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.
오래되고 보편적인 개념이 있죠. "말은 힘을 갖고 있다"는, 그리고 "마법의 주문은 존재한다"는. 우리가 정확한 주문을 욀수만 있다면 "휘리릭~" 하면서 눈사태가 나고 호빗족들을 다 쓸어가죠. 이건 굉장히 매력적인 아이디어인데 왜냐하면 우리는 아주 게으르거든요, 마법사의 제자나 세계 최고의 컴퓨터 프로그래머처럼요. 그래서 이런 아이디어는 아주 매력적입니다.
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.
우리는 어떤 단어들을 입 밖에 내 뱉기만 하면 순수한 정보 전달 뿐 아니라, 어떤 물리적인 힘을 가해 실제로 우리 일을 도와줬으면 합니다. 음, 물론, 우리 주위의 수많은 컴퓨터들과 로봇을 생각해 보면 이런 일을 상상하는 것은 어렵지 않습니다. 자, 여러분 중에 제 얘기가 이해가시는 분?
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.
오른쪽 손을 들어주세요. 됐습니다. 여러분 중에 제 얘기가 이해 안 가시는 분은 왼쪽 손을 들어주세요. 됐습니다. 좋아요. 잘 됐네요. 너무 쉬운 얘기였죠. 여러분은 아주 보안이 약한 컴퓨터를 갖고 계신겁니다, 그쵸? 자 이제, 이건 또 다른 종류의 주문입니다. 이건 0과 1로 이루어진 컴퓨터 프로그램인데요 이 프로그램은 컴퓨터에서 읽을 수 있습니다. 프로그램은 이런 일을 하죠 중요한 것은 이 프로그램을 아주 높은 수준의 언어로 쓸 수 있다는 것입니다.
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.
컴퓨터 마법사들이 이 프로그램(주문)을 쓸 수 있지요 그러면 이렇게 0과 1로 컴파일 되구요 컴퓨터가 그 결과를 읽어 수행합니다. 바로 컴퓨터가 아주 강력한 이유죠. 이런 고수준의 언어가 컴파일되는 것 말입니다. 그런데 저는 사실 여러분께 실제로 마법의 주문 하나를 갖기 위해서 컴퓨터가 필요한건 아니라는 것을 전하려고 이 자리에 섰습니다. 사실 분자 수준에서 할 수 있는 일은 이런 것입니다. 여러분이 정보를 부호화합니다. 여러분들은 마법의 주문 혹은 프로그램을 분자의 형태로 부호화하죠. 그러고 나면 물리현상이 알아서 직접 해당 정보를 해석하고 프로그램을 실행합니다. 그런 한 예가 바로 단백질입니다.
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.
아미노산 배열이 원자들로써 표현되면 이 작은 알파벳들이 서로에게 달라붙습니다. 그것이 3차원 구조를 만들어 실제로 DNA를 자르는 나노기계로 변해버립니다. 그리고 재밌는 것은 해당 아미노산 배열을 바꾸면 3차원 구조도 바뀌어서 이제는 DNA를 이어붙이는 호치키스가 됩니다. 우리는 바로 이런 식의 분자 프로그램들을 작성할 수 있게 되기를 원합니다만, 문제는 우리가 단백질의 기계어를 모르고, 단백질을 위한 컴파일러(번역기)도 갖고 있지 않다는 것이죠.
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.
그래서 저는 DNA를 이용하여 마법의 주문을 만들려고 애쓰는 사람들과 같이 일해오고 있습니다. 우리는 DNA를 이용하는데요, 값도 싸고, 다루기도 쉽고, 우리가 아주 잘 이해하고 있는 물질이기 때문입니다. 우리는 DNA를 아주 잘 알고 있어서, 사실은 저희들이 실제로 DNA를 위한 프로그래밍 언어와 분자 컴파일러를 만들 수 있다고 보고 있습니다. 그렇게만 된다면 우리는 그게 가능할거라고 봅니다. 그래서 이것을 하기 위한
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.
저의 첫번째 의문 혹은 여러 의문 중 한가지는 이거였죠. 어떻게 DNA로 임의의 모양과 패턴을 만들 수 있을까? 그리고 저는 일종의 종이접기 같은 방법을 DNA에 이용해 보기로 했습니다. 그것은 아주 긴 한 가닥의 DNA를 접어서 원하는 모양이나 패턴을 만드는 것이죠. 자 여기에 어떤 모양이 있습니다. 사실 저는 집에서 거의 1년 동안 속옷 차림으로 지내면서 코딩을 했죠. 아까 사진에 나온 리누스 토발즈처럼요. 이 프로그램에 어떤 모양을 입력하면 250개의 DNA 서열을 뱉어내죠. 이렇게 뱉어낸 250개의 짧막한 DNA 서열들이 바로 기다란 DNA 가닥을 우리가 만들길 원하는 이런 모양으로 접어줄 놈들입니다. 그래서 이메일로 이 DNA 서열들을 첨부해서 어떤 회사에 보냅니다. 그 회사는 DNA 서열들을 DNA 합성기에 입력합니다 DNA 합성기는 대략 복사기 정도 크기의 기계입니다. 그리고 무슨 일이 벌어지냐하면 그 회사에서 여러분의 이메일에 첨부된 부호들을 각각 원자 30개짜리 분자 구조로 치환해 줍니다. DNA의 A, T, C, G 각각에 대해서 말입니다. 이것들을 올바른 순서대로 이어붙이고
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.
만들어진 것을 여러분께 등기로 보내주죠. 그래서 여러분은 250개의 작은 튜브를 받게 됩니다. 전 이것들을 모두 섞고, 약간의 소금물도 넣어주고, 제가 바이러스로부터 뽑아놨던 아까 말한 아주 긴 DNA 가닥도 더해줍니다. 그러고 나서 이 모든 것을 끓는점에 가깝게 가열시킵니다. 그리고 이것을 실온으로 식혀주면, 그 과정에서 무슨 일이 벌어지냐 하면, 짧은 DNA 가닥들이 다음과 같은 일을 합니다. 각각의 DNA 가닥들이 저 긴 가닥의 한 부분에 붙고, 그리고 다른 절반은 긴 가닥의 다른 부분에 붙어서 긴 가닥의 두 부분을 이렇게 서로 가깝게 모아서 서로 붙게 만듭니다.
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.
그래서 이 짧은 가닥 250개가 하는 실제적인 일은 긴 가닥을 접어서 우리가 원하는 모양이 되도록 하는 거죠. 그렇게 접힌 것은 만들고자 하는 모양과 유사할 겁니다. 실제로 시험관에서 만들면 작은 물방울 하나당 이런 놈들 500억 개를 얻을 수 있어요. 현미경으로 이런 녀석들을 관찰할 수 있죠 멋진 건 뭐냐면, DNA 서열을 바꾸면 즉, 주문을 바꿔서 짧은 DNA 가닥들의 서열을 바꾸면 이렇게 생긴 분자도 만들 수 있구요, 보시다시피, 친구들이랑 노는 것을 좋아하는군요, 그쵸? 그리고 대부분은 아주 잘 만들어 집니다.
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."
주문을 다시 바꾸면, DNA 서열을 다시 바꾸게 되고 이렇게 멋진 130나노미터 크기의 삼각형이 만들어지죠. 이런 식으로 계속 하면 임의의 패턴도 만들 수 있습니다. 그래서 직사각형 위에 아메리카 대륙이나 DNA라는 글자를 넣을 수 있죠 이게 "DNA 접기" 방법입니다. 이건 한 가지 방법이구요, 사실 DNA로
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.
분자 주문을 외는 데에는 여러 가지 방법이 있습니다. 우리가 결국 하고 싶은 것은 자기조립을 어떻게 프로그램할지 배워서 어떤 것이든 만드는 것입니다, 그쵸? 저희는 세상에 도움이 될 과학 기술의 인공물을 만들 수 있기를 원합니다. 저희는 사람이나 고래, 나무 같은 생물학적인 인공물을 만드는 방법을 익히고 싶습니다. 우리가 그렇게 복잡한 것을 만들 수 있는 수준에 도달할 수 있다면, 정말 분자를 프로그램하는 능력이 그 정도까지 훌륭할 수 있다면, 그건 정말 마법이 될 것입니다. 대단히 감사합니다.
Thank you very much.
(박수)
(Applause)