How we can store digital data in DNA | Dina Zielinski

Translator: Tieu Phuong Nguyen Reviewer: Trang Pham

I could fit all movies ever made inside of this tube.

Tôi có thể lưu trữ toàn bộ những bộ phim từng được sản xuất vào cái ống này.

If you can't see it, that's kind of the point.

Nếu bạn không thể thấy nó, đó chính là điều tôi muốn nói.

(Laughter)

(Cười)

Before we understand how this is possible,

Trước khi chúng ta hiểu làm thế nào mà điều đó xảy ra,

it's important to understand the value of this feat.

chúng ta cần phải hiểu được lợi ích của điều này.

Mọi suy nghĩ và hành động của chúng ta hiện nay,

All of our thoughts and actions these days,

through photos and videos --

thông qua ảnh và video --

even our fitness activities --

cả những hoạt động thể chất --

are stored as digital data.

đều được lưu dưới dạng dữ liệu kĩ thuật số.

Aside from running out of space

Ngoài việc hết dung lượng

on our phones,

của điện thoại,

we rarely think about our digital footprint.

chúng ta hiếm khi quan tâm đến

dấu chân điện tử của mình.

But humanity has collectively generated more data

Nhưng loài người đã chung tay tạo ra dữ liệu

in the last few years

vào một vài năm trở lại đây

than all of preceding human history.

nhiều hơn quãng thời gian trước đó của lịch sử loài người.

Big data has become a big problem.

Dữ liệu lớn đã trở thành một vấn đề lớn.

Digital storage is really expensive,

Lưu trữ kĩ thuật số thực sự rất đắt đỏ,

and none of these devices that we have really stand the test of time.

và không có thiết bị nào của chúng ta tồn tại vĩnh viễn.

There's this nonprofit website called the Internet Archive.

Có một trang web phi lợi nhuận tên là Internet Archive.

In addition to free books and movies,

Bên cạnh sách và phim miễn phí,

you can access web pages as far back as 1996.

Bạn có thể truy cập trang web từ năm 1996.

Now, this is very tempting,

Giờ đây, điều này rất hấp dẫn

but I decided to go back and look at the TED website's very humble beginnings.

nhưng tôi quyết định quay lại và quan sát sự khởi đầu khiêm tốn của TED.

As you can see, it's changed quite a bit in the last 30 years.

Như các bạn thấy, nó thay đổi một chút trong vòng 30 năm qua.

So this led me to the first-ever TED,

Vì vậy, nó khiến tôi tò mò về TED đầu tiên,

back in 1984,

năm 1984,

and it just so happened to be a Sony executive

và nó chỉ là một hội nghị của Sony

explaining how a compact disk works.

giải thích cơ chế hoạt động của đĩa CD.

(Laughter)

(Cười)

Now, it's really incredible to be able to go back in time

Giờ đây, quay ngược thời gian và xem lại khoảnh khắc này

là một điều đáng kinh ngạc.

and access this moment.

It's also really fascinating that after 30 years, after that first TED,

Một điều đáng kinh ngạc khác nữa là sau 30 năm kể từ TED đầu tiên,

we're still talking about digital storage.

ta vẫn còn nói về lưu trữ dữ liệu số.

Now, if we look back another 30 years,

Bây giờ, nếu chúng ta nhìn lại 30 năm nữa,

IBM released the first-ever hard drive

IBM ra mắt phần cứng đầu tiên,

back in 1956.

vào năm 1956.

Here it is being loaded for shipping in front of a small audience.

Nó đang được vận chuyển lên tàu trước mắt vài người theo dõi.

It held the equivalent of one MP3 song

Dung lượng của nó bằng với một bài nhạc MP3

and weighed over one ton.

và nặng hơn một tấn.

At 10,000 dollars a megabyte,

Trị giá 10,000 đô la mỗi MB,

I don't think anyone in this room would be interested in buying this thing,

Tôi không nghĩ bất kì ai ở đây hứng thú với việc mua nó,

Ngoại trừ một vài người sưu tầm

except maybe as a collector's item.

But it's the best we could do at the time.

Nhưng nó là thứ tốt nhất ta có thể làm tại thời điểm đó.

We've come such a long way in data storage.

Chúng ta đã đi một chặng đường dài trong quá trình lưu trữ dữ liệu số.

Devices have evolved dramatically.

Các thiết bị cải tiến một cách đáng kinh ngạc.

But all media eventually wear out or become obsolete.

Nhưng mọi phương tiện truyền thông rồi cũng sẽ trở nên lỗi thời.

If someone handed you a floppy drive today to back up your presentation,

Nếu ai đó đưa bạn 1 đĩa mềm để lưu bài thuyết trình của bạn hôm nay,

you'd probably look at them kind of strange, maybe laugh,

bạn có lẽ sẽ nhìn họ với ánh mắt kì lạ và có thể cười,

but you'd have no way to use the damn thing.

bạn không thể sử dụng cái thứ quái quỷ đó.

These devices can no longer meet our storage needs,

Những thiết bị đó không thể đáp ứng nhu cầu lưu trữ của chúng ta,

although some of them can be repurposed.

mặc dù một vài trong số đó có thể tái sử dụng.

All technology eventually dies or is lost,

Mọi công nghệ sẽ hỏng hoặc mất tích,

along with our data,

cùng với dữ liệu của chúng ta,

all of our memories.

và mọi kí ức của chúng ta.

There's this illusion that the storage problem has been solved,

Có người ảo tưởng rằng vấn đề lưu trữ đã được giải quyết,

but really, we all just externalize it.

nhưng thật ra chúng ta chỉ ngoại hóa chúng.

We don't worry about storing our emails and our photos.

Chúng ta không lo lắng về việc lưu trữ email và ảnh.

They're just in the cloud.

Chúng chỉ ở trên đám mây.

But behind the scenes, storage is problematic.

Nhưng ẩn sau đó, việc lưu trữ tồn tại nhiều vấn đề

After all, the cloud is just a lot of hard drives.

Dù sao thì đám mây cũng chỉ là rất nhiều phần cứng.

Now, most digital data, we could argue, is not really critical.

Hiện nay, hầu hết dữ liệu số, không thực sự quan trọng.

Surely, we could just delete it.

Chúng ta chỉ cần xóa nó.

But how can we really know what's important today?

Nhưng làm sao ta có thể biết thứ gì là thực sự quan trọng?

We've learned so much about human history

Chúng ta đã học nhiều điều về lịch sử loài người

from drawings and writings in caves,

từ vẽ và viết lên thành hang động,

from stone tablets.

từ những văn bản viết trên đá.

We've deciphered languages from the Rosetta Stone.

Chúng ta đã và đang giải mã ngôn ngữ từ hòn đá Rosetta.

You know, we'll never really have the whole story, though.

Nhưng chúng ta sẽ chả bao giờ biết được toàn bộ câu chuyện.

Our data is our story,

Dữ liệu là câu chuyện của chúng ta,

even more so today.

thậm chí còn hơn nữa.

We won't have our record recorded on stone tablets.

Chúng ta sẽ chẳng bao giờ lưu trữ văn bản của chúng ta trên đá

But we don't have to choose what is important now.

Nhưng chúng ta không phải lựa chọn thứ gì là quan trọng nữa.

There's a way to store it all.

Có một cách để lưu trữ toàn bộ chúng.

It turns out that there's a solution that's been around

Hóa ra là có một giải pháp ở quanh ta

for a few billion years,

hàng tỉ năm,

and it's actually in this tube.

và nó thật ra ở trong cái ống này.

DNA is nature's oldest storage device.

DNA là công cụ lưu trữ lâu đời nhất của tự nhiên

After all, it contains all the information necessary

Nó bao gồm mọi thông tin cần thiết

to build and maintain a human being.

để cấu thành và duy trì loài người.

But what makes DNA so great?

Nhưng điều gì làm DNA tuyệt vời đến vậy?

Well, let's take our own genome

Hãy lấy gen của chúng ta

as an example.

là một ví dụ.

If we were to print out all three billion A's, T's, C's and G's

Nếu chúng ra in ra toàn bộ 3 tỉ A, T, C và G nucleotit

on a standard font, standard format,

trên một phông tiêu chuẩn, một định dạng tiêu chuẩn

and then we were to stack all of those papers,

và xếp chồng chúng lên nhau,

it would be about 130 meters high,

nó sẽ cao 130 m, khoảng giữa chiều cao

somewhere between the Statue of Liberty and the Washington Monument.

của Tượng Nữ thần Tự do và Đài tưởng niệm Washington,

Now, if we converted all those A's, T's, C's and G's

Bây giờ, nếu chúng ta chuyển các nucleotit

to digital data, to zeroes and ones,

về dạng dữ liệu số, 0 và 1,

it would total a few gigs.

nó sẽ là một vài gigabyte.

And that's in each cell of our body.

Và đó là trong mỗi tế bào của cơ thể chúng ta.

We have more than 30 trillion cells.

Chúng ta có hơn 30 nghìn tỉ tế bào.

You get the idea:

Bạn hiểu rồi đấy:

DNA can store a ton of information in a minuscule space.

DNA có thể lưu trữ cả tấn dữ liệu trong một không gian nhỏ.

DNA is also very durable,

DNA cũng rất bền,

and it doesn't even require electricity to store it.

và không cần điện để vận hành.

We know this because scientists have recovered DNA from ancient humans

Chúng ta biết điều này vì các nhà khoa học đã khôi phục DNA từ người cổ đại

that lived hundreds of thousands of years ago.

từ hàng trăm nghìn năm trước.

One of those is Ötzi the Iceman.

Một trong số đó là Người băng Ötzi

Turns out, he's Austrian.

Hóa ra, anh ta là người Áo.

(Laughter)

(Cười)

He was found high, well-preserved,

Anh ta được tìm thấy trên cao, được bảo quản tốt,

in the mountains between Italy and Austria,

trên núi giữa Ý và Áo.

and it turns out that he has living genetic relatives here in Austria today.

và hóa ra anh ta có họ hàng tại Áo hiện nay.

So one of you could be a cousin of Ötzi.

Vì vậy một trong số các bạn có thể là bà con của Ötzi

(Laughter)

(Cười)

The point is that we have a better chance of recovering information

Vấn đề ở đây là chúng ta có một cơ hội tốt hơn để khôi phục thông tin

from an ancient human

từ một người cổ đại

than we do from an old phone.

hơn là từ cái điện thoại cũ của chúng ta.

It's also much less likely that we'll lose the ability to read DNA

Cũng rất hiếm khi chúng ta mất khả năng đọc DNA

than any single man-made device.

hơn là bất kì thiết bị nhân tạo nào.

Every single new storage format requires a new way to read it.

Mọi định dạng lưu trữ mới cần một cách mới để đọc nó.

We'll always be able to read DNA.

Chúng ta luôn có thể đọc DNA

If we can no longer sequence, we have bigger problems

Nếu chúng ta không thể, chúng ta có vấn đề lớn hơn

than worrying about data storage.

việc lưu trữ dữ liệu.

Storing data on DNA is not new.

Lưu trữ dữ liệu trên DNA không hề mới.

Nature's been doing it for several billion years.

Tự nhiên đã làm điều đó hàng tỉ năm.

In fact, every living thing is a DNA storage device.

Thật ra, mọi thực thể sống là một thiết bị lưu trữ DNA.

But how do we store data on DNA?

Nhưng làm cách nào để chúng ta lưu trữ dữ liệu trên DNA?

This is Photo 51.

Đây là Bức ảnh 51.

It's the first-ever photo of DNA,

Là bức ảnh đầu tiên của DNA,

taken about 60 years ago.

được chụp 60 năm trước.

This is around the time that that same hard drive was released by IBM.

Nó gần với thời điểm phần cứng đầu tiên được ra mắt bởi IBM.

So really, our understanding of digital storage and of DNA have coevolved.

Sự hiểu biết của chúng ta về lưu trữ và DNA đang tiến hóa cùng nhau.

We first learned to sequence, or read DNA,

Chúng ta đầu tiên tìm hiểu trình tự, hoặc đọc DNA,

and very soon after, how to write it,

và rất nhanh ngay sau đó, học viết nó,

or synthesize it.

hoặc tổng hợp nó.

This is much like how we learn a new language.

Đó rất giống với việc chúng ta học một ngôn ngữ mới.

And now we have the ability to read, write and copy DNA.

Và giờ đây chúng ta có thể đọc, viết và sao chép DNA

We do it in the lab all the time.

Chúng ta làm điều đó cả ngày trong phòng thí nghiệm.

So anything, really anything, that can be stored as zeroes and ones

Vậy tất cả mọi thứ mà có thể lưu trữ dưới dạng 0 và 1

can be stored in DNA.

có thể lưu trữ trong DNA.

To store something digitally, like this photo,

Để lưu trữ một thứ gì đó dưới dạng kĩ thuật số như bức ảnh này,

we convert it to bits, or binary digits.

chúng ta chuyển nó thành bits, hoặc chữ số nhị phân.

Each pixel in a black-and-white photo is simply a zero or a one.

Mỗi pixel trong một ảnh trắng đen đơn giản chỉ là 0 và 1.

And we can write DNA much like an inkjet printer can print letters on a page.

Và chúng ta có thể viết DNA như cách một máy in in chữ lên giấy.

We just have to convert our data, all of those zeroes and ones,

Và chúng ta chỉ cần chuyển đổi dữ liệu, những thứ bao gồm 0 và 1,

to A's, T's, C's and G's,

về dạng A, T, C, và G,

and then we send this to a synthesis company.

và đưa nó tới một công ti tổng hợp.

So we write it, we can store it,

Vậy chúng ta viết nó, lưu trữ nó,

and when we want to recover our data, we just sequence it.

và khi muốn phục hồi, chúng ta chỉ cần sắp xếp nó.

Now, the fun part of all of this is deciding what files to include.

Bây giờ, điều thú vị là quyết định lưu tệp nào.

We're serious scientists, so we had to include a manuscript

Chúng ta là những nhà khoa học, vì vậy chúng ta sẽ có những bản viết tay

for good posterity.

cho hậu thế.

We also included a $50 Amazon gift card --

Chúng ta sẽ lưu trữ thẻ quà tặng Amazon 50 đô --

don't get too excited, it's already been spent, someone decoded it --

đừng quá hưng phấn, nó đã được dành cho người mà giải mã được nó --

as well as an operating system,

cũng như là hệ điều hành,

one of the first movies ever made

một trong số những bộ phim đầu tiên được sản xuất

and a Pioneer plaque.

và một mảng Pioneer.

Some of you might have seen this.

Một trong số các bạn đã thấy nó trước đây.

It has a depiction of a typical -- apparently -- male and female,

Nó bao gồm hình ảnh mô tả một cặp nam nữ phổ thông,

and our approximate location in the Solar System,

và vị trí của chúng ta trong hệ Mặt Trời,

in case the Pioneer spacecraft ever encounters extraterrestrials.

trong trường hợp tàu Pioneer bắt gặp người ngoài hành tinh.

So once we decided what sort of files we want to encode,

Vậy một khi chúng ta quyết định loại tài liệu ta muốn mã hóa,

we package up the data,

chúng ta đóng gói dữ liệu,

convert those zeroes and ones to A's, T's, C's and G's,

chuyển từ 0 và 1 sang A, T, C và G,

and then we just send this file off to a synthesis company.

và sau đó chỉ cần gửi tài liệu đến một công ty tổng hợp.

And this is what we got back.

Và đây là thứ mà ta nhận được.

Our files were in this tube.

Tài liệu của chúng ta ở trong cái ống này.

All we had to do was sequence it.

Mọi thứ ta cần làm là đọc nó.

This all sounds pretty straightforward,

Điều này nghe có vẻ đơn giản,

but the difference between a really cool, fun idea

nhưng sự khác biệt giữa một ý tưởng tuyệt vời

and something we can actually use

và thứ mà chúng ta thực tế có thể sử dụng

is overcoming these practical challenges.

là vượt qua những thách thức về mặt thực nghiệm.

Now, while DNA is more robust than any man-made device,

Bây giờ, khi DNA mạnh mẽ hơn bất kì thiết bị nhân tạo nào,

it's not perfect.

nó không hoàn hảo.

It does have some weaknesses.

Nó có một vài điểm yếu.

We recover our message by sequencing the DNA,

Chúng ta có thể khôi phục dữ liệu bằng cách sắp xếp DNA,

and every time data is retrieved,

và mỗi khi dữ liệu được lấy lại,

we lose the DNA.

chúng ta mất DNA.

That's just part of the sequencing process.

Đó chỉ là một phần của quá trình sắp xếp.

We don't want to run out of data,

Chúng ta không muốn mất hết dữ liệu,

but luckily, there's a way to copy the DNA

nhưng may thay, có một cách sao chép DNA

that's even cheaper and easier than synthesizing it.

đó còn rẻ và dễ hơn tổng hợp nó.

We actually tested a way to make 200 trillion copies of our files,

Chúng ta đã thử nghiệm sao chép tập tin giống loài 200 nghìn tỉ lần,

and we recovered all the data without error.

và khôi phục dữ liệu không một sai sót.

So sequencing also introduces errors into our DNA,

Vì vậy sắp xếp có thể gây lỗi ở DNA,

into the A's, T's, C's and G's.

ở A, T, C và G.

Nature has a way to deal with this in our cells.

Tự nhiên có một cách để giải quyết vấn đề này.

But our data is stored in synthetic DNA in a tube,

Nhưng dữ liệu của chúng ta lưu trữ trong sợi tổng hợp DNA trong ống,

so we had to find our own way to overcome this problem.

vì vậy chúng ta phải tìm cách giải quyết vấn đề này.

We decided to use an algorithm that was used to stream videos.

Chúng tôi quyết định sử dụng thuật toán dùng trong phát trực tiếp video.

When you're streaming a video,

Khi bạn phát một video,

you're essentially trying to recover the original video, the original file.

bạn đang cố khôi phục video gốc, tập tin gốc.

When we're trying to recover our original files,

Khi chúng ta khôi phục tập tin gốc,

we're simply sequencing.

chúng ta đơn giản là đang sắp xếp.

But really, both of these processes are about recovering enough zeroes and ones

Nhưng thật ra, cả hai quá trình đều là khôi phục đủ 0 và 1

to put our data back together.

để ghép dữ liệu lại với nhau.

And so, because of our coding strategy,

Và vì thế, nhờ chiến thuật mã hóa,

we were able to package up all of our data

chúng ta có thể ghép lại toàn bộ dữ liệu

in a way that allowed us to make millions and trillions of copies

theo một cách mà cho phép chúng ta làm hàng triệu và nghìn tỉ bản sao

and still always recover all of our files back.

và vẫn luôn luôn hồi phục được toàn bộ tập tin.

This is the movie we encoded.

Đây là bộ phim chúng ta giải mã.

It's one of the first movies ever made,

Đây là một trong số những bộ phim đầu tiên được sản xuất,

and now the first to be copied more than 200 trillion times on DNA.

và giờ đây là bộ phim đầu tiên sao chép hơn 200 nghìn tỉ lần trên DNA.

Soon after our work was published,

Ngay sau khi dự án của chúng tôi công khai,

we participated in an "Ask Me Anything" on the website reddit.

chúng tôi tham gia "Hỏi tôi bất kì điều gì" trên Reddit

If you're a fellow nerd, you're very familiar with this website.

Nếu bạn là một mọt sách, bạn sẽ rất quen thuộc với trang web này.

Most questions were thoughtful.

Hầu hết câu hỏi đều rất sâu sắc.

Some were comical.

Một số thì lố bịch.

For example, one user wanted to know when we would have a literal thumb drive.

Ví dụ, một người muốn biết khi nào sẽ có một thiết bị 'ngón tay di động' thực thụ.

Now, the thing is,

Bây giờ, vấn đề là,

our DNA already stores everything needed to make us who we are.

DNA của chúng ta vốn đã lưu trữ mọi thứ cần thiết để làm nên chúng ta.

It's a lot safer to store data on DNA

Lưu trữ dữ liệu trên DNA an toàn hơn rất nhiều

in synthetic DNA in a tube.

trong sợi DNA trong 1 cái ống

Writing and reading data from DNA is obviously a lot more time-consuming

Viết và đọc dữ liệu từ DNA rõ ràng tốn thời gian hơn rất nhiều

than just saving all your files on a hard drive --

hơn là chỉ lưu trữ toàn bộ tệp vào trong ổ cứng --

for now.

hiện nay.

So initially, we should focus on long-term storage.

Vì vậy, ban đầu, chúng ta nên tập trung lưu trữ thời gian dài.

Most data are ephemeral.

Hầu hết các dữ liệu tồn tại không lâu.

It's really hard to grasp what's important today,

Rất khó để biết điều gì là quan trọng

or what will be important for future generations.

hoặc điều sẽ cần thiết cho thế hệ tương lai

But the point is, we don't have to decide today.

Nhưng chúng ta không phải quyết định điều đó ngay hôm nay.

There's this great program by UNESCO called the "Memory of the World" program.

Có một dự án lớn của UNESCO gọi là "Kí ức của thế giới"

It's been created to preserve historical materials

Nó đã được tạo ra để bảo tồn các di sản

that are considered of value to all of humanity.

có ý nghĩa với toàn bộ loài người.

Items are nominated to be added to the collection,

Những thứ mà được đề cử đưa vào bộ sưu tập,

including that film that we encoded.

bao gồm bộ phim chúng tôi giải mã.

While a wonderful way to preserve human heritage,

Một cách tuyệt vời để bảo tồn di sản loài người,

it doesn't have to be a choice.

nó không bắt buộc là một lựa chọn.

Instead of asking the current generation -- us --

Thay vì hỏi thế hệ hiện tại -- chúng ta --

what might be important in the future,

điều gì sẽ quan trọng trong tương lai,

we could store everything in DNA.

chúng ta có thể lưu mọi thứ trong DNA.

Storage is not just about how many bytes

Lưu trữ không chỉ là bao nhiêu byte

but how well we can actually store the data and recover it.

mà là làm cách nào ta có thể thực sự lưu trữ và phục hồi dữ liệu.

There's always been this tension between how much data we can generate

Luôn có sự ràng buộc giữa bao nhiêu dữ liệu ta có thể tạo ra

and how much we can recover

và bao nhiêu ta có thể khôi phục

and how much we can store.

và bao nhiêu ta có thể lưu trữ.

Every advance in writing data has required a new way to read it.

Mọi cải tiến trong viết dữ liệu yêu cầu một cách mới để đọc nó.

We can no longer read old media.

Chúng ta không còn có thể đọc phương tiện truyền thông cũ.

How many of you even have a disk drive in your laptop,

Có bao nhiêu người trong số các bạn có ổ đĩa trên laptop,

never mind a floppy drive?

không một ổ đĩa mềm?

This will never be the case with DNA.

Nó không bao giờ là vấn đề với DNA.

As long as we're around, DNA is around,

Khi chúng ta còn tồn tại, DNA còn tồn tại,

and we'll find a way to sequence it.

và chúng ta sẽ có cách xác định trật tự của nó.

Archiving the world around us is part of human nature.

Lưu trữ thế giới xung quanh là một bản tính của con người.

This is the progress we've made in digital storage in 60 years,

Đây là sự tiến bộ chúng ta đạt được trong lưu trữ dữ liệu số trong 60 năm,

at a time when we were only beginning to understand DNA.

vào thời điểm chúng ta chỉ vừa bắt đầu hiểu về DNA.

Yet, we've made similar progress in half that time with DNA sequencers,

Nhưng, chúng ta đạt được tiến bộ tương tự với nửa thời gian khi xác định trật tự DNA,

and as long as we're around, DNA will never be obsolete.

và khi chúng ta tồn tại, DNA sẽ không bao giờ lỗi thời.

Thank you.

Cảm ơn các bạn.

(Applause)

(Vỗ tay)