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.
Egy ősi és egyetemes felfogás szerint a szavaknak ereje van, léteznek varázsigék, és ha ki tudnánk mondani a megfelelő szavakat, akkor -- huss -- elindulna egy lavina, és elpusztítaná a hobbitokat, igaz? Ez nagyon vonzó gondolat, mert lusták vagyunk, mint a varázslótanonc, vagy mint a világ legnagyobb programozója. Szóval ez az ötlet nagyon tetszik nekünk.
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.
Tetszik a gondolat, hogy a szavak, amikor kiejtjük őket -- alig többek tiszta információnál, de elindítanak egy fizikai történést a való világban, ami segít elvégezni a munkánkat. És persze a sok programozható számítógép és robot mellett ezt elég könnyű elképzelni. Hányan értik, hogy miről beszélek?
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.
Emeljék fel a jobb kezüket! OK, Hányan nem értik, hogy miről beszélek? Emeljék fel a bal kezüket! Nagyszerű. Ez túl könnyű volt. Nagyon sebezhetőek a számítógépeik. Ez itt egy másfajta varázsige. Ez egy program, ami nullákból és egyesekből áll. Ki lehet mondani egy számítógépen. Valami ilyesmit csinál. A lényeg, hogy egy magas szintű nyelven tudjuk megírni.
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.
Egy számítógépes varázsló meg tudja írni. Le lehet fordítani -- nullákra és egyesekre -- és egy számítógép kimondja. És ez teszi a számítógépeket erőssé, ezek a magas szintű programnyelvek, amiket használni tudunk. Azért vagyok itt, hogy elmondjam, nincs szükség számítógépre a varázsigéhez. Valójában lehetséges molekuláris szinten, hogy információt kódolunk -- egy varázsigét vagy programot kódolunk molekulákból -- aztán a fizika közvetlenül le tudja fordítani az információt, és lefuttatja a programot. Ez történik a fehérjékben.
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.
Amikor ez az aminosav-szekvencia elhangzik atomokként, ezek a betűk elkezdenek ragadni egymáshoz. Az egész lebomlik egy háromdimenziós alakzattá, egy nano-géppé, ami DNS-t tud vágni. És az az érdekes, ha meg tudjuk változtatni a szekvenciát, megváltoztatjuk a háromdimenziós hajtogatást. Ezúttal egy DNS tűzőgépet kapunk. Ezek olyan molekuláris programok, amiket írni szeretnénk, de az a bökkenő, hogy nem ismerjük a fehérjék gépi nyelvét. Nincsen fordítónk a fehérjékhez.
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.
Olyan emberek egy növekvő csoportjához csatlakoztam, akik megpróbálnak molekuláris varázsigéket írni DNS-sel. Azért használunk DNS-t, mert olcsóbb. Könnyebb kezelni. Olyasmi, amit nagyon jól értünk. Annyira jól értjük, hogy úgy gondoljuk, tényleg tudunk programnyelvet írni DNS-re, és lehetnek molekuláris fordítóink. Szóval úgy gondoljuk, meg tudjuk csinálni. És az első kérdésem --
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.
vagyis az egyik kérdésem -- az volt, hogy hogyan tudunk DNS-ből kívánt alakzatokat és mintákat létrehozni ? Úgy döntöttem, egyfajta DNS origamit fogok használni, ahol veszünk egy DNS fonalat, és összehajtogatjuk amilyen formába vagy mintába csak akarjuk. Itt egy alakzat. Egy évet töltöttem otthon, alsógatyában, és csak kódoltam, mint Linus [Torvalds], azon a korábbi képen. Ez a program fog egy alakzatot, kidob 250 DNS szekvenciát. Ezek a rövid DNS szekvenciák azok, amik bele fogják hajtogatni a hosszú fonalat abba az alakzatba, amit kapni szeretnénk. Küldünk egy e-mailt ezekkel a szekvenciákkal egy cégnek, és az történik -- a cég kimondja őket egy DNS-szintetizálón. Ez egy gép, kb. akkora, mint egy fénymásoló. És az történik, hogy fogják az e-mailt, és minden egyes betűjét behelyettesítik egy 30 atomos halmazzal -- mindegyik A, T, C és G betűt a DNS-ben. A megfelelő sorrendbe állítják őket,
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.
és visszaküldik FedEx-szel. Szóval kapunk 250 ilyet kis üvegekben. Összekeverem őket, hozzáadok egy kis sós vizet, és hozzáadom ezt a hosszú fonalat, amiről beszéltem, amit egy vírusból loptam. És az történik, hogy felmelegítjük ezt az egészet kb. forráspontig. Lehűtjük szobahőmérsékletre, és eközben azok a rövid fonalak a következőt teszik: mindegyik megköti a hosszú fonalat egy helyen, és aztán a második fele megköti azt a hosszú fonalat egy távoli helyen, és összehozza a hosszú fonálnak azt a két részét egymáshoz közel, hogy összeragadjanak.
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.
Tehát a végső hatása mind a 250 fonálnak az, hogy összehajtogatják a hosszú fonalat a kívánt alakzatba. Meg fogja közelíteni azt az alakzatot. Ezt a valóságban lombikban végezzük. Minden vízcseppben 50 milliárd van ezekből a kis fickókból. Megnézhetjük mikroszkóppal és látjuk őket a felszínen. És az az ügyes benne, hogy megváltoztathatjuk a szekvenciát, és megváltozik a varázsige. Csak megváltoztatjuk a tűzők sorrendjét. Csinálhatunk egy molekulát, ami így néz ki, és tudják, szeret lógni a barátaival. És a legtöbbjük elég jó.
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."
Ha ismét megváltoztatjuk a varázsigét, megint megváltozik a szekvencia. Nagyon szép 130 nanométeres háromszögeket kapunk. Ha újra megcsináljuk, bármilyen mintát kapunk. Szóval egy téglalapra ráfesthetjük Észak- és Dél-Amerika térképét, vagy a DNS szót. Szóval ez a DNS origami, ez egy módszer. Van sok más módja is,
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.
hogy molekulárisan varázsoljunk DNS-sel. Amit végül el szeretnénk érni az az, hogy megtanuljunk önszerveződést programozni, hogy bármit építhessünk. Olyan technológiai tárgyakat szeretnénk építeni, amelyek a világ javát szolgálhatják. Meg akarunk tanulni olyan biológiai tárgyakat építeni, mint az emberek, a bálnák vagy a fák. És ha el tudjuk érni az összetettségnek ezt a szintjét, hogyha a képességünk, hogy molekulákat programozzunk ilyen jó lesz, az lesz az igazi varázslat. Nagyon köszönöm.
Thank you very much.
(Taps)
(Applause)