马修·普特曼博士，纳米电子公司的CEO和联合创始人 – 采访系列

马修·普特曼博士是纳米电子公司的CEO和联合创始人，纳米电子公司是一家科学技术公司，通过发明将人工智能、自动化和先进成像技术相结合的平台，重新定义了工厂控制，帮助人类在制造业中检测缺陷和异常，这个行业自1950年代以来一直停滞不前。在加入纳米电子公司之前，马修是Tech Pro, Inc.的所有者和开发副总裁，该公司于2008年被Roper Industries收购。在Tech Pro期间，他领导了两次收购，并将仪器制造商转型为新的全球市场，在15个国家建立了合作伙伴关系或子公司。

您能描述什么是纳米技术吗？

纳米技术在过去35年或这么长时间里有两个不同的含义。2020年最常见的含义是，纳米技术是使用任何具有特征尺寸小于100纳米的技术。我们在防污涂层、防晒霜和水净化中看到符合这一定义的纳米技术。这带来了机会，但不是最令人兴奋的。对我来说，纳米技术是制造原子级精确的物品的能力。当你有原子级精确的物品时，你可以在没有宏观世界限制的情况下导航。你具有不仅优越而且可控的物理和电气特性。这是纳米技术可能开辟创新领域的途径，这最初由埃里克·德雷克斯勒在1980年代提出来的，现在人工智能可以与材料科学、生物学、化学和物理学交互，事情比以往任何时候都更有可能。

哪些行业最容易被纳米技术颠覆？

电子行业似乎是引领一切的行业。使用传统半导体制造技术的摩尔定律的终结，实际上是纳米技术的一个机会。我认为我们将开始看到三维基板的架构，我们将看到以前无法使用的新材料来提供更好的能效。我们将能够看到以比当前建造半导体的成本更低的价格设计和建造。完成这一步后，我们将看到其他行业可以从操纵物体的特性中受益，无论是生物学还是化学学，半导体中看到的例子和原型将被应用。

您能分享纳米电子公司的创立故事吗？

我们于2010年开始创办纳米电子公司，当时我在哥伦比亚大学工作。纳米电子公司实际上是想要确保最令人兴奋的发明可以被扩大规模的结果，而不是想要创办一家公司。大学实验室是一个具有巨大潜力的地方，但如果发明停留在实验室内，那么它就没有太大的意义。这是我的DNA构成，作为一个人，我在工厂车间里花的时间比在学术实验室里要多。我和我的父亲一起创办了纳米电子公司，我的父亲是另一家公司的创始人，我们曾在那家公司一起工作。那家公司（Tech Pro）于2008年被收购。该公司（Tech Pro）的目标是使用最新的计算机技术和仪器来革新旧工业。实际上，纳米电子公司是这一概念的演进。在纳米电子公司的例子中，是使用人工智能、超分辨率成像和机器人来改变事物的构建方式。这一想法并非特定于某一行业。我们在2011年有了我们的第一个客户，位于下一代半导体领域，由于纳米尺度的缺陷导致产量低，难以大规模采用，尽管它们具有令人难以置信的特性。这是一个很好的起点，因为它提出了大量的挑战。它使我们能够不仅关注这一特定行业，还能够从制造业的角度来看待它。这个行业，复合半导体，目前是该行业增长最快的细分领域。

纳米电子公司有一种专利的方法，可以超越阿贝极限。您能否首先解释阿贝极限是什么以及纳米电子公司如何克服这一限制？

阿贝极限是埃尔恩斯特·阿贝正式提出的物理学中的衍射极限的一种方式。这是一种通过计算数值孔径来选择光学仪器的方法，使光波不大于您想要成像的物体。这是我们可以超越的东西，但从计算上来说，这是可以绕过的。我们有几种不同的方法来解决这个问题。其中一种非常有效的方法实际上并不是我们一开始使用的。我们曾经有过比现在更复杂的运动控制和图像重构方法。这涉及移动光线和移动物理物体，并采取多个图像，使用计算来看到其他方法无法看到的东西。我们在某些情况下仍然这样做，但更常见的是，我们使用人工智能和光学模式的组合。基本上，我们正在对人工智能预期看到的内容进行分类，并将其与实际看到的内容进行比较，即使光的波长大于被成像的物体。我们始终在寻找新的方法来做到这一点，挑战不仅仅是分辨率，还要能够检测到比阿贝极限小的东西，并能够以满足制造业的吞吐量来做到这一点。

您能否讨论纳米电子公司如何将机器学习与纳米技术相结合？

我在前面的关于阿贝极限的问题中稍微提到了这一点。在纳米技术中，您可以假设您要解析的东西比您使用的光的波长小。如果您能够看到比波长小的东西，并且能够看到它是因为机器学习，那么您就能够操纵它，并且能够从中学习，然后能够用它来构建。这是第一次在纳米技术中实现这种功能。我们进行了一个可以成为纳米技术中有价值的东西的实验，这就是使用3D打印和强化学习。3D打印机由强化学习代理引导，代理的目标是优化修复异常以获得最终属性。他们以人类从未想到的方式做到了这一点。虽然这并不是严格意义上的纳米技术，但同样的想法也适用。

您能否讨论纳米技术和人类如何相互增强？

这是人类第一次拥有伟大的灵活性和在任何时候连接多个概念的能力，可以与人工智能的令人难以置信的能力合作。这可以通过不断更新我们希望人工智能优化的目标来实现。它是一种让我们提供指导的方式，同时观察人工智能的结果。我们并不总是知道人工智能将采取什么策略和战术，但我们知道我们希望它实现的结果。这在纳米技术中尤为重要，因为我们的大多数直觉与物理学的工作方式不一致。幸运的是，人工智能没有这些直觉的问题，可以根据情况做出反应，并以我们无法做到的方式学习。实际上，我们正在通过给人工智能很多机会让它自己学习而不受我们的偏见的影响来教导人工智能，并以回报，人工智能正在教导我们什么是可能的。

纳米电子公司与多家基因组测序公司合作，以帮助降低基因组测序的成本。您能否讨论一些这些合作伙伴关系？

虽然我无法讨论我们为基因组测序客户做的详细内容，但我可以说我们的目标以及我们已经看到一些成功的地方，是使用独特的光学模式和人工智能来提高产量。更好的产量可以与序列的价格密切相关。如果您这样做，最终会导致疫苗和其他治疗方法的开发速度更快，并且会导致基因组测序的成本极其低廉，可能会达到100美元的基因组。我的个人目标，和许多其他人一样，是尽快看到个性化医学成为现实。

纳米技术可以通过什么方式增加产量同时减少浪费？

纳米技术必须与减少浪费相关联，否则在我看来，它就不是真正的纳米技术。我们认为，如果你认为原子级精确的制造和纳米技术是同义词，那么你制造的原材料就不应该涉及任何浪费。我们认为这是可能的，如果你考虑到使用强化学习来实现其他制造技术的成就。

您还想分享关于纳米电子公司的其他信息吗？

我们做了一些我们称为智能工厂控制（IFC）的东西。我们认为智能工厂的道路是从传统工厂的产量改进到原子级精确的工厂。

感谢这次精彩的采访，希望了解更多的读者可以访问纳米电子公司。