Lifesaving scientific tools made of paper | Manu Prakash

번역: Eunkyung Lee 검토: JY Kang

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

저는 도구를 만들고, 그것을 사람들과 공유하는 걸 좋아합니다.

I remember as a child,

제가 어렸을 때

my first tool I built was actually a microscope

가장 처음으로 만들었던 도구는 현미경으로 기억하는데요.

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

제 남동생의 안경 렌즈를 훔쳐와서 만들었죠.

He wasn't that thrilled.

동생은 별로 좋아하지 않았죠.

But, you know, maybe because of that moment,

어쩌면 그 때부터 시작해서

30 years later,

30년이 지난 지금도

I'm still making microscopes.

현미경을 만들고 있는 것 같습니다.

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

그리고 이런 도구들을 만드는 이유는 이런 순간들 때문입니다.

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

(비디오) 소녀: 내 머리카락 속에 검정색의 무언가가 있어요.

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

마누 프라카쉬: 여기는 샌프란시스코의 어느 학교입니다.

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

(비디오) MP: 현실 세계는 세상이 실제 어떻게 돌아가는지에 대한

of how things actually work.

상상력을 지배합니다.

(Video) Boy: Oh my God!

(비디오) 소년: 오 마이 갓!

MP: Right -- oh my God!

MP: 맞아요. '오 마이 갓!'

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

이 표현이 세계적으로 쓰이고 있다는 걸 이제 알았네요.

Over the last two years,

지난 2년 간

in my lab,

저희 연구실에서는 5만개의 종이현미경을 만들었습니다.

we built 50,000 Foldscopes

and shipped them to 130 countries in the world,

그리고 전 세계 130개 나라에 전달했습니다.

at no cost to the kids we sent them to.

어린이들에게는 무료로 말이죠.

This year alone,

금년에는

with the support of our community,

지역사회의 도움으로

we are planning to ship a million microscopes

백만개의 현미경을 전 세계 어린이들에게 보낼 계획입니다.

to kids around the world.

What does that do?

이것이 무슨 도움이 될까요?

It creates an inspiring community of people around the world,

전 세계적으로 영감을 주는 인재 양성에 도움이 될 겁니다.

learning and teaching each other,

서로 배우고 가르치면서 말이죠.

from Kenya to Kampala to Kathmandu to Kansas.

케냐에서 캄팔라까지, 카투만두에서 켄자스까지 말이죠.

And one of the phenomenal things that I love about this

그리고 제가 가장 좋아하는 경이로운 점 중 하나는

is the sense of community.

공동체 의식이에요.

There's a kid in Nicaragua

니카라과의 한 아이는

teaching others how to identify mosquito species that carry dengue

모기 유충을 현미경으로 관찰해서

뎅기열 전염 모기를 가려내는 법을 사람들에게 가르쳐주고 있어요.

by looking at the larva under a microscope.

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

어느 약리학자는 가짜 약을 구별하는 신기술을 찾아내기도 했습니다.

to detect fake drugs anywhere.

There is a girl who wondered:

결정체가 반짝거리는 이유를 궁금해했던 어느 소녀는

"How does glitter actually work?"

and discovered the physics of crystalline formation in glitter.

반짝이는 결정체가 만들어지는 물리 법칙을 발견하기도 했습니다.

There is an Argentinian doctor

이 도구로 자궁경부암 검진을 시도한 어느 아르헨티나 의사는

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

And yours very truly found a species of flea

저의 발 뒷꿈치에 1 cm나 파고들어 가 있었던

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

벼룩의 한 종을 발견하게 되었습니다.

Now, you might think of these as anomalies.

이것들이 이례적인 사례라고 생각하는 분도 계실지 모르지만

But there is a method to this madness.

이런 이례적인 발견을 위한 한 가지 방법이 있습니다.

I call this "frugal science" --

저는 이를 두고 "검소한 과학" 이라 부릅니다.

the idea of sharing the experience of science,

과학적 경험을 공유하는 것이죠.

and not just the information.

단지 정보만 공유하는 것은 아니고요.

To remind you:

잘 생각해보시면

there are a billion people on this planet

전 세계 10억 명의 사람들이

who live with absolutely no infrastructure:

사회기반시설이 전혀 없거나

no roads,

도로도 없고

no electricity

전기도 없고

and thus, no health care.

의료시설도 없는 곳에서 살고 있습니다.

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

빈곤 속에서 살고 있는 10억 명의 아이들도 있죠.

How are we supposed to inspire them

그들이 다음 세대의 문제를 해결하도록 어떻게 영감을 불어 넣어야 할까요?

for the next generation of solution makers?

There are health care workers that we put on the line

우리는 의료계 종사자들의 도움으로

to fight infectious diseases,

감염병과 싸우고

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

최소한의 도구와 자원으로 우리 스스로를 지키고 있습니다.

So as a lab at Stanford,

그래서 스탠퍼드 연구실에서

I think of this from a context of frugal science

저는 이것을 검소한 과학과 같은 맥락에 있다고 봅니다.

and building solutions for these communities.

그런 빈곤 지역 개선을 위한 해결책을 내놓고 있으니까요.

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

종종 우리는 간단한 방법으로 병을 진단할 수 있기를 원합니다.

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

오늘 저는 두 가지 새로운 도구를 소개하려고 합니다.

One of them starts in Uganda.

그 중 하나는 우간다에서 시작되었는데요.

In 2013,

2013년에

on a field trip to detect schistosomiasis with Foldscopes,

종이 현미경으로 주혈흡충증을 찾으려고 현지 조사를 나갔을 때

I made a minor observation.

사소한 관찰을 하게 되었습니다.

In a clinic,

아주 외딴 지역에 있는 진료소에서

in a far, remote area,

I saw a centrifuge being used as a doorstop.

원심 분리기가 문을 고정시켜놓는 용도로 사용되는 걸 보았습니다.

I mean -- quite literally, the doorstop.

말 그대로 문버팀쇠로 쓰이고 있었어요.

And I asked them and they said,

사람들에게 물어보니 이렇게 말하더군요.

"Oh, we don't actually have electricity,

"오, 여기는 전기가 안들어와요.

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

그래서 이게 문버팀쇠로 쓰기에 딱 좋아요."

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

원심 분리기가 무엇인지 잘 모르는 분들도 계실텐데요.

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

이것은 샘플 처리를 위한 도구입니다.

You separate components of blood or body fluids

핼액과 체액 성분을 분리시켜서

to be able to detect and identify pathogens.

병원균을 찾아낼 수 있는 장비죠.

But centrifuges are bulky, expensive --

그러나 원심 분리기는 부피가 크고, 비싸요.

cost around 1,000 dollars --

아마 천 달러 정도 할 거예요.

and really hard to carry out in the field.

그리고 들고 다니기도 어렵죠.

And of course,

물론 전기 없이는 작동이 안되죠.

they don't work without power.

Sound familiar?

이해가 되시죠?

So we started thinking about solving this problem,

그래서 저희는 이 문제의 해결 방법을 찾기 시작했어요.

and I came back --

현지 조사에서 돌아와서도 계속 장난감들을 생각했어요.

kept thinking about toys.

Now ...

여기에

I have a few with me here.

몇 개 가지고 왔는데요.

I first started with yo-yos ...

처음에는 요요로 시작했어요.

and I'm a terrible yo-yo thrower.

저는 요요를 정말 못합니다.

Because these objects spin,

이 장난감이 회전하는 걸 보고 저희는 궁금했어요.

we wondered,

could we actually use the physics of these objects

실제로 이런 장난감의 물리 법칙을 이용해서

원심 분리기를 만들 수 있을지 생각했죠.

to be able to build centrifuges?

This was possibly the worst throw I could make.

평소엔 이것보다 잘 하는데요.

But you might start realizing,

눈치채신 분도 계실텐데요.

if you start exploring the space of toys --

가능성 있는 장난감들을 찾다 보니

we tried these spinning tops,

이런 팽이 장난감도 시도해 보았고요.

and then in the lab,

그러다가 실험실에서

we stumbled upon this wonder.

우연히 이 물체가 눈에 들어왔습니다.

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

이것은 회전 바퀴입니다. 붕붕이나 회전차라고도 하죠.

A couple of strings and a little disk,

두 개의 줄과 작은 원반으로 되어 있는데요.

and if I push, it spins.

줄을 당기면 원반이 돌아가죠.

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

어렸을 때 이 장난감으로 놀아보신 분 계신가요?

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

팔랑개비 팽이라고 불렸죠.

OK, maybe 50 percent of you.

네. 절반 정도나 되네요.

What you didn't realize --

다들 잘 모르는 사실은

that this little object

이 작은 물체가

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

인류역사상 가장 오래된 장난감이라는 것입니다.

5,000 years ago.

5000년이나 된 이런 유물들이 세계 곳곳에 숨어있다 발견되었습니다.

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

Now the irony is,

그런데 재밌는 점은

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

사실 이것의 작동 원리를 우리는 모른다는 거예요.

That's when I get excited.

저는 그 점이 흥미로웠습니다.

So we got back to work,

그래서 사무실로 돌아와서

wrote down a couple of equations.

두 개의 공식을 적었어요.

If you take the input torque that you put in,

가해지는 회전력을 알고

you take the drag on this disc,

원반의 항력과

and the twist drag on these strings,

이 꼬인 줄에서의 항력을 안다면

you should be able to mathematically solve this.

이걸 수학적으로 풀 수 있습니다.

This is not the only equation in my talk.

이 공식뿐만 아니라

Ten pages of math later,

10쪽에 걸친 공식을 유도한 끝에

we could actually write down the complete analytical solution

우리는 이 동적 시스템의 완성된 해법을 찾을 수 있었습니다.

for this dynamic system.

And out comes what we call "Paperfuge."

그 결과물이 바로 "종이 원심 분리기"입니다.

That's my postdoc Saad Bhamla,

이 분은 제 박사후 연구원인 '사드 밤라'씨인데요.

who's the co-inventor of Paperfuge.

종이 원심분리기의 공동발명자입니다.

And to the left, you see all the centrifuges

사진의 왼쪽에 있는 것이 저희가 교체하려 했던 원심분리기입니다.

that we're trying to replace.

This little object that you see right here

여러분들이 보는 이 작은 물체는

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

원반과 2개의 실, 그리고 손잡이로 구성되어 있어요.

And when I spin

그리고 돌리려면..

and I push,

줄을 당기면 원반이 회전하죠.

it starts to spin.

그리고 분석해보면

Now, when you realize,

when you do the math,

수학식을 풀어서

when we calculate the rpm for this object,

이 물체의 회전수를 계산해보면

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

이론적으로 분당 백만회까지 회전합니다.

Now, there is a little twist in human anatomy,

그런데 인체 해부학 측면에서 약간의 한계가 있는데요.

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

이 물체의 공진 주파수가 10 Hz 정도 되기 때문입니다.

and if you've ever played the piano,

피아노를 쳐본 분이시라면

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

사람은 2 나 3 Hz 이상 속도를 낼 수 없죠.

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

이 물체가 낼 수 있는 최고 회전속도는

is not 10,000 rpm,

분당 10,000회도 아니고

not 50,000 rpm --

50,000 회도 아닙니다.

120,000 rpm.

분당 120,000회입니다.

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

중력의 3만 배나 되는 원심력이 발생하죠.

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

여러분을 이 디스크에 붙여서 회전시킨다고 가정하면

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

어느 정도의 힘을 느끼게 될지 상상해보세요.

One of the factors of a tool like this

이런 도구들의 한가지 요인은 진단에 사용할 수 있다는 점입니다.

is to be able to do diagnosis with this.

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

그래서 제가 간단히 시범을 보여드리겠습니다.

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

이제 제 손가락을 살짝 찌를 건데요.

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

피가 약간 나올 텐데

피 보는 게 싫으시면 안보셔도 돼요.

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

Here is a little lancet.

채혈 도구가 있어야 하고요.

These lancets are available everywhere,

이건 쉽게 구할 수 있습니다.

completely passive.

완전히 수동으로 작동하죠.

And if I've had breakfast today ...

그리고.. 오늘 아침식사를 했다면...

That didn't hurt at all.

하나도 안 아프네요.

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

이 작은 관으로 혈액을 채취합니다.

now this drop of blood has answers,

이제 이 한 방울의 혈액이 모든 걸 말해줄 거예요.

that's why I'm interested in it.

가장 흥미로운 부분이죠.

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

제가 말라리아에 걸렸는지 이걸로 바로 알 수 있습니다.

I take a little capillary,

이 작은 관을 따라

and you see it starts wicking in.

혈액이 타고 나오는 걸 볼 수 있죠.

I'm going to draw a little more blood.

혈액이 조금 더 필요하겠네요.

And that's good enough for right now.

이 정도면 충분할 것 같네요.

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

이제 이 관을 찰흙으로 봉인하겠습니다.

And now that's sealed the sample.

이제 샘플이 봉인되었습니다.

We're going to take the sample,

이제 이 샘플을

mount it on Paperfuge.

종이 원심 분리기에 고정시킵니다.

A little piece of tape to make a sealed cavity.

테이프로 구멍을 막아줍니다.

So now the sample is completely enclosed.

이제 샘플은 완전히 봉인되었습니다.

And we are ready for a spin.

회전시킬 준비가 되었네요.

I'm pushing and pulling with this object.

이 물체를 당기고 밀어보겠습니다.

I'm going to load this up ...

일단 좀 감아두고요.

And you see the object starts spinning.

물체가 돌기 시작하는 게 보이시죠.

Unlike a regular centrifuge,

일반적인 원심 분리기와는 달리

this is a counter-rotating centrifuge.

이것은 엇회전식 원심 분리기 입니다.

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

회전과 역회전이 반복되죠.

And now I'm charging it up,

이제 점점 빨라집니다.

and you see it builds momentum.

가속도가 붙은 게 보이시죠.

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

이 소리가 들리실지 모르겠네요.

30 seconds of this,

이렇게 30초만에

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

혈구와 혈장을 분리할 수 있습니다.

And the ratio of those blood cells to plasma --

혈구와 혈장의 비율은 --

(Applause)

(박수)

Already, if you see right here,

자 이제, 이 부분을 보시면

if you focus on this,

이 부분을 잘 보시면

you should be able to see a separated volume

혈액과 혈장이 두 부분으로 나뉘어져 있는 게 보이시죠.

of blood and plasma.

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

그 비율에 따라 제가 빈혈이 있는지 없는지도 알 수 있습니다.

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

우리는 여러 종류의 종이 원심 분리기를 만들 수 있어요.

This one allows us to identify malaria parasites

이 도구를 조금 더 오래 돌리면 말라리아 기생충도 발견할 수 있습니다.

by running them for a little longer,

and we can identify malaria parasites that are in the blood

분리한 핼액 속에 있는 말라리아 기생충을

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

기존의 원심 분리기와 동일하게 찾아낼 수 있죠.

Another version of this allows me to separate nucleic acids

다른 도구는 핵산을 분리시켜

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

현지 조사에서 핵산 테스트를 할 수 있게 하였습니다.

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

이것은 대량의 샘플을 분리시킬 수 있는 도구 입니다.

and then, finally,

그리고 마지막으로

something new that we've been working on

현재 개발중인 새로운 도구인데요.

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

이것 하나로 여러가지 실험을 해볼 수 있습니다.

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

이 도구로 샘플 준비부터 화학 실험까지 한번에 할 수 있죠.

Now ...

이제...

this is all good,

다 좋은데요.

but when you start thinking about this,

하지만 이런 도구를 고안했다면 이걸 사람들에게 보급해야겠죠.

you have to share these tools with people.

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

그 중 하나로 한 일은.. 저희는 마다가스카에 막 돌아왔는데요.

this is what clinical trials for malaria look like --

이건 말라리아 임상실험을 하고 있는 장면입니다.

(Laughter)

(웃음)

You can do this while having coffee.

여러분도 커피 마시면서 할 수 있어요.

But most importantly,

그러나 가장 중요한 것이 있어요.

this is a village six hours from any road.

이 곳은 도로에서 6시간이나 떨어진 곳에 있는 마을입니다.

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

저희는 그 마을의 한 어르신과 의료 전문가와 함께 있었는데요.

and a health care worker.

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

저를 가장 흥분되게 하는 부분은

that smile,

바로 저 미소입니다.

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

단순하지만 이렇게 강력한 도구를 세계 곳곳에 보급할 수 있다는 점이죠.

Now, I forgot to tell you this,

한가지 빠뜨린 것이 있는데요.

that all of that cost me 20 cents to make.

이 모든 것을 만드는데 20센트 밖에 안들었어요.

OK, in the negative time I have left,

발표 시간이 마이너스네요. 그럼 남은 시간 동안은

I'll tell you about the most recent --

우리 연구실에서 가장 최근에 --

(Laughter)

(웃음)

invention from our lab.

발명한 것을 보여드릴게요.

It's called Abuzz --

어버즈(Abuzz)라는 건데요.

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

여러분의 도움을 얻어서 모기와 싸울 수 있도록 하자는 개념입니다.

you could all help us track our enemies.

우리 적을 찾을 수 있도록 여러분이 도움을 줄 수 있습니다.

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

모기가 적인 이유는 말라리아, 지카, 치쿤쿠니아, 뎅기열을 옮기기 때문이죠.

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

그런데 점은 그 적들이 실제로 어디에 있는지를 모른다는 점입니다.

The world map for where mosquitoes are is missing.

모기 서식지를 표시한 지도는 없잖아요.

So we started thinking about this.

그래서 생각해봤습니다.

There are 3,500 species of mosquitoes,

3,500종의 모기들이 존재하는데 모두가 거의 비슷하게 생겼어요.

and they're all very similar.

Some of them are so identical

몇몇은 아주 똑같이 생겨서

that even an entomologist cannot identify them under a microscope.

곤충학자조차 현미경으로 봐도 구분하기 힘듭니다.

But they have an Achilles' heel.

그러나 그들에게도 약점은 있죠.

This is what mosquitoes flirting with each other looks like.

이것은 모기들이 서로 작업을 거는 모습인데요.

That's a male chasing a female.

수컷이 암컷을 따라다닙니다.

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

사실 이들은 날개짓 주파수로 대화를 하고 있습니다.

(Buzzing sound)

(윙윙 소리)

And thus, they have a signature.

그러므로, 그들만의 신호가 있지요.

We realized that using a regular phone,

이제 이런 보통 핸드폰으로

a $5-10 flip phone --

5-10달러 짜리 폴더폰으로--

how many remember what this object is?

이 핸드폰을 기억하는 분 계신가요?

(Laughter)

(웃음)

We can record these acoustic signatures from mosquitoes.

모기의 음향 신호를 녹음할 수 있습니다.

I'll tell you exactly how to do this.

방법을 정확히 알려드릴게요.

I caught some mosquitoes outside.

밖에서 모기를 잡아왔는데요.

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

빌 게이츠와는 달리, 저는 이 모기들을 놔주지 않을 겁니다.

(Laughter)

(웃음)

But I will tell you how to record from this.

그러면 어떻게 소리를 녹음하는지 알려드릴게요.

All you do is tap them and they fly.

그냥 툭 치기만 하면 됩니다. 그러면 모기가 날라가죠.

You can first test --

먼저 소리를 들어보고요.

I can actually hear that.

지금 실제로 소리가 들리네요.

And you bring your phone, which has microphones --

그리고 마이크가 장착된 핸드폰을 가져와서 --

it turns out the mics are so damn good already,

그냥 보통 핸드폰인데, 마이크 성능이 아주 좋아요.

even on regular phones,

that you can pick up this near-field signature.

가까운 소리는 녹음이 잘 됩니다.

And since I'm out of time,

지금은 시간이 없기 때문에

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

제가 어제 녹음한 것을 들려드릴게요.

(Mosquitoes buzz)

(모기 윙윙거리는 소리)

This is all the charming sound that you heard before

여러분이 평소 듣던 아주 매력적인 소리죠.

that you all love.

다들 좋아하는 소리죠?

One of the contexts of this

이것의 장점은

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

이 방법으로 보통 핸드폰으로도

allows us to map mosquito species.

어떤 종류의 모기인지 알 수 있다는 점입니다.

Using a flip phone,

이런 폴더폰을 사용해서

we mapped one of the largest acoustic databases

저희는 병원균을 옮기는 20-25종 모기들의

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

음향 데이터베이스를 구축했습니다.

And from this and machine learning,

이 자료와 머신러닝 기술을 통해서

anybody who uploads this data,

누구든 데이터를 업로드하면

we can identify and tell the probability

어떤 종류의 모기일 가능성이 있는지 확인할 수 있죠.

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

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

어버즈(Abuzz)라고 하고요.

가입을 원하시면 웹사이트를 방문해주세요.

just go to the website.

Let me close with something

마지막으로

that's very important and dear to my heart.

아주 중요하고, 제가 늘 새기고 있는 말을 해드리겠습니다.

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

오늘날 우리에게 닥친 어려움 중 하나는 아주 심각한 문제들을 많다는 것입니다.

We have a billion people with absolutely no health care,

백만 명의 인구가 의료 시설이 전혀 없는 곳에서 살고 있고요.

climate change, biodiversity loss,

기후변화, 생물 다양성의 감소 등등 많은 문제를 안고 있죠.

on and on and on.

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

우리는 과학이 이런 문제들을 해결해 줄 것이라고 기대합니다.

But before you leave this theatre today,

그러나 오늘 이 강연장을 떠나기 전에 한가지 약속을 해 주셨으면 합니다.

I want you to promise one thing.

We're going to make science accessible --

누구나 과학을 이용할 수 있도록 하겠다는 약속이요.

not just to the people who can afford it,

여유가 되는 사람들뿐만 아니라

but a billion others who can't.

그렇지 않은 백만명의 사람들한테 까지도요.

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

과학과 과학적 능력을 인권으로 만들어봅시다.

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

무언가 발견할 수 있을 것 같은 찌릿한 느낌을 받을 수 있도록

to another child,

아이들에게 영감을 주면

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

다음 세대에는 그 아이들이 이런 심각한 문제들을 해결할 수 있는

who will actually solve these problems.

가능성을 열어주게 될 것입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)