Lifesaving scientific tools made of paper | Manu Prakash

Переводчик: Olga Gruzd Редактор: Myo Aung

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

Мне нравится изобретать инструменты и делиться ими с другими.

I remember as a child,

Помню, ещё ребёнком

my first tool I built was actually a microscope

я смастерил первый прибор — им оказался микроскоп —

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

из украденных у брата линз от очков.

He wasn't that thrilled.

Его это не сильно обрадовало.

But, you know, maybe because of that moment,

Но, возможно, из-за того случая

30 years later,

30 лет спустя

I'm still making microscopes.

я по-прежнему создаю микроскопы.

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

И причина, по которой я создал те приборы, — ради таких моментов.

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

(Видео) Девочка: У меня в волосах чёрные штучки.

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

Ману Пракаш: Это школа в Области Залива.

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

(Видео) МП: Живой мир намного шире нашего воображения о том,

of how things actually work.

как вещи в действительности устроены.

(Video) Boy: Oh my God!

(Видео) Мальчик: О, Господи!

MP: Right -- oh my God!

МП: Всё так. О, Господи!

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

Я и не думал, какой универсальной может быть эта фраза.

Over the last two years,

За последние пару лет

in my lab,

у себя в лаборатории

we built 50,000 Foldscopes

мы собрали 50 000 фолдскопов

and shipped them to 130 countries in the world,

и отправили их в 130 стран мира,

at no cost to the kids we sent them to.

совершенно бесплатно послали их детям.

This year alone,

Только в этом году

with the support of our community,

с поддержкой нашего сообщества

we are planning to ship a million microscopes

мы планируем разослать миллион микроскопов

to kids around the world.

детям по всему миру.

What does that do?

Для чего это?

It creates an inspiring community of people around the world,

Это вдохновляет людей по всему миру

learning and teaching each other,

на самообучение и обучение других:

from Kenya to Kampala to Kathmandu to Kansas.

от Кении до Кампалы, до Катманду, до Канзаса.

And one of the phenomenal things that I love about this

И что удивительно, что мне в этом особенно нравится —

is the sense of community.

это чувство общности.

There's a kid in Nicaragua

В Никарагуа есть ребёнок,

teaching others how to identify mosquito species that carry dengue

обучающий других тому, как распознавать комаров-переносчиков лихорадки денге,

by looking at the larva under a microscope.

разглядывая личинку под микроскопом.

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

Один фармацевт придумал новый способ

to detect fake drugs anywhere.

определять лекарства-подделки.

There is a girl who wondered:

Одна девочка задумалась над тем,

"How does glitter actually work?"

как получается блеск,

and discovered the physics of crystalline formation in glitter.

и стала изучать физические свойства образования кристаллов блеска.

There is an Argentinian doctor

В Аргентине есть доктор, пытающийся

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

с помощью этого прибора выявлять признаки рака шейки матки в полевых условиях.

And yours very truly found a species of flea

А ваш покорный слуга обнаружил вид вши,

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

что вгрызлась в мою пятку на сантиметр вглубь.

Now, you might think of these as anomalies.

Теперь вы, наверное, думаете обо всём этом как об аномалиях.

But there is a method to this madness.

Но у этого безумия имеется свой метод.

I call this "frugal science" --

Я называю это «экономная наука».

the idea of sharing the experience of science,

В её основе — идея о распространении научного опыта,

and not just the information.

а не только информации.

To remind you:

Напомню вам:

there are a billion people on this planet

на планете живёт миллиард людей,

who live with absolutely no infrastructure:

лишённых какой-либо инфраструктуры:

no roads,

в отсутствии дорог,

no electricity

электричества,

and thus, no health care.

а значит, и здравоохранения.

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

К тому же на планете в нищете живёт миллиард детей.

How are we supposed to inspire them

Как же нам вдохновить их, чтобы они стали

for the next generation of solution makers?

следующим поколением, решающим эти проблемы?

There are health care workers that we put on the line

Медицинским работникам приходится

to fight infectious diseases,

бороться с инфекционными заболеваниями,

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

защищать нас при абсолютном минимуме инструментов и ресурсов.

So as a lab at Stanford,

Наша лаборатория в Стэнфорде,

I think of this from a context of frugal science

мы думаем об этом в контексте «экономной науки»

and building solutions for these communities.

и поиска решений для этих людей.

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

Мы часто думаем о том, как же ставить диагнозы под деревом, без тока.

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

Расскажу вам о двух новейших примерах таких приборов.

One of them starts in Uganda.

Один из них появился в Уганде.

In 2013,

В 2013 году

on a field trip to detect schistosomiasis with Foldscopes,

в полевых условиях для определения шистосомоза с фолдскопом

I made a minor observation.

я провёл поверхностный осмотр.

In a clinic,

В клинике,

in a far, remote area,

в очень отдалённой местности,

I saw a centrifuge being used as a doorstop.

я увидел на полу центрифугу, придерживавшую дверь.

I mean -- quite literally, the doorstop.

Да, её использовали как дверную пружину.

And I asked them and they said,

На мой вопрос они ответили:

"Oh, we don't actually have electricity,

«У нас же нет электричества,

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

эта хреновина хоть для двери сгодилась».

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

Центрифуги — для тех, кто не знает, —

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

являются самым важным инструментом при обработке анализов.

You separate components of blood or body fluids

Они разделяют компоненты крови или физиологических жидкостей,

to be able to detect and identify pathogens.

чтобы найти и определить патогены.

But centrifuges are bulky, expensive --

Но центрифуги — громоздкие, дорогие.

cost around 1,000 dollars --

Они стоят порядка 1 000 долларов.

and really hard to carry out in the field.

И их очень сложно переносить в полевых условиях.

And of course,

И, конечно же,

they don't work without power.

они не работают без электричества.

Sound familiar?

Знакомо?

So we started thinking about solving this problem,

Поэтому мы начали думать, как решить эту проблему,

and I came back --

и я снова вспомнил —

kept thinking about toys.

как и всегда — про игрушки.

Now ...

Теперь...

I have a few with me here.

я принёс с собой несколько из них.

I first started with yo-yos ...

Начал я с йо-йо...

and I'm a terrible yo-yo thrower.

у меня не очень-то это получается.

Because these objects spin,

Они ведь крутятся,

we wondered,

и мы задумались:

could we actually use the physics of these objects

а можно ли применить их физические свойства,

to be able to build centrifuges?

чтобы создать центрифугу?

This was possibly the worst throw I could make.

Пожалуй, я мог бы и лучше это сделать.

But you might start realizing,

Наверно, вам уже становится понятно,

if you start exploring the space of toys --

когда берёшься исследовать безопасные области игрушек...

we tried these spinning tops,

Мы попробовали вращающиеся верхушки,

and then in the lab,

но затем в лаборатории

we stumbled upon this wonder.

нас ввела в ступор эта загадка.

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

То ли это юла, то ли зуммер.

A couple of strings and a little disk,

Пара верёвок и маленький диск,

and if I push, it spins.

и если толкнуть, он будет вращаться.

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

Многие ли из вас играли с ними в детстве?

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

Игра называлась «пуговица на нитке».

OK, maybe 50 percent of you.

Где-то половина зала.

What you didn't realize --

Но вы даже не знаете,

that this little object

что этот маленький объект —

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

самая старая игрушка в истории человечества.

5,000 years ago.

Ей 5 000 лет.

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

На планете были найдены куски их прародителей.

Now the irony is,

Ирония состоит в том,

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

что мы не понимали, как эта маленькая штучка крутится.

That's when I get excited.

Из-за этого я воодушевился.

So we got back to work,

И мы вернулись к делу,

wrote down a couple of equations.

написали пару уравнений.

If you take the input torque that you put in,

Если придать первый крутящий момент,

you take the drag on this disc,

потянуть диск,

and the twist drag on these strings,

который раскрутит эти нитки,

you should be able to mathematically solve this.

то этому можно найти математическое решение.

This is not the only equation in my talk.

Это не единственное уравнение в моём выступлении.

Ten pages of math later,

Спустя 10 страниц вычислений

we could actually write down the complete analytical solution

мы смогли записать полное аналитическое решение

for this dynamic system.

для этой динамической системы.

And out comes what we call "Paperfuge."

И получили нечто, что мы назвали «Бумагофуга».

That's my postdoc Saad Bhamla,

Это Саад Бамла, мой научный сотрудник

who's the co-inventor of Paperfuge.

и соавтор этого изобретения.

And to the left, you see all the centrifuges

А слева можно видеть все центрифуги,

that we're trying to replace.

которые мы пытаемся заменить.

This little object that you see right here

Маленький предмет справа —

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

это диск, пара верёвок и ручки.

And when I spin

И когда я вращаю

and I push,

и подталкиваю,

it starts to spin.

она начинает крутиться.

Now, when you realize,

Теперь, когда вы понимаете,

when you do the math,

когда сделаны расчёты,

when we calculate the rpm for this object,

когда мы вычислили число его оборотов в минуту,

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

теоретически можно довести до миллиона оборотов.

Now, there is a little twist in human anatomy,

Но есть маленькая загвоздка, связанная с анатомией человека.

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

Так как резонансная частота этого предмета примерно равна 10 Гц,

and if you've ever played the piano,

и, если вы играли на пианино, вы знаете, частота не может быть выше двух-трёх герц.

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

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

Максимальная скорость, которую мы смогли на нём развить,

is not 10,000 rpm,

была не 10 000 оборотов в минуту,

not 50,000 rpm --

не 50 000 об/мин,

120,000 rpm.

а 120 000 об/мин.

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

Это равносильно перегрузке в 30 000 G.

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

Если бы я вставил вас сюда и раскрутил,

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

вы бы задумались, что за силы можно при этом испытать.

One of the factors of a tool like this

Одна из особенностей такого прибора —

is to be able to do diagnosis with this.

возможность его применения для диагностики.

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

И я хочу быстро показать её в действии...

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

Я лишь чуть-чуть проколю себе палец

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

и возьму крошечную каплю крови.

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

Если вам не нравится вид крови, можете не смотреть.

Here is a little lancet.

Вот маленький скальпель.

These lancets are available everywhere,

Такие скальпели можно найти везде,

completely passive.

совершенно без напряга.

And if I've had breakfast today ...

Если бы я сегодня позавтракал...

That didn't hurt at all.

Совсем не больно.

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

Так, беру небольшой капилляр...

now this drop of blood has answers,

и в этой капле крови содержатся ответы,

that's why I'm interested in it.

поэтому она мне и нужна.

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

Она может сообщить мне, не болен ли я сейчас малярией.

I take a little capillary,

Беру маленький капилляр,

and you see it starts wicking in.

и вы можете увидеть, как она засасывается.

I'm going to draw a little more blood.

Возьму-ка ещё немного.

And that's good enough for right now.

Теперь достаточно.

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

Теперь я просто запечатываю капилляр, положив его в глину.

And now that's sealed the sample.

Теперь наш образец запечатан.

We're going to take the sample,

Возьмём образец,

mount it on Paperfuge.

положим его поверх бумагофуги.

A little piece of tape to make a sealed cavity.

Небольшим куском ленты заклеим отверстие.

So now the sample is completely enclosed.

Теперь наш образец полностью запечатан.

And we are ready for a spin.

Теперь можно раскручивать.

I'm pushing and pulling with this object.

Я толкаю и растягиваю прибор.

I'm going to load this up ...

Мне нужно его завести...

And you see the object starts spinning.

Вот мы видим, как он начал вращаться.

Unlike a regular centrifuge,

В отличие от обычной центрифуги,

this is a counter-rotating centrifuge.

вращение происходит в противоположных направлениях.

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

Она двигается вперёд-назад, вперёд-назад...

And now I'm charging it up,

Теперь я её ускоряю,

and you see it builds momentum.

и видно, как она набирает импульс.

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

Теперь же — и я не знаю, слышно ли вам, —

30 seconds of this,

после 30 секунд вот этого

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

я смогу отделить все клетки крови от плазмы.

And the ratio of those blood cells to plasma --

И соотношение этих клеток к плазме...

(Applause)

(Аплодисменты)

Already, if you see right here,

Вы уже можете видеть вот здесь,

if you focus on this,

если присмотритесь,

you should be able to see a separated volume

вы увидите отделившееся количество

of blood and plasma.

крови и плазмы.

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

И их соотношение сообщит мне, есть ли у меня анемия.

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

Один из аспектов этого — мы создали много видов бумагофуги.

This one allows us to identify malaria parasites

Этот же позволяет нам выявить паразитов малярии,

by running them for a little longer,

вращая их немного дольше.

and we can identify malaria parasites that are in the blood

И мы можем обнаружить малярийных паразитов, находящихся в крови,

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

которую мы можем отделить и сделать её анализ с помощи центрифуги.

Another version of this allows me to separate nucleic acids

Другой вариант такого прибора позволяет отделить нуклеиновую кислоту,

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

чтобы провести анализ на нуклеиновую кислоту в полевых условиях.

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

А здесь ещё один вариант, позволяющий отделять массовые пробы,

and then, finally,

и, наконец,

something new that we've been working on

совсем новое, над чем сейчас работаем,

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

чтобы можно было проводить комплексный анализ на подобном приборе.

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

Чтобы делать подготовку образца и всю химию на одном приборе.

Now ...

Теперь...

this is all good,

всё это хорошо,

but when you start thinking about this,

но когда начинаешь думать обо всём этом,

you have to share these tools with people.

понимаешь, что надо рассказать об этом людям.

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

Мы, к примеру, делали вот что — только что вернулись с Мадагаскара —

this is what clinical trials for malaria look like --

вот так выглядят клинические испытания...

(Laughter)

(Смех)

You can do this while having coffee.

Можно делать это за чашечкой кофе.

But most importantly,

Но самое важное:

this is a village six hours from any road.

эта деревня в шести часах от дорог.

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

Мы в помещении с одним из старейшин общины

and a health care worker.

и медицинским работником.

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

Вот эта часть работы больше всего радует меня —

that smile,

эта улыбка,

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

отчего хочется делиться простыми, но мощными приборами с людьми со всего мира.

Now, I forgot to tell you this,

Да, забыл сказать вам,

that all of that cost me 20 cents to make.

что на создание всего этого у меня ушло 20 центов.

OK, in the negative time I have left,

Что ж, за тот отрицательный кусочек времени, что у меня остался,

I'll tell you about the most recent --

я расскажу вам о самом недавнем...

(Laughter)

(Смех)

invention from our lab.

изобретении в моей лаборатории.

It's called Abuzz --

Оно называется Abuzz.

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

Идея в том, что все вы могли бы помочь нам в борьбе с комарами,

you could all help us track our enemies.

вы все могли бы помочь выследить наших врагов.

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

Все они враги, потому что разносят малярию, вирус Зика, чикунгунью, денге.

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

Но трудность в том, что мы не знаем, где находятся наши враги.

The world map for where mosquitoes are is missing.

Нет карты мира с местами обитания комаров.

So we started thinking about this.

Поэтому мы начали о ней думать.

There are 3,500 species of mosquitoes,

Существует 3 500 видов комаров,

and they're all very similar.

и все они очень похожи.

Some of them are so identical

Некоторые из них так похожи,

that even an entomologist cannot identify them under a microscope.

что даже энтомологи не могут различить их под микроскопом.

But they have an Achilles' heel.

Но у них есть Ахиллесова пята.

This is what mosquitoes flirting with each other looks like.

Это то, чем они заигрывают друг с другом.

That's a male chasing a female.

Так самец преследует самку.

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

Они так общаются друг с другом, часто махая крылышками.

(Buzzing sound)

(Жужжание)

And thus, they have a signature.

Так что у нас есть их подпись.

We realized that using a regular phone,

Мы поняли, что используя обычный телефон,

a $5-10 flip phone --

за 5–10 долларов —

how many remember what this object is?

многие ли помнят о таких? —

(Laughter)

(Смех)

We can record these acoustic signatures from mosquitoes.

мы можем записывать такие звуковые подписи комаров.

I'll tell you exactly how to do this.

Я вам скажу, как это надо делать.

I caught some mosquitoes outside.

Я поймал на улице несколько,

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

но в отличие от Билла [Гейтса], я их отпускать не собираюсь.

(Laughter)

But I will tell you how to record from this.

(Смех)

Но я скажу, как их записывать.

All you do is tap them and they fly.

Всё, что нужно, — это стукнуть, и они полетят.

Сначала можете попробовать,

You can first test --

I can actually hear that.

я даже слышу их.

And you bring your phone, which has microphones --

И вы подносите свой телефон со встроенными микрофонами.

it turns out the mics are so damn good already,

Оказывается, эти микрофоны очень классные,

even on regular phones,

даже на обычных телефонах,

that you can pick up this near-field signature.

что можно делать записи даже в полевых условиях.

And since I'm out of time,

И раз уж моё время заканчивается,

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

позвольте мне просто включить запись, сделанную днём ранее.

(Mosquitoes buzz)

(Жужжание комаров)

This is all the charming sound that you heard before

Это всё тот же завораживающий звук, который вы уже слышали,

that you all love.

который все обожают.

One of the contexts of this

Одна из причин делать это —

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

запись на обычный мобильный телефон

allows us to map mosquito species.

позволит нам создать карту с комарами.

Using a flip phone,

С помощью дешёвого телефона

we mapped one of the largest acoustic databases

мы создаём одну из самых больших звуковых баз данных

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

с 20–25 видами комаров-переносчиков опасных для человека патогенов.

And from this and machine learning,

И благодаря этому, а также машинному обучению

anybody who uploads this data,

и всем, кто загрузит эти данные,

we can identify and tell the probability

мы сможем узнать их и подсказать вероятность

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

того, какой вид комаров попался вам.

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

Мы называем это Abuzz, и если кто-то из вас захочет принять участие,

just go to the website.

просто заходите на сайт.

Let me close with something

Разрешите напоследок сказать

that's very important and dear to my heart.

очень важную и дорогую сердцу вещь.

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

Сегодня в мире существуют ужасные проблемы:

We have a billion people with absolutely no health care,

миллиарды людей без медицинского обслуживания,

climate change, biodiversity loss,

изменение климата, потеря биоразнообразия

on and on and on.

и так далее.

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

И мы надеемся, что наука найдёт ответ.

But before you leave this theatre today,

Но прежде, чем вы выйдете отсюда сегодня,

I want you to promise one thing.

я хочу, чтобы вы дали одно обещание.

We're going to make science accessible --

Мы сделаем науку доступной,

not just to the people who can afford it,

и не только для людей, кто может себе это позволить,

but a billion others who can't.

но и для миллиарда тех, кто не может.

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

Сделаем науку и научную грамотность одним из прав человека.

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

В тот момент, когда у вас щемит в груди, когда вы помогаете

to another child,

ещё одному ребёнку сделать открытие,

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

вы создаёте из них следующую группу людей,

кто на самом-то деле и будет решать эти проблемы.

who will actually solve these problems.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)