнення зображення та робототехніки для зміни способу будівництва речей. Ця ідея не була специфічною для галузі. У нас був наш перший клієнт у 2011 році у галузі наступного покоління напівпровідників, які були важкими для масштабування через дефекти у нанорозмірі, які викликали низькі вихідні показники та завадили масовому впровадженню, незважаючи на їхні надзвичайні властивості. Це було чудове місце для початку, оскільки це представило величезну кількість викликів. Це зробило те, що ми могли подивитися не тільки на цю галузь, але й на виробництво в цілому. Ця галузь, складні напівпровідники, зараз є найшвидше зростаючою частиною галузі.

Компанія Nanotronics має запатентований спосіб подолання обмеження Аббе. Чи можете ви почати з пояснення того, що таке обмеження Аббе, і як компанія Nanotronics може подолати це обмеження?

Обмеження Аббе – це формалізація закону фізики, який називається дифракційним обмеженням, розрахованим Ернстом Аббе. Це спосіб вибору оптики шляхом розрахунку числової апертури так, щоб хвиля світла не була більша за об’єкт, який ви хочете зобразити. Це щось, що ми можемо подолати, так би мовити, але це щось, що можна обійти комп’ютерним способом. У нас є кілька різних методів для цього. Одним з найефективніших способів адресування цього питання є те, з чого ми не починали зовсім. У нас були значно складніші методи контролю руху та реконструкції зображень, ніж зараз. Це включало рух світла та рух фізичних об’єктів та прийняття кількох зображень та використання обчислювальної техніки для того, щоб побачити те, що не можна було побачити інакше. Ми все ще робимо це в деяких випадках, але частіше ми використовуємо поєднання світлових модальностей з штучним інтелектом. По суті, ми класифікуємо те, що штучний інтелект очікує побачити, та порівнюємо це з тим, що бачимо, навіть якщо довжина хвилі світла більша за об’єкт, який зображується. Ми завжди шукаємо нові способи зробити це, і виклик не завжди полягає у роздільній здатності, а у здатності виявити щось, що є меншим за обмеження Аббе, та зробити це на рівні швидкості виробництва.

Чи можете ви обговорити, як компанія Nanotronics поєднує машинне навчання з нанотехнологією?

Я вже частково відповів на це питання про обмеження Аббе. У нанотехнології можна припустити, що щось, що ви розрізняєте, є меншим за довжину хвилі світла, яку ви використовуєте. Тому, якщо ви能够 побачити щось, що є меншим, і能够 побачити це завдяки машинному навчанню, тоді ви能够 маніпулювати цим, і能够 навчатися з цього самого, і能够 будувати з цим. Це перший раз, коли це стало можливим у нанотехнології. Ми зробили експеримент, який можна уявити як щось цінне у нанотехнології, який полягав у використанні 3D-друку з підкріпленням навчання. 3D-принтер був керований агентами підкріплення навчання, які мали за мету оптимізувати виправлення аномалій для отримання кінцевої властивості. Вони робили це способами, які люди ніколи не думали робити. Хоча це не зовсім нано, але сама ідея буде застосовуватися.

Чи можете ви обговорити, як нанотехнологія та люди можуть доповнювати один одного?

Це перший раз, коли люди з великою спритністю та здатністю поєднувати багато різних концепцій у будь-який момент можуть працювати зі здатністю штучного інтелекту працювати дуже швидко. Це можна зробити шляхом постійного оновлення наших цілей, яких ми хочемо, щоб штучний інтелект оптимізував. Це спосіб надання керівництва, спостерігаючи за результатом цього штучного інтелекту. Ми не завжди знаємо, яку стратегію та тактику штучний інтелект буде використовувати, але ми знаємо результат, якого хочемо досягти. Це особливо важливо у нанотехнології, де багато наших інстинктів не відповідають тому, як працює фізика. На щастя, штучний інтелект не має проблеми цих інстинктів і може реагувати на ситуацію та навчатися способами, яких ми не здатні.

Компанія Nanotronics співпрацює з кількома компаніями з секвенування геному для допомоги у зниженні витрат на секвенування геному. Чи можете ви обговорити деякі з цих партнерств?

Хоча я не можу обговорити деталі того, що ми робимо для наших клієнтів у галузі секвенування геному, я можу сказати, що我们的 мета, і де ми бачимо деякий успіх, полягає у використанні унікальних світлових модальностей та штучного інтелекту для поліпшення вихідних показників. Кращі вихідні показники можуть бути тісно пов’язані з ціною секвенування. Якщо ви робите це, це в кінцевому підсумку приведе до швидшого розвитку вакцин та інших терапевтичних засобів, а також до дуже дешевого секвенування геному, яке може привести до геному за 100 доларів. Моя особиста мета, як і у багатьох інших, полягає у тому, щоб побачити персоналізовану медицину як реальність якомога швидше.

Які способи нанотехнологія може збільшити вихідні показники та зменшити відходи?

Нанотехнологія повинна бути пов’язана із зменшенням відходів, або це не є真正ньою нанотехнологією, на мою думку. Ми скажемо, що нанотехнологія та атомно-точна виробництво є синонімами, тому сировина того, що ви виробляєте, повинна не містити жодних відходів. Ми думаємо, що це можливо, якщо ви подумаєте про те, що було досягнуто шляхом використання підкріплення навчання для інших методів виробництва, які ми здійснюємо.

Чи є щось ще, що ви хочете поділитися про компанію Nanotronics?

Ми робимо щось, що ми називаємо інтелектуальним контролем заводу (ІКЗ). Ми бачимо шлях інтелектуальних заводів як рух від поліпшення вихідних показників традиційних заводів до атомно-точних заводів.

Дякуємо за чудове інтерв’ю. Читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Nanotronics.