El Dr. Matthew Putman es el director ejecutivo y cofundador de Nanotrónica, una empresa de tecnología científica que ha redefinido el control de fábrica mediante la invención de una plataforma que combina IA, automatización e imaginación sofisticada para ayudar al ingenio humano a detectar fallas y anomalías en la fabricación, una industria que se ha estancado desde la década de 1950. Antes de Nanotronics, Matthew fue propietario y vicepresidente de desarrollo de Tech Pro, Inc., que fue adquirida por Roper Industries en 2008. Durante su tiempo en Tech Pro, lideró dos adquisiciones y la transformación del fabricante de instrumentos en una nueva empresa global. mercados, habiendo formado sociedades o filiales en 15 naciones.
¿Podría describir qué es la nanotecnología?
La nanotecnología ha adquirido dos significados diferentes a lo largo de los 35 años que lleva existiendo el término. Lo más común en 2020 es que la nanotecnología es el uso de cualquier tecnología que tenga un tamaño de característica de menos de 100 nanómetros. Vemos nanotecnología que se ajusta a esto en revestimientos resistentes a las manchas, protectores solares y purificación de agua. Esto presenta oportunidades, pero no es lo más emocionante. Para mí, la nanotecnología es la capacidad de fabricar cosas atómicamente precisas. Cuando tienes algo que es atómicamente preciso, tienes la capacidad de navegar por el espacio sin la restricción del mundo macro. Tienes propiedades físicas y eléctricas que no solo son superiores, sino que también son controlables. Aquí es donde la nanotecnología tiene la posibilidad de abrir áreas de innovación que no son posibles de otra manera. Esto fue descrito por primera vez por Eric Drexler en la década de 1980, y ahora que la inteligencia artificial puede interactuar con la ciencia de los materiales, la biología, la química y la física, las cosas son más posibles que nunca.
¿Qué industrias están más maduras para la disrupción de la nanotecnología?
La industria electrónica es algo que parece marcar el camino para todo lo demás. El fin potencial de la Ley de Moore utilizando la fabricación tradicional de semiconductores es en realidad una oportunidad para la nanotecnología. Creo que vamos a empezar a ver cosas como la arquitectura 3D de los sustratos, vamos a ver nuevos materiales que antes no podíamos usar para proporcionar más eficiencia energética. Y vamos a poder ver cómo se construyen diseños por mucho menos dinero del que se necesita actualmente para construir semiconductores. Una vez hecho esto, veremos que el resto de los pueden beneficiarse de las propiedades para manipular objetos a esta escala, ya sea biología o química, se aplicará el ejemplo y prototipo que veremos en semiconductores.
¿Podría compartir la historia de génesis detrás de Nanotronics?
Empezamos Nanotronics en 2010, cuando yo trabajaba en la Universidad de Columbia. Nanotronics es realmente un resultado, no tanto de querer tener una empresa, sino de querer asegurarse de que los inventos más emocionantes puedan escalarse. Un laboratorio universitario es un lugar de gran potencial para la invención, pero no significa mucho si la invención se queda dentro del laboratorio. Esto está en mi ADN como alguien que ha pasado más tiempo en las plantas de producción que en los laboratorios académicos. Empecé Nanotronics con mi padre, que era el fundador de otra empresa en la que trabajábamos juntos. Esa empresa que fue adquirida en 2008. El objetivo de esa empresa (Tech Pro) era utilizar lo último en tecnología informática e instrumentación para revolucionar las industrias más antiguas. Realmente, Nanotronics es la evolución de ese concepto. En el caso de Nanotronics, está utilizando inteligencia artificial, imágenes de súper resolución y robótica para cambiar la forma en que se construyen las cosas. Esta idea no era específica de la industria. Tuvimos nuestro primer cliente en 2011, en semiconductores de próxima generación que eran difíciles de escalar debido a defectos a nanoescala que provocaban bajos rendimientos e impedían la adopción masiva, a pesar de las increíbles cualidades que brindan. Este fue un lugar maravilloso para comenzar, ya que presentó una cantidad increíble de desafíos. Hizo que pudiéramos mirar no solo a esa industria específica, sino también tener una perspectiva de la fabricación en general. Esta industria, los semiconductores compuestos, son ahora el segmento de más rápido crecimiento de la industria.
Nanotronics tiene una forma patentada de superar la Límite de Abbe. ¿Podría comenzar explicando qué es el límite de Abbe y cómo Nanotronics puede superar esta limitación?
El límite de Abbe es la formalización de una ley en física llamada límite de difracción por Ernst Abbe. Esta es una forma de elegir la óptica calculando la apertura numérica para que la onda de luz no sea más grande que el objeto que le gustaría fotografiar. Esto es algo que podemos superar por decir, pero es algo que computacionalmente se puede sortear. Tenemos varios métodos diferentes para hacer esto. Una de las formas realmente efectivas de poder abordar esto es no ser algo con lo que comenzamos en absoluto. Teníamos formas mucho más complejas de hacer control de movimiento y reconstrucción de imágenes que las que tenemos ahora. Esto implicó mover la luz y mover cosas físicas y tomar múltiples imágenes y usar computación para ver lo que no se vería de otra manera. Todavía hacemos esto en algunos casos, pero más a menudo usamos una combinación de modalidades de iluminación con inteligencia artificial. Esencialmente, estamos clasificando lo que una IA espera que se vea y comparándolo con lo que se ve, incluso si la longitud de onda de la luz es más grande que el objeto que se está fotografiando. Siempre estamos buscando nuevas formas de hacer esto y el desafío no siempre es la resolución, sino poder detectar algo que sea más pequeño que el límite de Abbe y poder hacerlo a velocidades de rendimiento que se mantengan al día con la fabricación.
¿Podría discutir cómo Nanotronics fusiona el aprendizaje automático con la nanotecnología?
Abordé esto un poco en la pregunta anterior sobre el límite de Abbe. En nanotecnología, puede suponer que algo que está resolviendo es más pequeño que la longitud de onda de la luz que está utilizando. Entonces, si puede ver algo que es más pequeño y puede verlo gracias al aprendizaje automático, entonces puede manipularlo y puede aprender de él usted mismo y poder construir con él. Esta es la primera vez que esto fue posible con la nanotecnología. Hicimos un experimento que se puede imaginar convirtiéndose en algo valioso en nanotecnología, que consistía en utilizar la impresión 3D con aprendizaje por refuerzo. La impresora 3D fue guiada por agentes de aprendizaje de refuerzo que debían optimizar para corregir anomalías para obtener una propiedad final. Hicieron esto de maneras que los humanos nunca pensaron hacerlo. Si bien eso no es exactamente nano, se aplicaría la misma idea.
¿Puede discutir cómo la nanotecnología y los humanos pueden mejorarse mutuamente?
Esta es la primera vez que los seres humanos con gran destreza y la capacidad de unir muchos conceptos diferentes en un momento dado pueden trabajar con la capacidad increíblemente rápida de una Inteligencia Artificial. Esto se puede hacer actualizando continuamente nuestros objetivos para los que nos gustaría que AI optimice. Es una forma de que brindemos orientación mientras observamos el resultado de esa IA. No siempre sabemos qué estrategia y tácticas tomará la IA, pero sabemos el resultado que nos gustaría que lograra. Esto es especialmente importante en la nanotecnología, donde muchos de nuestros instintos no concuerdan con la forma en que funciona la física. Afortunadamente, una IA no tiene el problema de estos instintos y, en cambio, puede reaccionar a la situación actual y aprender de maneras que simplemente no somos capaces de hacer. En esencia, estamos enseñando a una IA al darle muchas oportunidades de aprender por sí misma sin nuestros sesgos y, a cambio, nos está enseñando lo que es posible.
Nanotronics se ha asociado con varias empresas de secuenciación del genoma para ayudar a reducir los costos de la secuenciación genómica. ¿Podría discutir algunas de estas asociaciones?
Si bien no puedo discutir los detalles de lo que hacemos para nuestros clientes en la secuenciación del genoma, puedo decir que nuestro objetivo y donde hemos tenido cierto éxito es utilizar modalidades de iluminación únicas e IA para mejorar los rendimientos. Los mejores rendimientos se pueden vincular mucho al precio de una secuencia. Si hace esto, eventualmente conducirá a un desarrollo más rápido de vacunas y otras terapias y también a una secuenciación del genoma extremadamente económica que podría conducir a un genoma de $ 100. Mi objetivo personal, como el de muchos otros, es que la medicina personalizada se convierta en una realidad lo antes posible.
¿Cuáles son algunas formas en que la nanotecnología puede aumentar el rendimiento y reducir los desechos?
La nanotecnología tiene que estar asociada con la reducción de desechos, o no es realmente nanotecnología en mi opinión. Diremos que la nanotecnología y la fabricación atómicamente precisa son sinónimos, por lo tanto, la materia prima de lo que fabrica no debe implicar ningún desperdicio. Creemos que esto es posible si piensa en lo que se ha logrado al usar el aprendizaje por refuerzo para otras técnicas de fabricación que hacemos.
¿Hay algo más que le gustaría compartir sobre Nanotronics?
Hacemos algo que llamamos control inteligente de fábrica (CFI). Vemos el camino de las fábricas inteligentes que va desde la mejora de los rendimientos de las fábricas tradicionales para conducir hacia fábricas atómicamente precisas.
Gracias por la gran entrevista, los lectores que deseen obtener más información deben visitar Nanotrónica.