Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Paul Rothemund bỏ bùa với ADN

Translator: Cathy Van Tran Reviewer: Duc Nguyen

There's an ancient and universal concept that words have power,

Có một khái niệm xưa cũ và khá phổ biến rằng lời nói có sức mạnh,

that spells exist,

rằng bùa mê có tồn tại, và nếu chúng ta nắm bắt được những từ ngữ linh thiên,

and that if we could only pronounce the right words,

then -- whoosh! -- you know, an avalanche would come

thì bỗng nhiên...Và quý vị biết đó, một mảng tuyết lở sẽ đến

and wipe out the hobbits, right?

và tiêu diệt hết tất cả những con quỷ lùn, đúng không? Vậy thì đây là một ý tưởng hấp dẫn

So this is a very attractive idea,

because we're very lazy, like the Sorcerer's Apprentice,

vì chúng ta lười biếng, như là người học nghề của thầy phù thủy,

or the world's greatest computer programmer.

hay là người lập trình viên vĩ đại nhất thế giới.

This idea has a lot of traction with us.

Cho nên ý tưởng này có nhiều sức quyến rũ với chúng ta.

We love the idea that words, when pronounced,

Chúng ta thích thú với cái ý tưởng là những từ ngữ, khi phát âm --

are little more than pure information,

chúng chỉ là ít nhiều những thông tin thuần túy,

but they evoke physical action in the real world

nhưng lại có thể gợi lên một số hành động vật chất

that helps us do work.

trong thế giới thực để giúp chúng ta làm việc.

Dĩ nhiên, với rất nhiều máy ví tính có thể được lập trình

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

và người máy ở chung quanh, đây là điều dễ có thể hình dung.

this is an easy thing to picture.

How many of you know what I'm talking about?

Vậy bao nhiêu người trong quý vị biết tôi đang đề cập về vấn đề gì?

Raise your right hand.

Hãy giơ lên tay phải của quý vị. Tốt. Vậy bao nhiêu người trong quý vị

How many don't know what I'm talking about?

không biết tôi đang đề cập về vấn đề gì? Hãy giơ lên tay trái của quý vị. Tốt.

Raise your left hand.

Được rồi. Như vậy thật tuyệt vời. Đúng là quá dễ dàng.

So that's great. So that was too easy.

You guys have very insecure computers, OK?

Quý vị có những máy vi tính không đáng tin cậy đúng không?

Nhưng trong trường hợp này lại là một bùa mê khác.

So now the thing is, this is a different kind of spell.

This is a computer program made of zeros and ones.

Đây là một lập trình chỉ bao gồm những con số không và số một.

Nó có thể được thi hành trên máy tính...và hành động như thế này.

It can be pronounced on a computer, does something like this.

Điều quan trọng là chúng ta có thể viết nó bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao.

The important thing is we can write it in a high-level language.

Một nhà pháp sư vi tính có thể viết ngôn ngữ như vậy.

A computer magician can write this thing.

Ngôn ngữ này có thể được biên dịch thành những con số không và số một

It can be compiled into zeros and ones and pronounced by a computer.

và được "thi hành" bằng máy tính.

And that's what makes computers powerful,

Và đó là lý do vì sao máy tính thật mạnh mẽ:

these high-level languages that can be compiled.

những ngôn ngữ lập trình cấp cao có thể được biên dịch.

And so, I'm here to tell you, you don't need a computer

Và vì vậy, tôi ở đây để nói với bạn rằng, bạn không cần một chiếc máy tính

to actually have a spell.

để thật sự có một bùa mê. Thực tế, điều mà quý vị có thể làm

In fact, what you can do at the molecular level

ở mức độ phân tử là nếu quý vị mã hóa thông tin --

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

quý vi mật mã hóa một bùa mê hay một lập trình thành nhiều phân tử --

then physics can actually directly interpret that information

và rồi vật lý có thể trực tiếp giải mã những thông tin đó

and run a program.

và thi hành một lập trình. Đó là những gì xảy ra trong protein.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Khi trình tự axit amin này được "thi hành" thành nguyên tử,

these little letters are sticky for each other.

những chữ cái nhỏ bé này dính vào nhau.

It collapses into a three-dimensional shape that turns it into a nanomachine

Nó xếp hình thành một dạng ba chiều và biến thành

that actually cuts DNA.

một bộ máy nano có thể cắt xé ADN.

The interesting thing is that if you change the sequence,

Và điều thú vị là nếu quý vị thay đổi trình tự,

you change the three-dimensional folding.

quý vị thay đổi sự sắp xếp dạng ba chiều.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Bây giờ quý vị có một cái bấm ADN. Đây là những loại

These are the kind of molecular programs we want to be able to write.

chương trình phân tử mà chúng ta muốn có khả năng lập trình,

The problem is, we don't know

nhưng vấn đề là chúng ta không biết ngôn ngữ của bộ máy

the machine language of proteins or have a compiler for proteins.

protein; chúng ta không có phần mềm biên dịch cho protein.

So I've joined a growing band of people

Vì vậy, tôi đã gia nhập một nhóm người đang cố gắng

that try to make molecular spells using DNA.

tạo ra những "bùa mê" phân tử từ ADN. Chúng ta dùng ADN vì nó rẻ hơn.

We use DNA because it's cheaper, it's easier to handle,

it's something we understand really well --

Nó dễ sử dụng hơn. Nó là một cái gì đó chúng ta hiểu rất tường tận.

Chúng ta hiểu nó quá tường tận đến nổi chúng ta chắc chắn có thể viết

so well, in fact, that we think we can actually write

programming languages for DNA and have molecular compilers.

những ngôn ngữ lập trình cho ADN và có những phần mềm biên dịch phân tử.

So then, we think we can do that.

Vị vậy chúng tôi nghĩ rằng có thể làm thế. Và khi thực hiện điều này, câu hỏi đầu tiên của tôi là --

One of my first questions doing this was:

hay một trong những câu hỏi là: Làm sao chúng ta có thể tạo

How can you make an arbitrary shape or pattern out of DNA?

nên một hình dạng tùy ý hay một kiểu mẫu từ ADN? Và tôi đã quyết định sử dụng

I decided to use a type of DNA origami,

một loại xếp hình ADN bắt đầu từ một chuỗi hạt ADN dài,

where you take a long strand of DNA

and fold it into whatever shape or pattern you might want.

và xếp nó vào bất kỳ hình dạng hay kiểu mẫu nào tôi muốn.

So here's a shape.

Và đây là một hình. Tôi đã bỏ ra một năm ở nhà,

I actually spent about a year in my home in my underwear, coding,

trong quần lót và mã hóa, như Linus [Torvalds] trong bức ảnh đó trước kia.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

This program takes a shape and spits out 250 DNA sequences.

Và chương trình này có thể biến đổi từ bất cứ hình dạng nào thành 250 trình tự ADN.

These short DNA sequences are what are going to fold the long strand

Những trình tự ADN ngắn ngủi này có chức năng sắp xếp một chuỗi dài

into this shape that we want to make.

thành bất cứ hình dạng nào chúng ta muốn. Vì vậy khi bạn gửi một bức điện thư

So you send an e-mail with these sequences in it

với những trình tự như thế này đến một công ty, và chuyện gì sẽ xảy ra --

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

công ty này "thi hành" chúng trên máy tổng hợp ADN.

a machine about the size of a photocopier.

Đó là một cái máy với kích cỡ của một cái máy photo. Và chuyện xảy ra sẽ như sau:

And they take your e-mail,

Họ dùng bức điện thư của quý vị và tất cả những chữ cái trong đó,

and every letter in your e-mail, they replace with a 30-atom cluster --

và thay thế vào đó một cụm gồm 30 nguyên tử, mỗi cụm cho một chữ cái,

one for each letter, A, T, C and G in DNA.

A, T, C, và G trong ADN. Họ xâu chúng lại theo đúng trình tự,

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

và họ gởi lại quý vị qua FedEx.

So you get 250 of these in the mail in little tubes.

Quý vị có 250 bức điện thư như vậy, chứa đựng trong những khối nhỏ.

I mix them together, add a little bit of salt water,

Tôi pha trộn chúng, thêm vào một ít nước muối,

and then add this long strand I was telling you about,

và thêm vào một chuỗi ADN dài mà tôi đã đề cập trước đó,

that I've stolen from a virus.

chuỗi ADN mà tôi đã lấy từ một con vi rút. Và chuyện sẽ xảy ra tiếp theo là như sau:

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

Quý vị đun nóng sự pha trộn này lên. Sau đó quý vị để cho nó nguội lại

You cool it down to room temperature,

and as you do, those short strands do the following thing:

trong nhiệt độ phòng, và khi làm như vậy,

mỗi chuỗi ADN ngắn đó

each one of them binds that long strand in one place,

sẽ kết hợp với chuỗi ADN dài ở một điểm,

and then has a second half that binds that long strand in a distant place,

và chuỗi ADN ngắn bổ sung sẽ kết hợp với chuỗi ADN dài

and brings those two parts of the long strand

ở một nơi nào khác xa hơn, và hai phần này ở chuỗi ADN dài sẽ kết

close together so they stick together.

lại cho đến khi chúng dính vào nhau.

So the net effect of all 250 of these strands

Và kết quả của tất cả 250 sợi chuỗi này là gấp nếp

is to fold the long strand into the shape you're looking for.

sợi chuỗi dài thành một hình dạng mà quý vị muốn;

It'll approximate that shape.

nó sẽ gần giống với hình đó. Chúng tôi làm như vậy trong ống thí nghiệm.

We do this for real, in the test tube.

In each little drop of water, you get 50 billion of these guys.

Trong mỗi giọt nước, quý vị có 50 tỉ hình dạng như vậy.

With a microscope, you can see them on a surface.

Quý vị có thể dùng kính hiển vi và nhìn thấy chúng trên bề mặt.

The neat thing is if you change the sequence and change the spell,

Điều thú vị là nếu quý vị thay đổi trình tự ADN

và thay đổi bùa mê, quý vị thay đổi trình tự của cái máy bấm.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Quý vị có thể tạo ra một phân tử như vậy, và quý vị biết đó,

And, you know, he likes to hang out with his buddies.

nó thích ở gần những thực thể tương tự

A lot of them are actually pretty good.

Và chúng có thể làm điều này rất tốt.

If you change the spell again, you change the sequence again,

Nếu quý vị thay đổi bùa mê lần nữa, quý vị lại thay đổi trình tự ADN.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Một lần quý vị có thể tạo ra những hình tam giác cỡ 130 nanometer. Lần sau,

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

quý vị có thể có bất cứ một kiểu mẫu nào. Như vậy trên một hình chữ nhật,

So on a rectangle, you can paint patterns of North and South America,

quý vị có thể sơn lên bản đồ của Bắc và Nam Mỹ, hay các chữ "ADN."

or the words, "DNA."

So that's DNA origami. That's one way.

Như vậy là ADN xếp hình đấy. Đó là một cách. Có nhiều cách khác

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

để bỏ bùa phân tử dùng ADN.

What we really want to do in the end

Điều mà chúng tôi muốn đạt được cuối cùng là học phương pháp để lập trình

is learn how to program self-assembly so we can build anything, right?

sự tự sắp xếp để chúng ta có thể chế tạo ra bất cứ mọi thứ.

We want to be able to build technological artifacts

Chúng tôi muốn có khả năng để tạo ra những sản phẩm công nghệ

that are maybe good for the world.

có thể giúp ích cho cả thế giới. Chúng tôi muốn học

We want to learn how to build biological artifacts,

phương pháp để xây dựng những công trình sinh học, như con người, cá voi và cây cối.

like people and whales and trees.

And if it's the case that we can reach that level of complexity,

Và nếu đây là trường hợp mà chúng ta có thể đạt tới mức độ phức tạp như vậy,

if our ability to program molecules gets to be that good,

nếu khả năng lập trình phân tử của chúng ta có thể cao siêu đến thế,

then that will truly be magic.

thì quả thật là điều kỳ diệu. Cám ơn quý vị rất nhiều.

Thank you very much.

(Vỗ tay)

(Applause)