Lifesaving scientific tools made of paper | Manu Prakash

Übersetzung: Hannah Wesemeyer Lektorat: Swenja Gawantka

So, I love making tools and sharing them with people.

Ich liebe es, Werkzeuge zu machen und sie mit Menschen zu teilen.

I remember as a child,

Das erste Werkzeug, das ich als Kind baute,

my first tool I built was actually a microscope

war ein Mikroskop.

that I built by stealing lenses from my brother's eyeglasses.

Es bestand aus Brillengläsern, die ich meinem Bruder geklaut hatte.

He wasn't that thrilled.

Er fand das nicht so gut.

But, you know, maybe because of that moment,

Vielleicht mache ich deswegen,

30 Jahre später, immer noch Mikroskope.

30 years later,

I'm still making microscopes.

And the reason I built these tools is for moments like this.

Der Grund dafür sind diese Momente:

(Video) Mädchen: Ich habe schwarze Dinge im Haar --

(Video) Girl: I have black things in my hair --

Manu Prakash: This is a school in the Bay Area.

Manu Prakash: Das ist eine Schule in der Bay Area.

(Video) MP: The living world far supersedes our imagination

(Video) MP: Die Welt übertrifft unsere Vorstellungen davon,

wie sie tatsächlich funktioniert.

of how things actually work.

(Video) Junge: Oh mein Gott!

(Video) Boy: Oh my God!

MP: Right -- oh my God!

MP: Allerdings: Oh mein Gott!

I hadn't realized this would be such a universal phrase.

Ich hätte nicht gedacht, dass das ein so universeller Satz ist.

Over the last two years,

In meinem Labor haben wir in den letzten zwei Jahren

in my lab,

we built 50,000 Foldscopes

50 000 "Foldscopes" gebaut und an Kinder in 130 Ländern verschickt.

and shipped them to 130 countries in the world,

at no cost to the kids we sent them to.

Natürlich kostenlos für die Kinder.

Dieses Jahr möchten wir, mit Unterstützung unserer Community,

This year alone,

with the support of our community,

we are planning to ship a million microscopes

eine Million Mikroskope an Kinder auf der ganzen Welt verschicken.

to kids around the world.

What does that do?

Was bewirkt das?

It creates an inspiring community of people around the world,

Es entsteht eine inspirierende Gemeinschaft

aus Menschen auf der ganzen Welt, die Dinge lernen und anderen beibringen.

learning and teaching each other,

from Kenya to Kampala to Kathmandu to Kansas.

Von Kenia bis Kampala, von Kathmandu bis Kansas.

Eines der phänomenalen Dinge, die ich daran so liebe,

And one of the phenomenal things that I love about this

is the sense of community.

ist das Gefühl von Gemeinschaft.

There's a kid in Nicaragua

Ein Kind in Nicaragua zeigt anderen,

teaching others how to identify mosquito species that carry dengue

wie man eine Mücke mit Denguefieber identifiziert,

by looking at the larva under a microscope.

indem man die Larve unter dem Mikroskop ansieht.

There's a pharmacologist who came up with a new way

Ein Pharmakologe hat eine Methode entdeckt,

to detect fake drugs anywhere.

gefälschte Medikamente überall zu erkennen.

There is a girl who wondered:

Ein Mädchen hat sich gefragt: "Wie funktioniert eigentlich Glitzer?"

"How does glitter actually work?"

Sie hat im Glitzer die Physik der kristallinen Formationen entdeckt.

and discovered the physics of crystalline formation in glitter.

There is an Argentinian doctor

Ein Arzt aus Argentinien versucht,

who's trying to do field cervical cancer screening with this tool.

dieses Werkzeug zur Vorsorge gegen Gebärmutterhalskrebs zu nutzen.

And yours very truly found a species of flea

Und ich selbst habe eine neue Floh-Art entdeckt,

that was dug inside my heel in my foot one centimeter deep.

die einen Zentimeter unter der Haut in meiner Ferse steckte.

Now, you might think of these as anomalies.

Nun mögen Sie das für Ausnahmen halten.

But there is a method to this madness.

Doch dieser Irrsinn hat Methode.

I call this "frugal science" --

Ich nenne es "einfache Wissenschaft":

the idea of sharing the experience of science,

die Idee, die Erfahrung der Wissenschaft zu teilen,

and not just the information.

und nicht nur die Informationen.

To remind you:

Denken Sie daran, dass auf unserem Planeten

there are a billion people on this planet

eine Milliarde Personen ohne Infrastruktur leben:

who live with absolutely no infrastructure:

no roads,

keine Straßen, kein Strom und so auch keine medizinische Versorgung.

no electricity

and thus, no health care.

Also, there a billion kids on this planet that live in poverty.

Eine Milliarde Kinder auf der Erde lebt in Armut.

How are we supposed to inspire them

Wie sollen wir sie für die nächste Generation

for the next generation of solution makers?

von Lösungsfindern begeistern?

There are health care workers that we put on the line

Ärzte und Helfer setzen im Kampf gegen Infektionskrankheiten

to fight infectious diseases,

to protect us with absolutely bare-minimum tools and resources.

ihre Leben aufs Spiel, um uns zu schützen --

mit sehr knapp bemessenen Mitteln.

So as a lab at Stanford,

Als Laborant in Stanford

sehe ich das im Kontext der einfachen Wissenschaft

I think of this from a context of frugal science

and building solutions for these communities.

und der Erstellung von Lösungen für diese Communities.

Often we think about being able to do diagnosis under a tree, off-grid.

Wir stellen uns oft vor, unter einem Baum eine Diagnose stellen zu können,

ohne Stromanschluss.

I'll tell you two examples today of new tools.

Ich nenne Ihnen heute zwei Beispiele für neue Werkzeuge.

One of them starts in Uganda.

Eines davon fing in Uganda an.

In 2013,

2013 bei einer Exkursion auf der Suche nach Schistosomiasis mit Foldscopes

on a field trip to detect schistosomiasis with Foldscopes,

machte ich eine unbedeutende Beobachtung.

I made a minor observation.

In a clinic,

In einer Klinik in einer abgeschiedenen Umgebung

in a far, remote area,

I saw a centrifuge being used as a doorstop.

sah ich eine Zentrifuge, die als Türstopper verwendet wurde.

Also wirklich als Türstopper.

I mean -- quite literally, the doorstop.

And I asked them and they said,

Als ich nachfragte, sagte man mir:

"Oh, we don't actually have electricity,

"Wir haben hier keinen Strom,

so this piece of junk is good as a doorstop."

da kann das Teil auch als Türstopper genutzt werden."

Centrifuges, for some of you who don't know,

Für diejenigen, die es nicht wissen,

Zentrifugen werden genutzt, um Proben aufzubereiten.

are the pinnacle tool to be able to do sample processing.

You separate components of blood or body fluids

Sie trennen Komponenten von Blut und anderen Körperflüssigkeiten,

to be able to detect and identify pathogens.

um Erreger zu finden und zu identifizieren.

But centrifuges are bulky, expensive --

Zentrifugen sind allerdings sperrig und teuer -- ca. 850 Euro --

cost around 1,000 dollars --

and really hard to carry out in the field.

und außerdem schwer zu nutzen.

And of course,

Und natürlich brauchen sie Strom.

they don't work without power.

Sound familiar?

Das kommt Ihnen bekannt vor?

So we started thinking about solving this problem,

So fingen wir an, über mögliche Lösungen nachzudenken.

and I came back --

Ich bin zurückgekommen und habe an Spielzeug gedacht.

kept thinking about toys.

Now ...

I have a few with me here.

Ich habe einige mitgebracht.

I first started with yo-yos ...

Ich habe mit Jo-Jos angefangen, ich bin ein schrecklicher Jo-Jo-Spieler.

and I'm a terrible yo-yo thrower.

Because these objects spin,

Da dieses Ding sich dreht, haben wir uns gefragt,

we wondered,

could we actually use the physics of these objects

ob wir diese Physik nutzen können, um Zentrifugen zu bauen.

to be able to build centrifuges?

Das war der schlechteste Wurf, den man machen kann.

This was possibly the worst throw I could make.

But you might start realizing,

Jetzt bemerken Sie vielleicht, wenn man mit Spielsachen anfängt --

if you start exploring the space of toys --

we tried these spinning tops,

wir haben diese Kreisel ausprobiert ...

and then in the lab,

und dann sind wir im Labor auf dieses Wunder gestoßen:

we stumbled upon this wonder.

It's the whirligig, or a buzzer, or a rundle.

eine Sturmscheibe.

Ein paar Fäden und eine kleine Scheibe, und wenn ich ziehe, dann dreht sie sich.

A couple of strings and a little disk,

and if I push, it spins.

Wie viele von Ihnen haben damit als Kind gespielt?

How many of you have played with this as a kid?

This is called a button-on-a-string.

Es heißt Sturmscheibe oder Knopf am Faden.

OK, maybe 50 percent of you.

Ungefähr die Hälfte kennt es.

What you didn't realize --

Was Sie nicht wussten:

that this little object

Das kleine Ding ist das älteste Spielzeug in der Geschichte der Menschheit.

is the oldest toy in the history of mankind ...

5,000 years ago.

Es existiert schon seit 5 000 Jahren.

We have found relics of this object hidden around on our planet.

Überall auf der Erde haben wir Relikte dieses Spielzeugs gefunden.

Now the irony is,

Das Ironische daran ist,

we actually don't understand how this little thing works.

dass wir nicht wissen, wie das kleine Ding funktioniert.

That's when I get excited.

Da werde ich sehr neugierig.

So we got back to work,

Wir gingen also wieder an die Arbeit und schrieben ein paar Gleichungen auf.

wrote down a couple of equations.

If you take the input torque that you put in,

Wenn man den Eingangsdrehmoment nimmt,

you take the drag on this disc,

den Widerstand der Scheibe und den Drehungs-Widerstand der Fäden,

and the twist drag on these strings,

you should be able to mathematically solve this.

sollte das Problem mathematisch lösbar sein.

This is not the only equation in my talk.

Das ist nicht die einzige Gleichung in meinem Vortrag.

Ten pages of math later,

Zehn Seiten voller Gleichungen später konnten wir wirklich die gesamte,

we could actually write down the complete analytical solution

analytische Lösung für dieses dynamische System aufschreiben.

for this dynamic system.

Was dabei herauskommt, nennen wir "Papierfuge".

And out comes what we call "Paperfuge."

That's my postdoc Saad Bhamla,

Das ist mein Postdoktorand Saad Bhamla, der Co-Erfinder der Papierfuge.

who's the co-inventor of Paperfuge.

Links sehen Sie alle Zentrifugen, die wir ersetzen wollen.

And to the left, you see all the centrifuges

that we're trying to replace.

This little object that you see right here

Das kleine Ding, das Sie hier sehen,

is a disc, a couple of strings and a handle.

besteht aus einer Scheibe, ein paar Fäden und Griffen.

Wenn ich ziehe und drücke, fängt es an, sich zu drehen.

And when I spin

and I push,

it starts to spin.

Sie sehen also, wenn man alles ausrechnet,

Now, when you realize,

when you do the math,

when we calculate the rpm for this object,

wenn wir die Drehzahl dieses Objektes ausrechnen,

mathematically, we should be able to go all the way to a million rpm.

sollte es mathematisch möglich sein,

auf über eine Million Umdrehungen pro Minute zu kommen.

Now, there is a little twist in human anatomy,

Ein Problem ist aber die menschliche Anatomie,

because the resonant frequency of this object is about 10 hertz,

denn die Resonanzfrequenz des Objektes beträgt etwa 10 Hertz.

and if you've ever played the piano,

Wenn Sie Klavier spielen, wissen Sie, man kommt nicht über 3 Hertz.

you can't go higher than two or three hertz.

The maximum speed we've been able to achieve with this object

Die maximale Geschwindigkeit, die wir mit dem Objekt erreichen,

is not 10,000 rpm,

sind nicht 10 000 U/min, nicht 50 000 U/min --

not 50,000 rpm --

120,000 rpm.

es sind 120 000 U/min!

That's equal to 30,000 g-forces.

Das entspricht 30 000 g-Kräften.

If I was to stick you right here and have it spin,

Wenn ich Sie hier hineinsetzen könnte und dann drehen würde,

you would think about the types of forces you would experience.

denken Sie an die Kräfte, denen Sie ausgesetzt wären.

One of the factors of a tool like this

Mit einem solchen Werkzeug kann man Diagnosen stellen.

is to be able to do diagnosis with this.

So, I'm going to do a quick demo here, where --

Ich werde das hier einmal demonstrieren.

Dafür brauche ich einen Tropfen Blut aus meinem Finger.

this is a moment where I'm going to make a little finger prick,

and a tiny drop of blood is going to come out.

Wenn Sie Blut nicht sehen können, müssen Sie nicht hinschauen.

If you don't like blood, you don't have to look at it.

Here is a little lancet.

Hier habe ich eine kleine Lanzette, die sind überall erhältlich.

These lancets are available everywhere,

completely passive.

And if I've had breakfast today ...

Hätte ich heute gefrühstückt ...

That didn't hurt at all.

Das hat überhaupt nicht wehgetan.

OK, I take a little capillary with a drop of blood --

Ich nehme eine kleine Kapillare mit einem Tropfen Blut --

now this drop of blood has answers,

und in diesem Blut finden sich Antworten.

that's why I'm interested in it.

Deshalb interessiert es mich so.

It might actually tell me whether I have malaria right now or not.

Ich kann hiermit herausfinden, ob ich Malaria habe.

I take a little capillary,

Ich nehme eine kleine Kapillare und Sie sehen, es wird absorbiert.

and you see it starts wicking in.

I'm going to draw a little more blood.

Ich nehme noch ein bisschen Blut.

And that's good enough for right now.

So, das reicht aus.

Now, I just seal this capillary by putting it in clay.

Jetzt versiegele ich die Kapillare mit Ton.

And now that's sealed the sample.

Und schon habe ich eine versiegelte Probe.

We're going to take the sample,

Ich nehme die Probe und befestige sie an der Papierfuge.

mount it on Paperfuge.

A little piece of tape to make a sealed cavity.

Mit einem Stückchen Klebeband machen wir einen abgedichteten Hohlraum.

So now the sample is completely enclosed.

Jetzt ist die Probe komplett eingeschlossen.

And we are ready for a spin.

Und jetzt kann ich sie drehen.

I'm pushing and pulling with this object.

Ich ziehe und drücke.

I'm going to load this up ...

Erst einmal ein bisschen aufladen ...

Sie sehen, sie fängt an, sich zu drehen.

And you see the object starts spinning.

Unlike a regular centrifuge,

Im Gegensatz zu einer normalen, ist dies eine kontrarotierende Zentrifuge.

this is a counter-rotating centrifuge.

Sie dreht sich ständig vor und zurück.

It goes back and forth, back and forth ...

Ich lade sie auf.

And now I'm charging it up,

and you see it builds momentum.

Sie sehen, sie bekommt Schwung.

Und jetzt -- ich weiß nicht, ob Sie das hören --

And now -- I don't know if you can hear this --

30 seconds of this,

sollten wir nach ca. 30 Sekunden die Blutzellen vom Plasma getrennt haben.

and I should be able to separate all the blood cells with the plasma.

And the ratio of those blood cells to plasma --

Das Verhältnis der Blutzellen zum Plasma --

(Applause)

(Applaus)

Already, if you see right here,

Jetzt können Sie es schon sehen, wenn Sie darauf schauen,

if you focus on this,

you should be able to see a separated volume

Sie sehen hier die getrennten Substanzen:

Blut und Plasma.

of blood and plasma.

And the ratio of that actually tells me whether I might be anemic.

Das Verhältnis der beiden zeigt, ob ich an Blutarmut leide.

One of the aspects of this is, we build many types of Paperfuges.

Wir haben viele Typen der Papierfugen gebaut.

This one allows us to identify malaria parasites

Mit diesem hier können wir Malaria-Parasiten erkennen.

by running them for a little longer,

Es muss etwas länger gedreht werden, dann sehen wir Malaria-Parasiten im Blut.

and we can identify malaria parasites that are in the blood

that we can separate out and detect with something like a centrifuge.

Diese können wir vom Blut trennen und mit einer Art Zentrifuge erkennen.

Another version of this allows me to separate nucleic acids

Mit einer anderen Version können wir Nukleinsäure vom Blut trennen.

to be able to do nucleic acid tests out in the field itself.

So können wir Tests für Nukleinsäure direkt vor Ort durchführen.

Here is another version that allows me to separate bulk samples,

Hier habe ich eine weitere Version, mit der ich Sammelproben trennen kann.

and then, finally,

Und hier endlich etwas Neues, an dem wir arbeiten.

something new that we've been working on

Hiermit können wir einen gesamten Mehrfach-Nachweis-Test durchführen.

to be able to implement the entire multiplex test on an object like this.

So where you do the sample preparation and the chemistry in the same object.

Im selben Objekt werden also Proben und Chemie durchgeführt.

Now ...

Das ist jetzt schon alles sehr gut, aber wenn Sie mal drüber nachdenken,

this is all good,

but when you start thinking about this,

you have to share these tools with people.

müssen diese Werkzeuge mit den Menschen geteilt werden.

And one of the things we did is -- we just got back from Madagascar;

Eines der Dinge, die wir machten -- wir kamen gerade von Madagaskar;

this is what clinical trials for malaria look like --

so sehen klinische Studien für Malaria aus.

(Lachen)

(Laughter)

Man kann dabei Kaffee trinken.

You can do this while having coffee.

But most importantly,

Das Wichtige ist:

this is a village six hours from any road.

Dieses Dorf ist sechs Stunden von jeder Straße entfernt.

We are in a room with one of the senior members of the community

Wir sind in einem Raum mit einem der ältesten Mitglieder der Community

and a health care worker.

und einem Pfleger.

It really is this portion of the work that excites me the most --

Es ist dieser Teil der Arbeit, den ich am meisten liebe --

that smile,

dieses Lächeln; die Möglichkeit, einfache, leistungsstarke Werkzeuge

to be able to share simple but powerful tools with people around the world.

mit allen Menschen zu teilen.

Now, I forgot to tell you this,

Ich habe vergessen zu erwähnen,

that all of that cost me 20 cents to make.

dass mich das alles 20 Cent in der Herstellung kostet.

OK, in the negative time I have left,

In der mir nicht mehr verbleibenden Zeit

I'll tell you about the most recent --

möchte ich Ihnen von der neusten Erfindung aus unserem Labor erzählen.

(Laughter)

invention from our lab.

It's called Abuzz --

Sie heißt "Abuzz".

the idea that all of you could help us fight mosquitoes;

Die Idee ist, dass Sie alle helfen können, Stechmücken zu bekämpfen;

you could all help us track our enemies.

Sie können helfen, unsere Feinde zu finden.

These are enemies because they cause malaria, Zika, chikungunya, dengue.

Es sind Feinde, weil sie Malaria, Zika, Chikungunya und Dengue übertragen.

But the challenge is that we actually don't know where our enemies are.

Die Herausforderung ist,

dass wir nicht wissen, wo unsere Feinde sind.

The world map for where mosquitoes are is missing.

Uns fehlen die Weltkarten, auf der die Mücken verzeichnet sind.

So we started thinking about this.

Also kam uns eine Idee:

There are 3,500 species of mosquitoes,

Es gibt 3 500 Arten von Stechmücken, die sich alle stark ähneln.

and they're all very similar.

Some of them are so identical

Manche sind sich so ähnlich,

that even an entomologist cannot identify them under a microscope.

dass nicht einmal ein Entomologe sie unter dem Mikroskop unterscheiden kann.

But they have an Achilles' heel.

Sie haben aber einen wunden Punkt.

This is what mosquitoes flirting with each other looks like.

So sieht es aus, wenn Mücken miteinander flirten.

That's a male chasing a female.

Das Männchen jagt das Weibchen.

They're actually talking to each other with their wingbeat frequencies.

Sie kommunizieren durch die Frequenz ihrer Flügelschläge.

(Buzzing sound)

(Summen)

And thus, they have a signature.

Das ist ihre Signatur.

We realized that using a regular phone,

Wir fanden heraus, dass man mit einem gewöhnlichen Handy,

a $5-10 flip phone --

einem 4 bis 8 Euro Klapphandy --

how many remember what this object is?

wer erinnert sich noch an die Dinger? --

(Laughter)

(Lachen)

We can record these acoustic signatures from mosquitoes.

die akustische Signatur der Mücke aufnehmen kann.

I'll tell you exactly how to do this.

Ich zeige Ihnen, wie das geht. Ich habe ein paar Mücken gefangen.

I caught some mosquitoes outside.

Unlike Bill [Gates], I'm not going to release them.

Im Gegensatz zu Bill [Gates] vorhin lasse ich sie nicht frei.

(Laughter)

But I will tell you how to record from this.

(Lachen)

Ich zeige Ihnen aber, wie man hier etwas aufnehmen kann.

All you do is tap them and they fly.

Sie müssen nur klopfen, schon fliegen sie.

You can first test --

Sie können es erst ausprobieren -- ich kann sie hören.

I can actually hear that.

And you bring your phone, which has microphones --

Mit Ihrem Mikrofon-Handy --

it turns out the mics are so damn good already,

die Mikrofone sind schon sehr gut, selbst bei einfachen Handys --

even on regular phones,

that you can pick up this near-field signature.

können Sie das Geräusch aus der Nähe aufnehmen.

And since I'm out of time,

Weil ich keine Zeit mehr habe, zeige ich Ihnen eine Aufnahme von gestern.

let me just play the recording that I made a day ago.

(Mosquitoes buzz)

(Mücken summen)

This is all the charming sound that you heard before

Hier ist das wunderbare Geräusch, das Sie alle kennen und lieben.

that you all love.

One of the contexts of this

Und das kann man alles mit einem einfachen Handy machen,

is that being able to do this with a regular cell phone

sodass wir die Arten der Stechmücken kartieren können.

allows us to map mosquito species.

Using a flip phone,

Mit einem Klapphandy erstellten wir eine der größten akustischen Datenbanken

we mapped one of the largest acoustic databases

von 20-25 Mückenarten, die Krankheitserreger übertragen.

with 25 to 20 species of mosquitoes that carry human pathogens.

Dies und das maschinelle Lernen aus hochgeladenen Daten ermöglicht uns,

And from this and machine learning,

anybody who uploads this data,

we can identify and tell the probability

die Wahrscheinlichkeit zu errechnen, welche Mückenart wir vor uns haben.

of what species of mosquitoes you're actually working with.

We call this Abuzz, and if any of you want to sign up,

Es heißt Abuzz.

Wenn Sie sich anmelden wollen, gehen Sie auf die Website.

just go to the website.

Let me close with something

Ich möchte mit etwas abschließen, was mir persönlich sehr am Herzen liegt.

that's very important and dear to my heart.

One of the challenges of today is we have terrible problems.

Eine der Herausforderungen ist heute, dass es große Probleme gibt.

We have a billion people with absolutely no health care,

Eine Milliarde Menschen bekommt keine medizinische Versorgung;

climate change, biodiversity loss,

der Klimawandel, Verlust der Artenvielfalt usw.

on and on and on.

Wir hoffen, dass die Wissenschaft uns Lösungen liefern kann.

And we hope that science is going to provide the answer.

But before you leave this theatre today,

Aber bevor Sie gehen, möchte ich, dass Sie etwas versprechen.

I want you to promise one thing.

We're going to make science accessible --

Wir werden einen Zugang zur Wissenschaft schaffen --

not just to the people who can afford it,

nicht nur für die, die es sich leisten können;

but a billion others who can't.

auch für die Milliarde, die es nicht kann.

Let's make science and scientific literacy a human right.

Machen wir Wissenschaft

und wissenschaftliche Kompetenz zu einem Menschenrecht.

The moment that you pass the tingling feeling of making a discovery

Sobald Sie das prickelnde Gefühl, eine Entdeckung gemacht zu haben,

an ein Kind weitergeben, unterstützen Sie es dabei,

to another child,

you're enabling them to be the next group of people

zu der Gruppe von Menschen zu gehören, die diese Probleme lösen wird.

who will actually solve these problems.

Vielen Dank.

Thank you.

(Applause)

(Applaus)