There's an ancient and universal concept that words have power, that spells exist, and that if we could only pronounce the right words, then -- whoosh! -- you know, an avalanche would come and wipe out the hobbits, right? So this is a very attractive idea, because we're very lazy, like the Sorcerer's Apprentice, or the world's greatest computer programmer. This idea has a lot of traction with us.
یک مفهوم قدیمی و جهانی وجود داره که میگه کلمات قدرت دارند. که طلسم ها وجود دارند، و اگه ما فقط بتونیم کلمات صحیح رو بگیم، بعد--ووووش--میدونید، یک بهمن میاد و هابیتها (موجودات کوتوله شبیه به انسان) را از بین میبره، درسته؟ خب این یک ایده جالبیه چراکه ما خیلی تنبلیم، مانند کارآموز فوتبال، یا بزرگترین برنامه نویس کامپیوتر در دنیا. و این ایده خیلی برای ما جذابه.
We love the idea that words, when pronounced, are little more than pure information, but they evoke physical action in the real world that helps us do work. So, of course, with lots of programmable computers and robots around, this is an easy thing to picture.
ما این ایده را دوست داریم که کلمات، وقتی گفته میشن -- اونها فقط کمی بیشتر از اطلاعات محض هستند، ولی اونها برخی اعمال فیزیکی را برمی انگیزند در دنیای واقعی که بما کمک میکنه کار کنیم. و البته با تعدادزیادی کامپیوترهای قابل برنامه ریزی و روباتهایی که اطراف ما هستند، تصور این [ایده] کار ساده ایه. خب چندنفرازشما میدونید که من درمورد چه چیزی صحبت میکنم؟
How many of you know what I'm talking about? Raise your right hand. How many don't know what I'm talking about? Raise your left hand. So that's great. So that was too easy. You guys have very insecure computers, OK? So now the thing is, this is a different kind of spell. This is a computer program made of zeros and ones. It can be pronounced on a computer, does something like this. The important thing is we can write it in a high-level language.
دست راستتونو بلند کنید.خب. چند نفرتون نمیدونید من درمورد چه چیز صحبت میکنم؟ دست چپتونو بلند کنید. خیلی خوبه. خیلی ساده بود. شما کامپیوترهای خیلی نا امنی دارید، درسته؟ الان، مساله اینه که این یک نوع متفاوت از جادو طلسمه. این یک برنامه کامپیوتریه که از صفر ویک ساخته شده. اون میتونه توسط یک کامپیوتر خوانده بشه. یک کاری شبیه به این رو انجام میده. مهم اینه که ما میتونیم اون رو بوسیله یک زبان سطح بالا بنویسیم.
A computer magician can write this thing. It can be compiled into zeros and ones and pronounced by a computer. And that's what makes computers powerful, these high-level languages that can be compiled. And so, I'm here to tell you, you don't need a computer to actually have a spell. In fact, what you can do at the molecular level is that if you encode information -- you encode a spell or program as molecules -- then physics can actually directly interpret that information and run a program.
یک جادوگر کامپیوتر میتونه اینو بنویسه. اون میتونه به این تفسیر بشه --به صفرویک-- و بوسیله یک کامپیوتر خوانده شود. واین اون چیزیه که کامپیوتر رو قدرتمند میکنه. این زبانهای سطح بالا که میتونند - به زبان ماشین - تبدیل شوند. من اومدم به شما بگم، درواقع برای اینکه شما یک طلسم و جادو بسازید نیاز به کامپیوتر ندارید. که درواقع یک تلفظ داشته باشید.درواقع چیزی که میتوانید انجام دهید در واقع، کاری که میشه در سطح مولکولی کرد اینه که اگه شما اطلاعات را برمز دراورید-- شما یک طلسم یا برنامه(نرم افزار) رو بصورت مولکول ها رمزگزاری میکنید -- بعد فیزیک میتونه عملا مستقیما اون اطلاعات را تفسیر و یک برنامه را اجرا کنه. این چیزیه که در پروتئین ها اتفاق میافته.
It's what happens in proteins. When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms, these little letters are sticky for each other. It collapses into a three-dimensional shape that turns it into a nanomachine that actually cuts DNA. The interesting thing is that if you change the sequence, you change the three-dimensional folding. You get, now, a DNA stapler, instead. These are the kind of molecular programs we want to be able to write. The problem is, we don't know the machine language of proteins or have a compiler for proteins.
وققتی این ترتیب اسیدآمینه بعنوان اتمها تلفظ میشود این حروف کوچک برای همدیگه مانند چسب میشوند. این بصورت یک شکل سه بعدی درمیاد که به یک برش دهنده نانویی که در واقع دی ان ای رو میبره تبدیل میشه. این بصورت یک شکل سه بعدی درمیاد که به یک برش دهنده نانویی که در واقع دی ان ای رو میبره تبدیل میشه. و چیز جالب اینه که اگه شما ترتیب را عوض کنید، درحققیقت این تاخوردگی سه بعدی را تغییر میدید. شما درواقع یک منگنه دی ان ای میسازید. اینها گونه هایی از برنامه های مولکولی هستند که ما میخواهیم قادر به نوشتن اونها باشیم، ولی مشکل اینه که ما زبان ماشین پروتیینها را بلد نیستیم. ما مترجم ومفسری برای پروتئین ها نداریم.
So I've joined a growing band of people that try to make molecular spells using DNA. We use DNA because it's cheaper, it's easier to handle, it's something we understand really well -- so well, in fact, that we think we can actually write programming languages for DNA and have molecular compilers.
درنتیجه من به گروه در حال رشد و پیشرفتی پیوستم که سعی در ساختن جادو و طلسم با استفاده از دی ان ای دارند. درنتیجه من به گروه در حال رشد و پیشرفتی پیوستم که سعی در ساختن جادو و طلسم با استفاده از دی ان ای دارند. ما از دی ای ای استفاده میکنیم چون ارزون تره. راحت تر مدیریت میشه. چیزیه که ما واقعا خوب میفهمیم. در واقع اونقدر اون رو خوب میفهمیم، که فکر میکنیم میتونیم زبانهای برنامه نویسی برای دی ان ای بنویسیم و مفسرهای مولکولی برای این کار بوجود بیاریم. پس ما فکر میکنیم که میتوانیم این کار رو انجام بدیم. و اولین سوال من برای انجام دادن این کار --
So then, we think we can do that. One of my first questions doing this was: How can you make an arbitrary shape or pattern out of DNA? I decided to use a type of DNA origami, where you take a long strand of DNA and fold it into whatever shape or pattern you might want. So here's a shape. I actually spent about a year in my home in my underwear, coding, like Linus [Torvalds], in that picture before. This program takes a shape and spits out 250 DNA sequences. These short DNA sequences are what are going to fold the long strand into this shape that we want to make. So you send an e-mail with these sequences in it to a company, and the company pronounces them on a DNA synthesizer, a machine about the size of a photocopier. And they take your e-mail, and every letter in your e-mail, they replace with a 30-atom cluster -- one for each letter, A, T, C and G in DNA.
یا یکی از سوال های من برای انجام این کار -- این بود که چطور میشه یک شکل یا الگوی اختیاری با استفاده از دی ان ای ساخت؟ و من تصمیم به استفاده از یک نوع از اوریگامی دی ان ای گرفتم، که یه رشته بلند از دی ان ای رو میگیریم و اونو به هرمدل یا شکلی که دلمون میخواد درمیاریم. این یک نوعشه. من حدود یکسال توی خونم وقت گذاشتم، و با لباس زیر برنامه مینوشتم، مثل لینوس [توروالدز] در تصویر قبلی. و این برنامه یک شکل رو میگیره و 250 رشته از دی ان ای رو تولید میکنه. این رشته های کوچک دی ان ای اونهایی هستند که میخوان رشته بلند رو تا کنند به این شکل که ما میخواهیم بسازیم. شما یک ایمیل به یک شرکت میفرستید و داخل اون ایمیل این رشته ها رو براشون میفرستید، و کاری که اونها انجام میدن -- اون شرکت اونها رو داخل یه دستگاه ترکیب کننده دی ان ای تلفظ میکنه. اون یک ماشین به اندازه یک دستگاه فتوکپیه. واتفاقی که میفته اینه که اونها ایمیلتونو میگیرند و هر حرفی در ایمیلتونو با یک خوشه 30 اتمی جایگزین میکنند -- هرخوشه بجای هریک از حروف C, T, A و G در دی ان ای. اونها این رشته را با ترتیب صحیح میسازند،
They string them up in the right sequence, and then they send them back to you via FedEx. So you get 250 of these in the mail in little tubes. I mix them together, add a little bit of salt water, and then add this long strand I was telling you about, that I've stolen from a virus. And then what happens is, you heat this whole thing up to about boiling. You cool it down to room temperature, and as you do, those short strands do the following thing: each one of them binds that long strand in one place, and then has a second half that binds that long strand in a distant place, and brings those two parts of the long strand close together so they stick together.
و بعد اونارو بوسیله فدکس(شرکت حمل و نقل) بهتون برمیگردونند. درنتیجه شما 250 تا از اونا رو بشکل لوله های کوچک دریافت میکنید. من اونهارو باهم مخلوط میکنم، کمی نمک و آب بهش اضافه میکنم، و این رشته بلند را که دربارش بهتون میگفتم اضافه میکنم رشته ای که از یک ویروس برگرفته ام. وبعد اتفاقی که میفته، اینه که شما این مجموعه را تا حدود دمای جوش حرارت میدید. بعد سردش میکنید تا حدود دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) و همانطورکه اینکار را میکنید، اتفاقی که میفته اینه که اون رشته های کوتاه، اینکارها رو انجام میدهند: هرکدومشون به جایی از رشته بلند متصل میشوند، سپس یک نیمه دوم داره که به رشته بلند در یک فاصله دور متصل میشه، و اون دوقسمت از رشته بلند را به نزدیکی هم میاره، بنابراین اونها بهم میچسبند.
So the net effect of all 250 of these strands is to fold the long strand into the shape you're looking for. It'll approximate that shape. We do this for real, in the test tube. In each little drop of water, you get 50 billion of these guys. With a microscope, you can see them on a surface. The neat thing is if you change the sequence and change the spell, just change the sequence of the staples, you can make a molecule that looks like this. And, you know, he likes to hang out with his buddies. A lot of them are actually pretty good.
اثر خالص و نهایی همه این 250 رشته اینه که این رشته بلند رو به شکلی که دارید میبینید تا کنند. رشته بلند به صورتی که شما دنبالش هستید میباشد. اون تقریبا به اون شکل درخواهد آمد. ما این کار رو واقعا درلوله آزمایش انجام میدهیم. درهر قطره کوچک آب شما 50 میلیارد از اینها رو بدست میاورید. شما میتونید با یک میکروسکوپ نگاه کنید اونها رو روی سطحی ببینید. و جالب اینه که اگه شما ترتیب را عوض کنید و جای اونها (اسم جادو) رو تغییر بدید درست مثل اینه که ترتیب این منگنه را نغییر دادید. شما میتونید یک مولکول که شبیه این است را بسازید، و میدونید که اون دوست داره با رفیقاش ول بگرده و خیلی از اونها واقعا خوبند.
If you change the spell again, you change the sequence again, you get really nice, 130-nanometer triangles. If you do it again, you can get arbitrary patterns. So on a rectangle, you can paint patterns of North and South America, or the words, "DNA."
اگه شما جای اونا (اسم جادو) رو عوض کنید، ترتیبو دوباره عوض کردید. شما یک مثلث 130 نانومتری قشنگ دارید. اگه دوباره اینکارو انجام بدید، شما یک میتونید یک مدل اختیاری بسازید. بنابراین در یک مستطیل میشه الگوی شمال و جنوب قاره امریکا، یا کلمات، "DNA"، رو بوجود آورد. پس این اوریگامی دی ان ای است. اون یک راهشه. راههای زیادی
So that's DNA origami. That's one way. There are many ways of casting molecular spells using DNA. What we really want to do in the end is learn how to program self-assembly so we can build anything, right? We want to be able to build technological artifacts that are maybe good for the world. We want to learn how to build biological artifacts, like people and whales and trees. And if it's the case that we can reach that level of complexity, if our ability to program molecules gets to be that good, then that will truly be magic.
برای جادو و طلسم کردن مولکولی با استفاده از دی ان ای وجود داره. چیزی که ما واقعا میخواهیم درانتها انجام بدیم اینه که یاد بگیریم که چطور بصورت خود-سرهمبندی برنامه نویسی کنیم که بتونیم هرچیزی را بسازیم، درسته؟ ما میخواهیم قادر به ساختن مصنوعات تکنولوژیکی باشیم که ممکنه برای جهان خوب باشند. میخواهیم یاد بگیریم چگونه مصنوعات بیولوژیکی بسازیم، مانند مردم و نهنگها و درختان. واگه مورد اینه که روزی بتونیم به این اندازه از پیچیدگی برسیم، اگر توانایی ما برای برنامه ریزی مولکولها اونقدر خوب بشن، پس اون حقیقتا جادویی خواهد بود. خیلی از شما متشکرم.
Thank you very much.
(تشویق حاضرین)
(Applause)