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.
ישנו רעיון עתיק ואוניברסאלי שלמילים יש כוח, שקסמים קיימים, ושאם רק היינו יכולים לבטא את המילים הנכונות, אז, ווווווש! תגיע מפולת שלגים שתחסל את ההוביטים. נכון? זהו רעיון מאוד מושך כי אנחנו מאוד עצלנים, כמו שוליית הקוסם, או מתכנת המחשבים הגדול בעולם. אם כך, אנחנו מאוד אוהבים את הרעיון
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.
שמילים, כאשר מבטאים אותן - למרות שהן לא הרבה יותר מנתונים טהורים, מעוררות פעולה פיזית בעולם האמיתי שמסייעת לנו לבצע את עבודתנו. ומכיוון שאנו מוקפים במחשבים הניתנים לתכנות וברובוטים, קל לדמיין תמונה זו. כמה מכם יודעים על מה אני מדבר?
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.
הרימו את יד ימין. כמה מכם לא יודעים על מה אני מדבר? הרימו את יד שמאל. נהדר. זה היה קל מדי. המחשבים שלכם מאוד לא בטוחים. אני מדבר על סוג שונה של קסם. זוהי תוכנת מחשב הבנויה מאפסים ואחדים. ניתן לבטא אותה על גבי מחשב. היא עושה משהו כמו זה. הדבר החשוב הוא שניתן לכתוב אותה בשפה עילית.
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.
קוסם מחשבים יכול לכתוב את הדבר הזה, ואפשר להדר אותו לזה - אפסים ואחדים כך שמחשב יכול לבטא אותו. מחשבים הם רבי עוצמה בזכות השפות העיליות הניתנות להידור. אבל, אתם לא זקוקים למחשב כדי להטיל קסמים. למעשה, אתם יכולים לפעול ברמה המולקולרית אם אתם מקודדים נתונים - אתם מקודדים קסם או תוכנית כמולקולות - ואז הפיזיקה יכולה לפענח באופן ישיר את הנתונים האלה ולהריץ את התוכנית. זה מה שקורה בחלבונים.
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.
כאשר הרצף הזה של חומצות אמינו מתבטא כאטומים, האותיות הקטנות נדבקות זו לזו, ונוצרת צורה תלת-מימדית שהופכת לנאנו-מכונה שחותכת DNA. אם משנים את הרצף, הקיפול התלת-מימדי משתנה. ועכשיו מקבלים מהדק DNA. זהו סוג התוכניות המולקולריות שאנו רוצים לדעת לכתוב, אבל, אנחנו לא מכירים את שפת המכונה של חלבונים; אין לנו מהדר לחלבונים.
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.
אז הצטרפתי לחבורה הולכת וגדלה של אנשים שמנסה להטיל קסמים מולקולריים באמצעות DNA, שהוא זול יותר, קל יותר לטפל בו, ואנחנו מבינים אותו היטב. למעשה, אנחנו מבינים אותו כל כך לעומק שאנחנו חושבים שאנחנו יכולים לכתוב שפות תכנות עבור DNA וליצור מהדרים מולקולריים. אנחנו חושבים שאנחנו יכולים לעשות זאת, ואחת השאלות שלי הייתה:
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.
איך אפשר ליצור צורה או דפוס כלשהם מה-DNA? החלטתי להשתמש בסוג של אוריגמי של DNA בו לוקחים גדיל ארוך של DNA ומקפלים אותו לצורה או לדפוס שרוצים בהם. הנה צורה. למעשה, ביליתי שנה בבית, בבגדי התחתונים, וקודדתי, כמו לינוס [טורבאלדס] בתמונה שראיתם קודם. התוכנית הזאת לוקחת צורה, ופולטת 250 רצפים של DNA. רצפי ה-DNA הקצרים האלה יקפלו את הגדיל הארוך לצורה המבוקשת. לאחר מכן, שולחים דוא"ל עם הרצפים לחברה, והחברה מבטאת אותם בסינטיסייזר של DNA. זוהי מכונה בערך בגודל של מכונת צילום. הם לוקחים את הדוא"ל ומחליפים כל אות באשכול של 30 אטומים, אשכול אחד עבור כל אות, C, T, A ו-G ב-DNA. הם משרשרים אותם ברצף הנכון,
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.
ושולחים דרך פדקס. מגיעים 250 רצפים במבחנות קטנות. מערבבים אותם ביחד, מוסיפים קצת מי מלח, ומוסיפים את הגדיל הארוך שסיפרתי לכם עליו, אותו גנבתי מוירוס. לאחר מכן, מחממים את כל העסק עד לרתיחה. מקררים אותו לטמפרטורת החדר, ואז הגדילים הקצרים עושים את הדבר הבא: כל אחד מהם קושר את הגדיל הארוך במקום אחד, והחצי השני שלו קושר את הגדיל הארוך במקום מרוחק, וכך שני חלקי הגדיל הארוך מתקרבים ונדבקים זה לזה.
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.
השילוב של 250 הגדילים האלה גורם לקיפול של הגדיל הארוך לצורה בה רצינו; מתקבל קירוב של הצורה הזאת. אנחנו מבצעים זאת בפועל במבחנת הניסוי. בכל טיפת מים קטנה מקבלים 50 מיליארד מהחבר'ה האלה. ניתן להסתכל עליהם במיקרוסקופ ולראות אותם על פני השטח. מה שמגניב זה שאם משנים את הרצף, ומשנים את הקסם - משנים את הרצף של המהדקים. אפשר ליצור מולקולה שנראית כך, והוא אוהב להסתובב עם החבר'ה שלו. רובם די מוצלחים.
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."
אם משנים שוב את הקסם, הרצף שוב משתנה, ומקבלים משולשים חביבים ביותר בגודל 130 נאנו-מטר. ניתן לקבל דפוסים שונים. אפשר לצייר על מלבן דפוסים של צפון ודרום אמריקה, או את המילים "DNA". זהו אוריגמי של DNA. זוהי דרך אחת. ישנן דרכים רבות
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.
להטיל קסמים מולקולריים באמצעות DNA. המטרה האמיתית שלנו היא ללמוד איך לתכנת הרכבה-עצמית כך שנוכל לבנות כל דבר. אנחנו רוצים לדעת לבנות חפצים טכנולוגיים שיועילו לעולם. אנחנו רוצים ללמוד לבנות חפצים ביולוגיים, כמו אנשים ולוויתנים ועצים. ואם נוכל להגיע לרמת המורכבות הזאת, אם היכולת שלנו לתכנת מולקולות תהיה כל כך טובה, אז הקסם שלנו יהיה אמיתי. תודה רבה.
Thank you very much.
[מחיאות כפיים]
(Applause)