ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com
TED2008

Paul Rothemund: DNA folding, in detail

جزئیات تا زدن DNA از زبان پال راتموند

Filmed:
752,456 views

در سال ۲۰۰۷ پال راتموند در TED خلاصه ای از تخصص خودش یعنی تا زدن DNA ارائه کرده بود. اینجا با ارائه جزییات بیشتری از زمینه کاری اش آینده روشنی که این رشته نوید می دهد را شرح می دهد. آینده ای که در آن ماشین های کوچک می توانند خودشان را بسازند یا تعمیر کنند.
- DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
So, people argueجر و بحث vigorouslyبه شدت در about the definitionتعریف of life.
0
0
3000
در مورد تعریف موجود زنده بحثهای زیادی شده است.
00:15
They askپرسیدن if it should have reproductionتولید مثل in it, or metabolismمتابولیسم, or evolutionسیر تکاملی.
1
3000
5000
آیا باید تولید مثل هم بکند؟ آیا باید متابولیسم داشته باشد؟ آیا باید تکامل پیدا بکند؟
00:20
And I don't know the answerپاسخ to that, so I'm not going to tell you.
2
8000
2000
من جواب این سوالها را نمی دانم و سعی هم ندارم به این سوالها پاسخ بدهم.
00:22
I will say that life involvesشامل می شود computationمحاسبات.
3
10000
3000
ولی چیزی که می خواهم بگویم این است که زنده بودن یعنی درگیر محاسبه بودن.
00:25
So this is a computerکامپیوتر programبرنامه.
4
13000
2000
این یک برنامه کامپیوتری است.
00:27
Bootedبوت شده up in a cellسلول, the programبرنامه would executeاجرا کردن,
5
15000
3000
اگر این برنامه را روی یک سلول نصب کنید این برنامه اجرا می شود.
00:30
and it could resultنتيجه in this personفرد;
6
18000
3000
و نتیجه اش این فرد می شود.
00:33
or with a smallکوچک changeتغییر دادن, it could resultنتيجه in this personفرد;
7
21000
3000
با یک تغییر کوچک نتیجه برنامه می شود این فرد.
00:36
or anotherیکی دیگر smallکوچک changeتغییر دادن, this personفرد;
8
24000
2000
یک تغییر کوچک دیگر و نتیجه این یکی می شود.
00:38
or with a largerبزرگتر changeتغییر دادن, this dogسگ,
9
26000
3000
با یک تغییر بزرگتر نتیجه این سگ می شود.
00:41
or this treeدرخت, or this whaleنهنگ.
10
29000
2000
یا این درخت یا این نهنگ.
00:43
So now, if you take this metaphorاستعاره
11
31000
2000
خوب شما اگر تشبیه
00:45
[of] genomeژنوم as programبرنامه seriouslyبه طور جدی,
12
33000
2000
ژنوم به برنامه کامپیوتری را جدی بگیرید،
00:47
you have to considerدر نظر گرفتن that Chrisکریس Andersonاندرسون
13
35000
2000
شما به این نتیجه می رسید که کریس اندرسون،
00:49
is a computer-fabricatedکامپیوتر ساخته شده است artifactغیرواقعی، ساختگی, as is Jimجیم Watsonواتسون,
14
37000
3000
یک محصول ساخته دست کامپیوتر است.
00:52
Craigکریگ Venterونتر, as are all of us.
15
40000
3000
همینطور جیم واتسون، کریگ ونتور و همه ماها
00:55
And in convincingمتقاعد کننده yourselfخودت that this metaphorاستعاره is trueدرست است,
16
43000
2000
برای اینکه خودتان را قانع کنید که این تشبیه درست است،
00:57
there are lots of similaritiesشباهت ها betweenبین geneticژنتیک programsبرنامه ها
17
45000
2000
باید بدانید که شباهتهای زیادی بین برنامه های ژنتیک
00:59
and computerکامپیوتر programsبرنامه ها that could help to convinceمتقاعد کردن you.
18
47000
3000
و برنامه های کامپیوتری وجود دارد که می تواند شما را قانع کند.
01:02
But one, to me, that's mostاکثر compellingمتقاعد کننده
19
50000
2000
ولی آن شباهتی که برای من از همه مهمتر است
01:04
is the peculiarعجیب و غریب sensitivityحساسیت to smallکوچک changesتغییرات
20
52000
3000
این حساسیت شدید به تغییرات خیلی کوچک است.
01:07
that can make largeبزرگ changesتغییرات in biologicalبیولوژیکی developmentتوسعه -- the outputخروجی.
21
55000
3000
در بیولوژی این تغییرات کوچک می توانند تغییرات شدیدی در نتیجه ایجاد کنند.
01:10
A smallکوچک mutationجهش can take a two-wingدو بال flyپرواز
22
58000
2000
یک جهش کوچک می تواند نتیجه را از یک مگس دوباله
01:12
and make it a four-wingچهار بال flyپرواز.
23
60000
1000
به یک مگس چهار باله تبدیل کند.
01:13
Or it could take a flyپرواز and put legsپاها where its antennaeآنتن ها should be.
24
61000
4000
یا کاری کند که یک مگس در جای شاخک هایش پا در بیاورد.
01:17
Or if you're familiarآشنا with "The Princessشاهزاده Brideعروس,"
25
65000
2000
یا اگر شما با «شاهزاده عروس» آشنا باشید،
01:19
it could createايجاد كردن a six-fingeredشش انگشتی man.
26
67000
2000
می شود که یک مرد شش انگشتی بشود.
01:21
Now, a hallmarkانگ of computerکامپیوتر programsبرنامه ها
27
69000
2000
یکی از علائم مشخصه برنامه های کامپیوتری
01:23
is just this kindنوع of sensitivityحساسیت to smallکوچک changesتغییرات.
28
71000
3000
همین حساسیت زیاد به تغییرات کوچک است.
01:26
If your bankبانک account'sحساب ها one dollarدلار, and you flipتلنگر a singleتنها bitبیت,
29
74000
2000
اگر شما در حساب بانکی تان یک دلار داشته باشید و یک بیت آن را وارنه کنید،
01:28
you could endپایان up with a thousandهزار dollarsدلار.
30
76000
2000
نتیجه ممکن است این باشد که شما هزار دلار در حسابتان داشته باشید.
01:30
So these smallکوچک changesتغییرات are things that I think
31
78000
3000
این تغییرات کوچک به نظر من نشان دهنده این هستند که یک پردازش،
01:33
that -- they indicateنشان می دهد to us that a complicatedبغرنج computationمحاسبات
32
81000
2000
یک پردازش خیلی مفصل در جریان است.
01:35
in developmentتوسعه is underlyingاساسی these amplifiedتقویت شده, largeبزرگ changesتغییرات.
33
83000
4000
و این پردازش این تغییر کوچک را تشدید و بزرگ می کند.
01:39
So now, all of this indicatesنشان می دهد that there are molecularمولکولی programsبرنامه ها underlyingاساسی biologyزیست شناسی,
34
87000
6000
همه این شواهد نشان می دهد که برنامه های ملکولی در زیر ساخت زیست شناسی وجود دارند.
01:45
and it showsنشان می دهد the powerقدرت of molecularمولکولی programsبرنامه ها -- biologyزیست شناسی does.
35
93000
4000
این قدرت برنامه های ملکولی را نشان می دهد که در بیولوژی اجرا می شوند.
01:49
And what I want to do is writeنوشتن molecularمولکولی programsبرنامه ها,
36
97000
2000
و من می خواهم که برنامه های ملکولی بنویسم،
01:51
potentiallyبالقوه to buildساختن technologyتکنولوژی.
37
99000
2000
که شاید در آینده منجر به تکنولوژی بشود.
01:53
And there are a lot of people doing this,
38
101000
1000
البته افراد زیادی دنبال این کار هستند.
01:54
a lot of syntheticمصنوعی biologistsزیست شناسان doing this, like Craigکریگ Venterونتر.
39
102000
3000
خیلی از زیست شناسان سنتتیک دنبال این کار هستند. مثلا کرگ ونتر
01:57
And they concentrateتمرکز on usingاستفاده كردن cellsسلول ها.
40
105000
2000
و اینها بیشتر تمرکزشان بر استفاده از سلولها است.
01:59
They're cell-orientedسلول گرا.
41
107000
2000
اینها سلول گرا هستند.
02:01
So my friendsدوستان, molecularمولکولی programmersبرنامه نویسان, and I
42
109000
2000
دوستان من و من که همگی برنامه نویسهای ملکولی هستیم،
02:03
have a sortمرتب سازی of biomolecule-centricbiomolecule-centric approachرویکرد.
43
111000
2000
بیشتر روش تمرکز بر ملکولها به جای سلولها را می پسندیم.
02:05
We're interestedعلاقه مند in usingاستفاده كردن DNADNA, RNARNA and proteinپروتئین,
44
113000
3000
ما می خواهیم از DNA و RNA و پروتئین ها استفاده کنیم
02:08
and buildingساختمان newجدید languagesزبان ها for buildingساختمان things from the bottomپایین up,
45
116000
3000
و زبانهای جدیدی برای ساختن چیزهای جدید از پایه با استفاده از
02:11
usingاستفاده كردن biomoleculesبیومولکول ها,
46
119000
1000
ملکولهایی با منشاء موجودات زنده
02:12
potentiallyبالقوه havingداشتن nothing to do with biologyزیست شناسی.
47
120000
3000
ولی با روشهایی که هیچ ربطی به موجودات زنده موجود ندارند بکنیم.
02:15
So, these are all the machinesماشین آلات in a cellسلول.
48
123000
4000
اینها همه ماشین هایی هستند که در یک سلول وجود دارند.
02:19
There's a cameraدوربین.
49
127000
2000
اینجا یک دوربین هست،
02:21
There's the solarخورشیدی panelsپانل ها of the cellسلول,
50
129000
1000
صفحات خورشیدی هست.
02:22
some switchesسوئیچ ها that turnدور زدن your genesژن ها on and off,
51
130000
2000
کلید هایی هست که ژنها را خاموش و روشن می کنند هست،
02:24
the girdersچادر of the cellسلول, motorsموتورها that moveحرکت your musclesعضلات.
52
132000
3000
اسکلت سلولی وجود دارد و موتورهایی که عضلات را حرکت می دهند،
02:27
My little groupگروه of molecularمولکولی programmersبرنامه نویسان
53
135000
2000
گروه برنامه نویسان ملکولی ما سعی دارند
02:29
are tryingتلاش کن to refashionاصلاحات all of these partsقطعات from DNADNA.
54
137000
4000
همه این ابزاهای ملکولی را از نو و از DNA بسازند.
02:33
We're not DNADNA zealotsاحمقانه, but DNADNA is the cheapestارزان ترین,
55
141000
2000
ما تعصبی روی DNA نداریم ولی DNA ساده ترین و ارزان ترین
02:35
easiestآسان ترین to understandفهمیدن and easyآسان to programبرنامه materialمواد to do this.
56
143000
3000
ماده ای است که برای انجام این کار در دسترس است.
02:38
And as other things becomeتبدیل شدن به easierآسان تر to use --
57
146000
2000
و همین طور که با گذشت زمان ملکولهای دیگر
02:40
maybe proteinپروتئین -- we'llخوب work with those.
58
148000
3000
مثلا پروتین ها در دسترس قرار می گیرند ممکن است از آنها هم استفاده کنیم.
02:43
If we succeedموفق باش, what will molecularمولکولی programmingبرنامه نويسي look like?
59
151000
2000
خوب اگر ما موفق بشویم، برنامه نویسی ملکولی به چه صورت خواهد بود؟
02:45
You're going to sitنشستن in frontجلوی of your computerکامپیوتر.
60
153000
2000
برای برنامه نویسی ملکولی شما جلوی کامپیوترتان خواهید نشست و
02:47
You're going to designطرح something like a cellسلول phoneتلفن,
61
155000
2000
و چیزی مثلا یک تلفن همراه طراحی می کنید،
02:49
and in a high-levelسطح بالا languageزبان, you'llشما خواهید بود describeتوصیف کردن that cellسلول phoneتلفن.
62
157000
2000
و به یک زبان برنامه نویسی سطح بالا، آن تلفن همراه را تعریف می کنید.
02:51
Then you're going to have a compilerکامپایلر
63
159000
2000
بعد شما نیاز به یک کامپایلر دارید،
02:53
that's going to take that descriptionشرح
64
161000
1000
که این تعریف سطح بالا را بگیرد،
02:54
and it's going to turnدور زدن it into actualواقعی moleculesمولکول ها
65
162000
2000
و تبدیل به نقشه ای از ملکولهای واقعی بکند.
02:56
that can be sentارسال شد to a synthesizerسینت سایزر
66
164000
2000
که قابل ارسال به یک دستگاه تولید کننده باشد،
02:58
and that synthesizerسینت سایزر will packبسته those moleculesمولکول ها into a seedبذر.
67
166000
3000
و آن دستگاه تولید کننده ملکولهای مورد نظر را در یک «دانه» بسته بندی می کند.
03:01
And what happensاتفاق می افتد if you waterاب and feedخوراک that seedبذر appropriatelyبه درستی,
68
169000
3000
حالا اگر شما این دانه را بکارید و درست آب و غذا بدهید،
03:04
is it will do a developmentalتوسعه computationمحاسبات,
69
172000
2000
این دانه محاسبات مربوط به رشد و نمو اش را
03:06
a molecularمولکولی computationمحاسبات, and it'llآن خواهد شد buildساختن an electronicالکترونیکی computerکامپیوتر.
70
174000
3000
که محاسباتی ملکولی هستند انجام خواهد داد و نهایتا آن تلفن همراه را خواهد ساخت.
03:09
And if I haven'tنه revealedنشان داد my prejudicesتعصبات alreadyقبلا,
71
177000
2000
من تا اینجا هنوز همه آرزوهایم را لو نداده ام،
03:12
I think that life has been about molecularمولکولی computersکامپیوترها
72
180000
2000
من فکر می کنم حیات همیشه همین کامپیوترهای ملکولی بوده است،
03:14
buildingساختمان electrochemicalالکتروشیمیایی computersکامپیوترها,
73
182000
2000
حیات کامپیوتر های الکتروشیمیایی را ساخته است،
03:16
buildingساختمان electronicالکترونیکی computersکامپیوترها,
74
184000
2000
و این کامپیوترهای الکتروشیمیایی توانسته اند کامپیوتر های الکترونیک را بسازند،
03:18
whichکه togetherبا یکدیگر with electrochemicalالکتروشیمیایی computersکامپیوترها
75
186000
2000
و کامپیوتر های الکترونیک به کمک کامپیوترهای الکتروشیمیایی کامپیوترهای ملکولی را خواهند ساخت،
03:20
will buildساختن newجدید molecularمولکولی computersکامپیوترها,
76
188000
2000
که آنها در نتیجه کامپیوترهای الکترونیک جدیدتری خواهند ساخت،
03:22
whichکه will buildساختن newجدید electronicالکترونیکی computersکامپیوترها, and so forthچهارم.
77
190000
3000
و به همین ترتیب...
03:25
And if you buyخرید all of this,
78
193000
1000
اگر شما این قصه من را باور کنید،
03:26
and you think life is about computationمحاسبات, as I do,
79
194000
2000
و مثل من فکر کنید که حیات محاسبه است
03:28
then you look at bigبزرگ questionsسوالات throughاز طریق the eyesچشم ها of a computerکامپیوتر scientistدانشمند.
80
196000
3000
آن وقت شما هم به سوالات بزرگ از چشم دانشمندان علوم کامپیوتر نگاه خواهید کرد.
03:31
So one bigبزرگ questionسوال is, how does a babyعزیزم know when to stop growingدر حال رشد?
81
199000
4000
مثلا یک سوال مهم این است که یک نوزاد چطور می فهمد که دیگر نباید بزرگ شود.
03:35
And for molecularمولکولی programmingبرنامه نويسي,
82
203000
2000
برای یک برنامه نویس ملکولی مهم است که
03:37
the questionسوال is how does your cellسلول phoneتلفن know when to stop growingدر حال رشد?
83
205000
2000
بداند چطور یک تلفن همراه باید بفهمد که رشدش کافی است.
03:39
(Laughterخنده)
84
207000
1000
(خنده)
03:40
Or how does a computerکامپیوتر programبرنامه know when to stop runningدر حال اجرا?
85
208000
3000
یا مثلا چطور یک برنامه کامپیوتری می فهمد که باید متوقف شود.
03:43
Or more to the pointنقطه, how do you know if a programبرنامه will ever stop?
86
211000
3000
یا شما چطور می فهمید که یک برنامه هیچ وقت متوقف خواهد شد یا نه؟
03:46
There are other questionsسوالات like this, too.
87
214000
2000
سوالات دیگری از این دست وجود دارد.
03:48
One of them is Craigکریگ Venter'sونتر questionسوال.
88
216000
2000
یکی از آنها سوال کریگ ونتر است.
03:50
Turnsچرخش out I think he's actuallyدر واقع a computerکامپیوتر scientistدانشمند.
89
218000
2000
من فکر می کنم در واقع کریگ یک دانشمند علوم کامپیوتر است.
03:52
He askedپرسید:, how bigبزرگ is the minimalحداقل genomeژنوم
90
220000
3000
سوال کریگ این بود که حداقل ژنومی که
03:55
that will give me a functioningعملکرد microorganismمیکروارگانیسم?
91
223000
2000
می تواند یک میکروارگانیسم زنده ایجاد کند چقدر است؟
03:57
How fewتعداد کمی genesژن ها can I use?
92
225000
2000
حداقل تعداد ژن لازم چقدر است؟
03:59
This is exactlyدقیقا analogousمشابه to the questionسوال,
93
227000
2000
این سوال دقیقا مثل این سوال است که
04:01
what's the smallestکوچکترین programبرنامه I can writeنوشتن
94
229000
1000
حداقل مقدار کدی که می توان استفاده کرد تا برنامه ای بنویسیم که
04:02
that will actعمل کن exactlyدقیقا like Microsoftمایکروسافت Wordکلمه?
95
230000
2000
عین برنامه Word مایکروسافت عمل کند چقدر است.
04:04
(Laughterخنده)
96
232000
1000
(خنده)
04:05
And just as he's writingنوشتن, you know, bacteriaباکتری ها that will be smallerکوچکتر,
97
233000
4000
و عینا همانطور که کریگ دنبال باکتری های کوچک تری است که کار بکنند،
04:09
he's writingنوشتن genomesژنوم ها that will work,
98
237000
1000
و ژنومهای کوچک تری تهیه می کند که بتوانند کار بکنند،
04:10
we could writeنوشتن smallerکوچکتر programsبرنامه ها
99
238000
2000
ما هم می توانیم برنامه های کوچک تری بنویسیم که
04:12
that would do what Microsoftمایکروسافت Wordکلمه does.
100
240000
2000
همان کار Word مایکروسافت را انجام بدهند.
04:14
But for molecularمولکولی programmingبرنامه نويسي, our questionسوال is,
101
242000
2000
از دید برنامه نویسی ملکولی سوال این خواهد بود که
04:16
how manyبسیاری moleculesمولکول ها do we need to put in that seedبذر to get a cellسلول phoneتلفن?
102
244000
4000
چند تا ملکول باید در آن دانه قرار بدهیم تا مثلا یک تلفن همراه به دست بیاید.
04:20
What's the smallestکوچکترین numberعدد we can get away with?
103
248000
2000
حداقل تعداد چقدر است؟
04:22
Now, these are bigبزرگ questionsسوالات in computerکامپیوتر scienceعلوم پایه.
104
250000
2000
این نوع سوالها سوالهای بزرگی در علوم کامپیوتر هستند.
04:24
These are all complexityپیچیدگی questionsسوالات,
105
252000
2000
اینها سوالهای مرتبه پیچیدگی هستند.
04:26
and computerکامپیوتر scienceعلوم پایه tellsمی گوید us that these are very hardسخت questionsسوالات.
106
254000
2000
علوم کامپیوتر به ما نشان می دهد که اینها سوالات خیلی سختی هستند.
04:28
Almostتقریبا -- manyبسیاری of them are impossibleغیرممکن است.
107
256000
2000
و در واقع بسیاری از آنها را نمی توانیم جواب بدهیم.
04:30
But for some tasksوظایف, we can startشروع کن to answerپاسخ them.
108
258000
3000
اما برای برخی کارها ما می توانیم شروع به جواب دادن بکنیم.
04:33
So, I'm going to startشروع کن askingدرخواست those questionsسوالات
109
261000
1000
پس من شروع به پرسیدن این سوالها در مورد
04:34
for the DNADNA structuresسازه های I'm going to talk about nextبعد.
110
262000
3000
ساختار های DNA که در موردشان صحبت خواهم کرد می کنم .
04:37
So, this is normalطبیعی DNADNA, what you think of as normalطبیعی DNADNA.
111
265000
3000
این یک DNA عادی است،
04:40
It's double-strandedدو رشته, it's a doubleدو برابر helixهلیکس,
112
268000
2000
یک مارپیچ دو رشته ای یا مارپیچ مضاعف.
04:42
has the As, Tsتسا, Csسی سی and GsGs that pairجفت to holdنگه دارید the strandsرشته ها togetherبا یکدیگر.
113
270000
3000
اینها A ها و C ها و T ها و G هایی هستند که با جفت های خودشان در رشته مقابل متصل شده اند.
04:45
And I'm going to drawقرعه کشی it like this sometimesگاه گاهی,
114
273000
2000
بعضی وقتها ما DNA را به این شکل هم نمایش می دهیم.
04:47
just so I don't scareترساندن you.
115
275000
2000
برای اینکه تک تک کد ها را بهتر بتوانیم نشان بدهیم.
04:49
We want to look at individualفردی strandsرشته ها and not think about the doubleدو برابر helixهلیکس.
116
277000
3000
ما فقط به یک از دو رشته نگاه خواهیم کرد و نه به دو طرف مارپیچ مضاعف.
04:52
When we synthesizeترکیب کردن it, it comesمی آید single-strandedتک رشته,
117
280000
3000
وقتی ما DNA را در آزمایشگاه تولید می کنیم همیشه یکی از دو رشته را می سازیم.
04:55
so we can take the blueآبی strandرشته in one tubeلوله
118
283000
3000
ما می توانیم مثلا رشته آبی رنگ را در یک لوله آزمایش بسازیم،
04:58
and make an orangeنارنجی strandرشته in the other tubeلوله,
119
286000
2000
رشته نارنجی را در یک لوله دیگر تولید کنیم،
05:00
and they're floppyفلاپی when they're single-strandedتک رشته.
120
288000
2000
این ملکول وقتی تک رشته ای است شل و ول است،
05:02
You mixمخلوط کردن them togetherبا یکدیگر and they make a rigidسفت و سخت doubleدو برابر helixهلیکس.
121
290000
3000
ولی وقتی آنها را با هم مخلوط کنیم یک دو رشته ای به هم پیچیده محکم را می سازند.
05:05
Now for the last 25 yearsسالها,
122
293000
2000
در بیست و پنج سال گذشته،
05:07
Nedند SeemanSeeman and a bunchدسته ای of his descendantsفرزندان
123
295000
2000
ند سیمن و عده ای از شاگردانش
05:09
have workedکار کرد very hardسخت and madeساخته شده beautifulخوشگل three-dimensionalسه بعدی structuresسازه های
124
297000
3000
خیلی زحمت کشیده اند و ساختار های سه بعدی خیلی زیبایی را
05:12
usingاستفاده كردن this kindنوع of reactionواکنش of DNADNA strandsرشته ها comingآینده togetherبا یکدیگر.
125
300000
3000
با واکنش رشته های DNA ساخته اند.
05:15
But a lot of theirخودشان approachesرویکردها, thoughگرچه elegantظریف, take a long time.
126
303000
3000
البته اگر چه زحمتهایی که کشیده اند نتایج خیلی زیبایی داشته است ولی این روش خیلی وقت گیر است.
05:18
They can take a coupleزن و شوهر of yearsسالها, or it can be difficultدشوار to designطرح.
127
306000
3000
حتی در حد یکی دو سال و طراحی آنها هم خیلی سخت است.
05:21
So I cameآمد up with a newجدید methodروش a coupleزن و شوهر of yearsسالها agoپیش
128
309000
3000
به همین خاطر من یکی دو سال پیش یک روش جدید ابداع کردم،
05:24
I call DNADNA origamiاریگامی
129
312000
1000
که اسمش را اریگامی DNA گذاشتم.
05:25
that's so easyآسان you could do it at home in your kitchenآشپزخانه
130
313000
2000
این روش خیلی آسان است به حدی که شما می توانید در آشپزخانه منزلتان آن را انجام دهید.
05:27
and designطرح the stuffچیز on a laptopلپ تاپ.
131
315000
2000
و چیزهایی که می خواهید را روی یک لپ تاپ طراحی کنید.
05:29
But to do it, you need a long, singleتنها strandرشته of DNADNA,
132
317000
3000
ولی برای اینکار نیاز به یک DNA تک رشته ای دراز دارید،
05:32
whichکه is technicallyاز لحاظ فنی very difficultدشوار to get.
133
320000
2000
که عملا خیلی مشکل است که بتوانید به دست بیاورید.
05:34
So, you can go to a naturalطبیعی است sourceمنبع.
134
322000
2000
شما می توانید سراغ یک منبع طبیعی بروید،
05:36
You can look in this computer-fabricatedکامپیوتر ساخته شده است artifactغیرواقعی، ساختگی,
135
324000
2000
مثلا سراغ این موجود ساخته کامپیوتر بروید،
05:38
and he's got a double-strandedدو رشته genomeژنوم -- that's no good.
136
326000
2000
که ژنومش دو رشته ای است و به درد ما نمی خورد.
05:40
You look in his intestinesروده ها. There are billionsمیلیاردها دلار of bacteriaباکتری ها.
137
328000
3000
اگر درون روده هایش را نگاه کنید میلیاردها باکتری را می بینید،
05:43
They're no good eitherیا.
138
331000
2000
که ژنوم آنها هم دو رشته ای است و به درد این کار نمی خورد.
05:45
Doubleدو برابر strandرشته again, but insideداخل them, they're infectedآلوده with a virusویروس
139
333000
2000
ولی اگر درون باکتری ها را جستجو کنید اینها مبتلا به ویروس هستند،
05:47
that has a niceخوب, long, single-strandedتک رشته genomeژنوم
140
335000
3000
که این ویروسها یک ژنوم دراز تک رشته ای دارند.
05:50
that we can foldتا کردن like a pieceقطعه of paperکاغذ.
141
338000
2000
و ما می توانیم آن را مثل یک تکه کاغذ تا کنیم.
05:52
And here'sاینجاست how we do it.
142
340000
1000
ما این کار را به این شکل انجام می دهیم.
05:53
This is partبخشی of that genomeژنوم.
143
341000
1000
این یک قسمت از آن ژنوم است.
05:54
We addاضافه کردن a bunchدسته ای of shortکوتاه, syntheticمصنوعی DNAsDNA ها that I call staplesاساسی.
144
342000
3000
ما مقداری DNA که خودمان ساخته ایم را اضافه می کنیم - اسم اینها را منگنه گذاشته ایم.
05:57
Eachهر یک one has a left halfنیم that bindsمتصل می شود the long strandرشته in one placeمحل,
145
345000
4000
این قطعه ها یک طرف چپ دارند که به یک قسمت از ژنوم ویروس وصل می شود
06:01
and a right halfنیم that bindsمتصل می شود it in a differentناهمسان placeمحل,
146
349000
3000
و یک طرف راست دارد که به یک قسمت دیگر از ژنوم ویروس متصل می شود.
06:04
and bringsبه ارمغان می آورد the long strandرشته togetherبا یکدیگر like this.
147
352000
2000
و رشته دراز را روی هم تا می کند.
06:07
The netخالص actionعمل of manyبسیاری of these on that long strandرشته
148
355000
2000
اگر تعداد زیادی از این منگنه ها روی ژنوم مورد نظر وصل بشوند
06:09
is to foldتا کردن it into something like a rectangleمستطیل.
149
357000
2000
نتیجه این خواهد بود که این ژنوم به شکل یک مربع تا می شود.
06:11
Now, we can't actuallyدر واقع take a movieفیلم سینما of this processروند,
150
359000
2000
ما نمی توانیم یک فیلم واقعی از این فرآیند تهیه کنیم،
06:13
but Shawnشاون Douglasداگلاس at Harvardهاروارد
151
361000
2000
ولی شان داگلاس از دانشگاه هاروارد
06:15
has madeساخته شده a niceخوب visualizationتجسم for us
152
363000
2000
یک نمایش زیبا از این فرایند درست کرده است،
06:17
that beginsشروع می شود with a long strandرشته and has some shortکوتاه strandsرشته ها in it.
153
365000
4000
که با یک رشته دراز شروع می شود و تعدادی رشته کوتاه هم اینجا هستند.
06:21
And what happensاتفاق می افتد is that we mixمخلوط کردن these strandsرشته ها togetherبا یکدیگر.
154
369000
4000
اتفاقی که می افتد این است که ما این رشته ها را با هم مخلوط می کنیم
06:25
We heatحرارت them up, we addاضافه کردن a little bitبیت of saltنمک,
155
373000
2000
و به آنها نمک می زنیم و آنها را گرم می کنیم.
06:27
we heatحرارت them up to almostتقریبا boilingغلیان and coolسرد them down,
156
375000
2000
تا دمای جوش گرمشان می کنیم و بعد سردشان می کنیم.
06:29
and as we coolسرد them down,
157
377000
1000
وقتی این ها را سرد می کنیم،
06:30
the shortکوتاه strandsرشته ها bindبستن the long strandsرشته ها
158
378000
2000
رشته های کوتاه به رشته اصلی متصل می شوند
06:32
and startشروع کن to formفرم structureساختار.
159
380000
2000
و ساختار ما شروع به شکل گرفتن می کند.
06:34
And you can see a little bitبیت of doubleدو برابر helixهلیکس formingشکل گیری there.
160
382000
3000
اینجا شما می توانید یک مقدار دو رشته ای مضاعف را ببینید.
06:38
When you look at DNADNA origamiاریگامی,
161
386000
2000
وقتی شما به اریگامی DNA نگاه می کنید،
06:40
you can see that what it really is,
162
388000
3000
می توانید ببینید که واقعا از چه چیزی ساخته شده است.
06:43
even thoughگرچه you think it's complicatedبغرنج,
163
391000
1000
با اینکه در ظاهر پیچیده به نظر می رسد،
06:44
is a bunchدسته ای of doubleدو برابر helicesهلیکس that are parallelموازی to eachهر یک other,
164
392000
3000
در حقیقت تعدادی مارپیچ مضاعف است که به طور موازی قرار گرفته اند.
06:47
and they're heldبرگزار شد togetherبا یکدیگر
165
395000
2000
و از طریق محلهایی که
06:49
by placesمکان ها where shortکوتاه strandsرشته ها go alongدر امتداد one helixهلیکس
166
397000
2000
رشته های کوتاه متصل به یک مارپیچ، به یکی مارپیچ دیگر نیز
06:51
and then jumpپرش to anotherیکی دیگر one.
167
399000
2000
متصل شده اند، کنار هم قرار می گیرند.
06:53
So there's a strandرشته that goesمی رود like this, goesمی رود alongدر امتداد one helixهلیکس and bindsمتصل می شود --
168
401000
3000
مثلا اینجا یک رشته هست که اینطوری اینجا قرار گرفته است و تا اینجا ادامه دارد
06:56
it jumpsجهش to anotherیکی دیگر helixهلیکس and comesمی آید back.
169
404000
2000
و در این جا روی این یکی مارپیچ پریده است
06:58
That holdsدارای the long strandرشته like this.
170
406000
2000
و رشته بلند را این شکلی نگه داشته است.
07:00
Now, to showنشان بده that we could make any shapeشکل or patternالگو
171
408000
3000
برای اینکه به شما نشان بدهم که ما هر شکلی که بخواهیم
07:03
that we wanted, I triedتلاش کرد to make this shapeشکل.
172
411000
2000
را می توانیم با این روش بسازیم من سعی کردم این شکل را بسازم.
07:06
I wanted to foldتا کردن DNADNA into something that goesمی رود up over the eyeچشم,
173
414000
2000
من سعی کردم DNA را طوری خم بکنم که برود بالای چشم
07:08
down the noseبینی, up the noseبینی, around the foreheadپیشانی,
174
416000
3000
و بعد پایین چشم و بعد زیر دماغ و همینطور
07:11
back down and endپایان in a little loopحلقه like this.
175
419000
3000
تا اینکه این پایین یک حلقه درست کند.
07:14
And so, I thought, if this could work, anything could work.
176
422000
3000
من با خودم فکر کردم که ما اگر بتوانیم این کار را انجام بدهیم هر شکل دیگری را هم می توانیم بسازیم.
07:17
So I had the computerکامپیوتر programبرنامه designطرح the shortکوتاه staplesاساسی to do this.
177
425000
3000
من یک برنامه کامپیوتری ساختم که رشته های کوچک یعنی منگنه ها را برای من طراحی می کرد.
07:20
I orderedدستور داد them; they cameآمد by FedExفدرال اکسپرس.
178
428000
2000
بعد منگنه ها را به یک شرکت سفارش دادم و از طریق پست به دستم رسید.
07:22
I mixedمخلوط شده them up, heatedگرم است them, cooledخنک them down,
179
430000
2000
مخلوطشان کردم و گرمشان کردم و بعد سردشان کردم.
07:24
and I got 50 billionبیلیون little smileyلبخند facesچهره ها
180
432000
4000
و ۵۰ میلیارد لبخند کوچولو به دست آوردم
07:28
floatingشناور around in a singleتنها dropرها کردن of waterاب.
181
436000
2000
که در یک قطره آب شناور بودند.
07:30
And eachهر یک one of these is just
182
438000
2000
و اندازه هر یک از اینها
07:32
one-thousandthیک هزارم the widthعرض of a humanانسان hairمو, OK?
183
440000
4000
یک هزارم قطر یک تار موی انسان است.
07:36
So, they're all floatingشناور around in solutionراه حل, and to look at them,
184
444000
3000
اینها توی محلول شناور هستند برای اینکه اینها را ببینید
07:39
you have to get them on a surfaceسطح where they stickچوب.
185
447000
2000
باید آنها را به یک سطح منتقل کنید. که به آن بچسبند.
07:41
So, you pourریختن them out ontoبه سوی a surfaceسطح
186
449000
2000
پس آنها را روی یک سطح ریختم
07:43
and they startشروع کن to stickچوب to that surfaceسطح,
187
451000
2000
و آنها به سطح چسبیدند،
07:45
and we take a pictureعکس usingاستفاده كردن an atomic-forceنیروی اتمی microscopeمیکروسکوپ.
188
453000
2000
و از آنها با یک میکروسکوب نیروی اتمی عکس گرفتیم.
07:47
It's got a needleسوزن, like a recordرکورد needleسوزن,
189
455000
2000
این میکروسکوپ یک سوزن مثل سوزن گرامافون دارد
07:49
that goesمی رود back and forthچهارم over the surfaceسطح,
190
457000
2000
که روی سطح عقب و جلو می رود
07:51
bumpsضربه زدن up and down, and feelsاحساس می کند the heightارتفاع of the first surfaceسطح.
191
459000
3000
و به نوعی به اتمهایی که روی سطح هستند بر می خورد و بلندی آنها را ثبت می کند.
07:54
It feelsاحساس می کند the DNADNA origamiاریگامی.
192
462000
2000
در واقع DNA اریگامی را لمس می کند.
07:56
There's the atomic-forceنیروی اتمی microscopeمیکروسکوپ workingکار کردن
193
464000
2000
این میکروسکوپ اتمی است که دارد کار می کند.
07:59
and you can see that the landing'sفرود آوردن a little roughخشن.
194
467000
1000
و تصویر تشکیل می شود.
08:00
When you zoomبزرگنمایی in, they'veآنها دارند got, you know,
195
468000
2000
اگر زوم بکنیم می بینید که این لبخند ها یک کم خشن هستند.
08:02
weakضعیف jawsفک that flipتلنگر over theirخودشان headsسر
196
470000
1000
بعضی جا ها چانه ها درست نیستند،
08:03
and some of theirخودشان nosesبینی ها get punchedپانچ out, but it's prettyبسیار good.
197
471000
3000
یا بعضی از دماغها بیرون زده اند ولی خوب روی هم رفته خیلی خوب است.
08:06
You can zoomبزرگنمایی in and even see the extraاضافی little loopحلقه,
198
474000
2000
شما می توانید زوم کنید و یک صورت کوچک راببینید که یک لوپ هم زیرش دارد،
08:08
this little nano-goateenano-goatee.
199
476000
2000
مثل یک ریش پروفسوری نانو.
08:10
Now, what's great about this is anybodyهر شخصی can do this.
200
478000
3000
نکته جالب این است که هر کسی می تواند این کار را انجام بدهد.
08:13
And so, I got this in the mailپست الکترونیکی about a yearسال after I did this, unsolicitedناخواسته.
201
481000
4000
حدود یک سال بعد از این کار من از طریق پست بدون مقدمه، این را دریافت کردم.
08:17
Anyoneهر کسی know what this is? What is it?
202
485000
3000
کسی می داند که این چی است؟
08:20
It's Chinaچين, right?
203
488000
2000
این چین است.
08:22
So, what happenedاتفاق افتاد is, a graduateفارغ التحصیل studentدانشجو in Chinaچين,
204
490000
2000
یک دانشجوی دکتری در چین،
08:24
Luluلولو Qianکیان, did a great jobکار.
205
492000
2000
به نام لولو کیان خیلی زحمت کشیده بود.
08:26
She wroteنوشت all her ownخودت softwareنرم افزار
206
494000
2000
برای خودش این نرم افزارها را نوشته بود
08:28
to designطرح and builtساخته شده this DNADNA origamiاریگامی,
207
496000
2000
و این اریگامی DNA را طراحی کرده و ساخته بود،
08:30
a beautifulخوشگل renditionانتقاد of Chinaچين, whichکه even has Taiwanتایوان,
208
498000
3000
که یک نمایش زیبا از نقشه چین است. که حتی شامل تایوان هم هست.
08:33
and you can see it's sortمرتب سازی of on the world'sجهان shortestکوتاه ترین leashچنگال, right?
209
501000
3000
می بینید که این سر راست ترین کار دنیا است. نه؟
08:36
(Laughterخنده)
210
504000
2000
(خنده)
08:39
So, this worksآثار really well
211
507000
1000
پس این خیلی خوب کار می کند.
08:41
and you can make patternsالگوها as well as shapesشکل ها, OK?
212
509000
2000
شما می توانید علاوه بر شکل طرح هم بسازید.
08:44
And you can make a mapنقشه of the Americasآمریکا and spellهجی کردن DNADNA with DNADNA.
213
512000
3000
مثلا این نقشه امریکا است یا این یکی نوشته DNA.
08:47
And what's really neatشسته و رفته about it --
214
515000
3000
چیزی که خیلی در این مورد جالب است --
08:50
well, actuallyدر واقع, this all looksبه نظر می رسد like nano-artworkآثار هنری نانو,
215
518000
2000
واقعا اینها مثل کارهای هنری نانوتکنولوژی است
08:52
but it turnsچرخش out that nano-artworkآثار هنری نانو
216
520000
1000
و مشخص شده که کارهای هنری نانو چیزی است که
08:53
is just what you need to make nano-circuitsمدارهای نانو.
217
521000
2000
شما برای ساختن مدارهای نانو نیاز دارید.
08:55
So, you can put circuitمدار componentsاجزاء on the staplesاساسی,
218
523000
2000
پس شما می توانید قطعات نانویی را روی این منگنه ها قرار بدهید
08:57
like a lightسبک bulbلامپ and a lightسبک switchسوئیچ.
219
525000
2000
مثلا یک لامپ و یک کلید را
08:59
Let the thing assembleجمع کن, and you'llشما خواهید بود get some kindنوع of a circuitمدار.
220
527000
3000
و بعد اجازه بدهید که کل شکل تشکیل بشود و یک مدار بدست بیاورید.
09:02
And then you can maybe washشستشو the DNADNA away and have the circuitمدار left over.
221
530000
3000
و شاید بعد DNA را از روی صفحه بشویید و فقط مدارمورد نظرتان باقی بماند.
09:05
So, this is what some colleaguesهمکاران of mineمال خودم at Caltechکالتچ did.
222
533000
2000
این در واقع کاری است که یکی از همکاران من در دانشگاه Caltech انجام داده است.
09:07
They tookگرفت a DNADNA origamiاریگامی, organizedسازمان یافته است some carbonکربن nano-tubesنانو لوله ها,
223
535000
3000
از طریق اریگامی DNA تعداد نانولوله کربنی را مرتب کردند
09:10
madeساخته شده a little switchسوئیچ, you see here, wiredسیمی it up,
224
538000
2000
و یک کلید ساختند و به آن سیم وصل کردند
09:12
testedتست شده it and showedنشان داد that it is indeedدر واقع a switchسوئیچ.
225
540000
3000
و امتحانش کردند و نشان دادند که در واقع به شکل یک کلید کار می کند.
09:15
Now, this is just a singleتنها switchسوئیچ
226
543000
2000
البته این فقط «یک» کلید است.
09:17
and you need halfنیم a billionبیلیون for a computerکامپیوتر, so we have a long way to go.
227
545000
4000
ولی شما برای یک کامپیوتر نیم میلیارد کلید نیاز دارید. ما راه طولانی ای در پیش رو داریم.
09:21
But this is very promisingامیدوار کننده
228
549000
2000
ولی خوب وضعیت خیلی امیدوار کننده است.
09:23
because the origamiاریگامی can organizeسازمان دادن partsقطعات just one-tenthیک دهم the sizeاندازه
229
551000
5000
چون اریگامی می تواند چیزهایی را که
09:28
of those in a normalطبیعی computerکامپیوتر.
230
556000
1000
اندازه ای یک دهم قطعات فعلی کامپیوتر دارند مرتب کند.
09:29
So it's very promisingامیدوار کننده for makingساخت smallکوچک computersکامپیوترها.
231
557000
3000
پس این راه امیدوار کننده ای برای ساخت قطعات کامپیوتری خیلی کوچک در آینده است.
09:32
Now, I want to get back to that compilerکامپایلر.
232
560000
3000
من می خواهم به آن کمپایلری که قبلا در موردش صحبت کردیم برگردم.
09:35
The DNADNA origamiاریگامی is a proofاثبات that that compilerکامپایلر actuallyدر واقع worksآثار.
233
563000
3000
اریگامی DNA اثبات می کند که ساختن چنین کمپایلیری در عمل ممکن است.
09:39
So, you startشروع کن with something in the computerکامپیوتر.
234
567000
2000
یعنی شما یک چیزی را در کامپیوترتان طراحی می کنید
09:41
You get a high-levelسطح بالا descriptionشرح of the computerکامپیوتر programبرنامه,
235
569000
3000
و از تعاریف سطح بالای برنامه کامیپیوتری استفاده می کنید.
09:44
a high-levelسطح بالا descriptionشرح of the origamiاریگامی.
236
572000
2000
توصیف سطح بالای اریگامی، و بعد
09:46
You can compileگردآوری it to moleculesمولکول ها, sendارسال it to a synthesizerسینت سایزر,
237
574000
3000
شما می توانید آن را در سطح ملکولی کمپایل کنید و به یک دستگاه تولید کننده بفرستید،
09:49
and it actuallyدر واقع worksآثار.
238
577000
1000
و این واقعا شدنی است.
09:50
And it turnsچرخش out that a companyشرکت has madeساخته شده a niceخوب programبرنامه
239
578000
4000
یک شرکت برنامه زیبایی ساخته است
09:54
that's much better than my codeکد, whichکه was kindنوع of uglyزشت,
240
582000
2000
که خیلی از برنامه ای که من نوشته بودم بهتر کار می کند.
09:56
and will allowاجازه دادن us to do this in a niceخوب,
241
584000
1000
این برنامه از طریق یک رابط دیداری خیلی زیباتر
09:57
visualبصری, computer-aidedبا کمک کامپیوتر designطرح way.
242
585000
2000
به شما امکان طراحی می دهد.
10:00
So, now you can say, all right,
243
588000
1000
خوب شما می توانید بپرسید که
10:01
why isn't DNADNA origamiاریگامی the endپایان of the storyداستان?
244
589000
2000
چرا اریگامی DNA اخر داستان نیست؟
10:03
You have your molecularمولکولی compilerکامپایلر, you can do whateverهر چه you want.
245
591000
2000
شما وقتی کامپایلر ملکولی دارید هر چیزی بخواهید می توانید بسازید.
10:05
The factواقعیت is that it does not scaleمقیاس.
246
593000
3000
واقعیت این است که این روش قابل بزرگ کردن نیست.
10:08
So if you want to buildساختن a humanانسان from DNADNA origamiاریگامی,
247
596000
3000
مثلا اگر بخواهید چیزی به اندازه یک آدم را از این طریق بسازید،
10:11
the problemمسئله is, you need a long strandرشته
248
599000
2000
شما به یک رشته DNA خیلی خیلی بلند نیاز دارید،
10:13
that's 10 trillionتریلیون trillionتریلیون basesپایگاه ها long.
249
601000
3000
که ده تریلیون تریلیون باز طول داشته باشد.
10:16
That's threeسه lightسبک years'سال ها' worthارزش of DNADNA,
250
604000
2000
این معادل سه سال نوری DNA است.
10:18
so we're not going to do this.
251
606000
2000
خوب پس ما اینکار را نخواهیم کرد.
10:20
We're going to turnدور زدن to anotherیکی دیگر technologyتکنولوژی,
252
608000
2000
ما سراغ یک تکنولوژی دیگر خواهیم رفت،
10:22
calledبه نام algorithmicالگوریتمیک self-assemblyخودآموزی of tilesکاشی.
253
610000
2000
که اسمش «خود مرتب سازی الگوریتمی کاشی ها» است
10:24
It was startedآغاز شده by Erikاریک Winfreeوینفری,
254
612000
2000
و توسط اریک وینفری ابداع شده است.
10:26
and what it does,
255
614000
1000
در این روش
10:27
it has tilesکاشی that are a hundredthصدم the sizeاندازه of a DNADNA origamiاریگامی.
256
615000
4000
کاشی هایی که صد برابر یک اریگامی DNA هستند استفاده می شود.
10:31
You zoomبزرگنمایی in, there are just fourچهار DNADNA strandsرشته ها
257
619000
2000
اگر از نزدیک نگاه کنید می بینید که در واقع چهار رشته DNA است
10:34
and they have little single-strandedتک رشته bitsبیت on them
258
622000
2000
که قطعات کوچک تک رشته ای روی آنها قرار دارد و آنها را به هم متصل نگه می دارد.
10:36
that can bindبستن to other tilesکاشی, if they matchهمخوانی داشتن.
259
624000
2000
و می تواند آنها را به کاشی های دیگر نیز متصل کند.
10:38
And we like to drawقرعه کشی these tilesکاشی as little squaresمربع ها.
260
626000
3000
ما این کاشی ها را به شکل مربع های کوچک نشان می دهیم.
10:42
And if you look at theirخودشان stickyچسبنده endsبه پایان می رسد, these little DNADNA bitsبیت,
261
630000
2000
و اگر به انتها های اینها نگاه کنیم
10:44
you can see that they actuallyدر واقع formفرم a checkerboardچتربازی patternالگو.
262
632000
3000
می بینید که می توانند یک طرح شطرنجی درست کنند.
10:47
So, these tilesکاشی would make a complicatedبغرنج, self-assemblingخودآموزی checkerboardچتربازی.
263
635000
3000
این کاشی ها هستند که می توانند یک صفحه شطرنجی خود مرتب ساز پیچیده را بسازند.
10:50
And the pointنقطه of this, if you didn't catchگرفتن that,
264
638000
2000
اگر هنوز متوجه نشده اید باید بگویم که نکته این است که
10:52
is that tilesکاشی are a kindنوع of molecularمولکولی programبرنامه
265
640000
3000
کاشی ها به نوعی برنامه های ملکولی هستند
10:55
and they can outputخروجی patternsالگوها.
266
643000
3000
و اینها می توانند به عنوان خروجی، طرح تولید کنند.
10:58
And a really amazingحیرت آور partبخشی of this is
267
646000
2000
و قسمت خیلی خیلی جذاب این است
11:00
that any computerکامپیوتر programبرنامه can be translatedترجمه شده
268
648000
2000
که هر برنامه کامپیوتری را می توان
11:02
into one of these tileکاشی programsبرنامه ها -- specificallyبه طور مشخص, countingبا احتساب.
269
650000
3000
به یک برنامه کاشی ترجمه کرد. مخصوصا شمارش را.
11:05
So, you can come up with a setتنظیم of tilesکاشی
270
653000
3000
پس شما می توانید یک سری کاشی طراحی کنید که
11:08
that when they come togetherبا یکدیگر, formفرم a little binaryدودویی counterشمارنده
271
656000
3000
اگر به هم متصل شوند، می توانند به جای یک صفحه شطرنجی،
11:11
ratherنسبتا than a checkerboardچتربازی.
272
659000
2000
یک شمارنده باینری بسازند.
11:13
So you can readخواندن off binaryدودویی numbersشماره fiveپنج, sixشش and sevenهفت.
273
661000
3000
این شمارنده می تواند اعداد ورودی را بخواند مثلا ۵ و ۶ و ۷
11:16
And in orderسفارش to get these kindsانواع of computationsمحاسبات startedآغاز شده right,
274
664000
3000
برای اینکه این نوع محاسبات درست کار بکند نیاز به یک نقطه شروع دارد.
11:19
you need some kindنوع of inputورودی, a kindنوع of seedبذر.
275
667000
2000
یک ورودی اولیه یا هسته اولیه
11:21
You can use DNADNA origamiاریگامی for that.
276
669000
2000
که مثلا ممکن است از این اریگامی های DNA استفاده کنیم.
11:23
You can encodeرمزگذاری the numberعدد 32
277
671000
2000
شما می تونید مثلا عدد ۳۲ را
11:25
in the right-handدست راست sideسمت of a DNADNA origamiاریگامی,
278
673000
2000
در طرف راست یک اریگامی کد کنید
11:27
and when you addاضافه کردن those tilesکاشی that countشمردن,
279
675000
2000
و وقتی اون کاشی هایی که شمارش انجام میدهند را وصل می کنید،
11:29
they will startشروع کن to countشمردن -- they will readخواندن that 32
280
677000
3000
اینها یکی یکی شمارش می کنند تا به ۳۲ برسند،
11:32
and they'llآنها خواهند شد stop at 32.
281
680000
2000
و روی ۳۲ متوقف می شوند.
11:34
So, what we'veما هستیم doneانجام شده is we'veما هستیم figuredشکل گرفته out a way
282
682000
3000
یعنی ما توانسته ایم راهی پیدا کنیم که به
11:37
to have a molecularمولکولی programبرنامه know when to stop going.
283
685000
3000
یک برنامه ملکولی نشان بدهیم که چه موقع باید متوقف شود.
11:40
It knowsمی داند when to stop growingدر حال رشد because it can countشمردن.
284
688000
2000
این برنامه می تواند بفهمد که چه موقع باید متوقف بشود چون قادر به شمارش است.
11:42
It knowsمی داند how bigبزرگ it is.
285
690000
2000
یعنی می داند که چقدر رشد کرده است.
11:44
So, that answersپاسخ ها that sortمرتب سازی of first questionسوال I was talkingصحبت کردن about.
286
692000
3000
این یک قسمت از سوالی را که من در ابتدا پرسیدم جواب می دهد.
11:47
It doesn't tell us how babiesنوزادان do it, howeverبا این حال.
287
695000
3000
ولی ما هنوز نمی دانیم که یک نوزاد چطور این کار را انجام می دهد.
11:50
So now, we can use this countingبا احتساب to try and get at much biggerبزرگتر things
288
698000
4000
حالا ما می توانیم از این شمارش استفاده کنیم و چیزهای بزرگی بسازیم.
11:54
than DNADNA origamiاریگامی could otherwiseدر غیر این صورت.
289
702000
1000
که با اریگامی به تنهایی ممکن نبود.
11:55
Here'sاینجاست the DNADNA origamiاریگامی, and what we can do
290
703000
3000
این یک اریگامی DNA است و کاری که ما می توانیم بکنیم این است که
11:58
is we can writeنوشتن 32 on bothهر دو edgesلبه ها of the DNADNA origamiاریگامی,
291
706000
3000
عدد ۳۲ را روی هر دو لبه این اریگامی بنویسیم.
12:01
and we can now use our wateringآبیاری can
292
709000
2000
و حالا از آبپاش استفاده کنیم و
12:03
and waterاب with tilesکاشی, and we can startشروع کن growingدر حال رشد tilesکاشی off of that
293
711000
4000
و با کاشی این اریگامی را تغذیه کنیم و آن را رشد بدهیم
12:07
and createايجاد كردن a squareمربع.
294
715000
2000
و یک مربع به وجود بیاوریم
12:09
The counterشمارنده servesخدمت as a templateقالب
295
717000
3000
شمارنده ها به عنوان یک الگو
12:12
to fillپر کن in a squareمربع in the middleوسط of this thing.
296
720000
2000
برای ساخت و پر کردن یک مربع در وسط آن اریگامی استفاده می شوند.
12:14
So, what we'veما هستیم doneانجام شده is we'veما هستیم succeededموفق شدم
297
722000
1000
کاری که ما کردیم این است که ما موفق شدیم
12:15
in makingساخت something much biggerبزرگتر than a DNADNA origamiاریگامی
298
723000
3000
چیزی خیلی بزرگ تر از یک اریگامی DNA را
12:18
by combiningترکیب کردن DNADNA origamiاریگامی with tilesکاشی.
299
726000
3000
با ادغام اریگامی DNA با کاشی ها بسازیم.
12:21
And the neatشسته و رفته thing about it is, is that it's alsoهمچنین reprogrammableقابل برنامه ریزی.
300
729000
3000
و نکته جذاب این است که این دستگاه قابل برنامه ریزی مجدد است.
12:24
You can just changeتغییر دادن a coupleزن و شوهر of the DNADNA strandsرشته ها in this binaryدودویی representationنمایندگی
301
732000
4000
شما می توانید فقط یکی دو تا از رشته های DNA را تغییر بدهید
12:28
and you'llشما خواهید بود get 96 ratherنسبتا than 32.
302
736000
3000
و به جای ۳۲ به ۹۶ برسید.
12:31
And if you do that, the origami'sاریگامی the sameیکسان sizeاندازه,
303
739000
3000
اگر این کار را بکنید سایز اریگامی شما تغییر نمی کند،
12:34
but the resultingدر نتیجه squareمربع that you get is threeسه timesبار biggerبزرگتر.
304
742000
4000
ولی مربعی که از آن حاصل خواهد شد سه برابر بزرگتر خواهد بود.
12:39
So, this sortمرتب سازی of recapitulatesخلاصه می شود
305
747000
1000
این مساله به نوعی نشان دهنده
12:40
what I was tellingگفتن you about developmentتوسعه.
306
748000
2000
مسائلی که در مورد رشد مطرح کردم است.
12:42
You have a very sensitiveحساس computerکامپیوتر programبرنامه
307
750000
3000
شما یک برنامه کامپیوتری خیلی حساس دارید
12:45
where smallکوچک changesتغییرات -- singleتنها, tinyکوچک, little mutationsجهش --
308
753000
3000
که تغییرات کوچکی در آن حتی جهش های منفرد خیلی کوچک
12:48
can take something that madeساخته شده one sizeاندازه squareمربع
309
756000
2000
یک چیزی که یک مربع با یک سایز مشخص تولید می کرد
12:50
and make something very much biggerبزرگتر.
310
758000
3000
را تبدیل به یک چیزی که مربع خیلی بزرگتری می سازد می کند.
12:54
Now, this -- usingاستفاده كردن countingبا احتساب to computeمحاسبه کنید
311
762000
3000
استفاده از شمارش برای محاسبه
12:57
and buildساختن these kindsانواع of things
312
765000
2000
و ساختن این طور چیزی ها
12:59
by this kindنوع of developmentalتوسعه processروند
313
767000
2000
و این طور فرایندهای رشد
13:01
is something that alsoهمچنین has bearingیاتاقان on Craigکریگ Venter'sونتر questionسوال.
314
769000
4000
چیزی است که بر سوال گرگ ونتور هم تاثیر می گذارد.
13:05
So, you can askپرسیدن, how manyبسیاری DNADNA strandsرشته ها are requiredضروری
315
773000
2000
شما می توانید بپرسید چند قطعه DNA لازم است تا
13:07
to buildساختن a squareمربع of a givenداده شده sizeاندازه?
316
775000
2000
یک مربع با سایز مشخص ساخته بشود.
13:09
If we wanted to make a squareمربع of sizeاندازه 10, 100 or 1,000,
317
777000
5000
اگر ما بخواهیم یک مربع با اندازه ۱۰ یا ۱۰۰ یا ۱۰۰۰ بسازیم
13:14
if we used DNADNA origamiاریگامی aloneتنها,
318
782000
2000
اگر فقط از اریگامی DNA استفاده می کردیم
13:16
we would requireنیاز a numberعدد of DNADNA strandsرشته ها that's the squareمربع
319
784000
3000
مقدار DNA که نیاز داشتیم برابر مجذور
13:19
of the sizeاندازه of that squareمربع;
320
787000
2000
اندازه ضلع مربع بود
13:21
so we'dما می خواهیم need 100, 10,000 or a millionمیلیون DNADNA strandsرشته ها.
321
789000
2000
یعنی به ۱۰۰ یا ۱۰۰۰۰ یا ۱۰۰۰۰۰۰ رشته DNA نیاز داشتیم
13:23
That's really not affordableمقرون به صرفه.
322
791000
2000
و این مقدار آنقدر زیاد است که در عمل ناممکن است.
13:25
But if we use a little computationمحاسبات --
323
793000
2000
ولی اگر اندکی محاسبه وارد فرایند بکنیم
13:27
we use origamiاریگامی, plusبه علاوه some tilesکاشی that countشمردن --
324
795000
4000
یعنی اریگامی و کاشی های شمارشگر را با هم استفاده بکنیم
13:31
then we can get away with usingاستفاده كردن 100, 200 or 300 DNADNA strandsرشته ها.
325
799000
3000
می توانیم با ۱۰۰ دویست یا ۳۰۰ رشته DNA کار را انجام بدهیم.
13:34
And so we can exponentiallyنمایی reduceكاهش دادن the numberعدد of DNADNA strandsرشته ها we use,
326
802000
5000
یعنی ما می توانیم به این ترتیب به طور نمایی مقدار DNA مورد نیاز را کاهش بدهیم.
13:39
if we use countingبا احتساب, if we use a little bitبیت of computationمحاسبات.
327
807000
3000
فقط با شمارش - فقط با اندکی محاسبه.
13:42
And so computationمحاسبات is some very powerfulقدرتمند way
328
810000
3000
یعنی محاسبه ابزار قدرتمندی است که
13:45
to reduceكاهش دادن the numberعدد of moleculesمولکول ها you need to buildساختن something,
329
813000
3000
به ما اجازه می دهد تعداد ملکول مورد نیاز برای ساختن یک چیز را کاهش بدهیم.
13:48
to reduceكاهش دادن the sizeاندازه of the genomeژنوم that you're buildingساختمان.
330
816000
3000
یا به تعبیری سایز ژنوم را کاهش بدهیم.
13:51
And finallyسرانجام, I'm going to get back to that sortمرتب سازی of crazyدیوانه ideaاندیشه
331
819000
3000
در آخر می خواهم به آن ایده دیوانه وار
13:54
about computersکامپیوترها buildingساختمان computersکامپیوترها.
332
822000
2000
اینکه کامپیوتر ها بتوانند خودشان کامپیوتر های جدید بسازند برگردم.
13:56
If you look at the squareمربع that you buildساختن with the origamiاریگامی
333
824000
3000
اگر شما به این مربعی که با استفاده از اریگامی
13:59
and some countersشمارنده growingدر حال رشد off it,
334
827000
2000
و شمارنده هایی که در طرفینش رشد می کنند، ساخته ایم نگاه کنید،
14:01
the patternالگو that it has is exactlyدقیقا the patternالگو that you need
335
829000
3000
می بینید که طرحی که در آن به وجود آمده دقیقا همان طرحی است که
14:04
to make a memoryحافظه.
336
832000
1000
شما برای ساخته حافظه نیاز دارید.
14:05
So if you affixعلامت گذاری some wiresسیم ها and switchesسوئیچ ها to those tilesکاشی --
337
833000
3000
اگر شما بتوانید به این کاشی ها سیم و کلید وصل بکنید
14:08
ratherنسبتا than to the stapleاساسی strandsرشته ها, you affixعلامت گذاری them to the tilesکاشی --
338
836000
3000
یعنی به جای اینکه به منگنه ها سیم و کلید وصل کنید به کاشی ها وصل کنید
14:11
then they'llآنها خواهند شد self-assembleخودمجموعه the somewhatتاحدی complicatedبغرنج circuitsمدارها,
339
839000
3000
شما یک مدار نسبتا پیچیده که خود مرتب کننده هم هست ساخته اید.
14:14
the demultiplexerdemultiplexer circuitsمدارها, that you need to addressنشانی this memoryحافظه.
340
842000
3000
این در واقع مدار دی مالتی پلکسری است که برای آدرس دهی این حافظه به آن نیاز دارید.
14:17
So you can actuallyدر واقع make a complicatedبغرنج circuitمدار
341
845000
2000
یعنی شما یک مدار پیچیده را
14:19
usingاستفاده كردن a little bitبیت of computationمحاسبات.
342
847000
2000
با اندکی محاسبه ساخته اید.
14:21
It's a molecularمولکولی computerکامپیوتر buildingساختمان an electronicالکترونیکی computerکامپیوتر.
343
849000
3000
یعنی یک کامپیوتر ملکولی توانسته است یک کامپیوتر الکترونیک بسازد.
14:24
Now, you askپرسیدن me, how farدور have we gottenدریافت کردم down this pathمسیر?
344
852000
3000
حالا شما حتما می خواهید بپرسید ما در این راه چقدر پیش رفته ایم.
14:27
Experimentallyآزمایشگاهی, this is what we'veما هستیم doneانجام شده in the last yearسال.
345
855000
3000
عملا این چیزی است که ما تا حال توانسته ایم در آزمایشگاه در سال گذشته انجام بدهیم.
14:30
Here is a DNADNA origamiاریگامی rectangleمستطیل,
346
858000
2000
این یک مربع اریگامی DNA است.
14:33
and here are some tilesکاشی growingدر حال رشد from it.
347
861000
2000
و اینها هم تعدادی کاشی هستند که از آن رشد کرده اند.
14:35
And you can see how they countشمردن.
348
863000
2000
و می توانید ببینید که چطور شمارش انجام شده است.
14:37
One, two, threeسه, fourچهار, fiveپنج, sixشش, nineنه, 10, 11, 12, 17.
349
865000
12000
یک دو سه چهار شش نه ده یازده دوازده هفده
14:49
So it's got some errorsاشتباهات, but at leastکمترین it countsشمارش up.
350
877000
4000
یک کم خطا دارد ولی به هر حال به سمت بالا شماره می کند.
14:53
(Laughterخنده)
351
881000
1000
(خنده)
14:54
So, it turnsچرخش out we actuallyدر واقع had this ideaاندیشه nineنه yearsسالها agoپیش,
352
882000
3000
راستش ما از نه سال پیش این ایده ها را داشتیم
14:57
and that's about the time constantثابت for how long it takes
353
885000
3000
نه سال ثابت زمانی پیشرفت این طور کارها است.
15:00
to do these kindsانواع of things, so I think we madeساخته شده a lot of progressپیش رفتن.
354
888000
2000
نه سال ثابت زمانی پیشرفت این طور کارها است.
15:02
We'veما هستیم got ideasایده ها about how to fixثابت these errorsاشتباهات.
355
890000
2000
من فکر می کنم ما خیلی پیشرفت کرده ایم. ما راه حل هایی برای رفع این مشکلات داریم.
15:04
And I think in the nextبعد fiveپنج or 10 yearsسالها,
356
892000
2000
و من فکر می کنم که در پنج تا ده سال آینده
15:06
we'llخوب make the kindنوع of squaresمربع ها that I describedشرح داده شده
357
894000
2000
آن جور مربع هایی که صحبتش را کردیم را به دست میاریم.
15:08
and maybe even get to some of those self-assembledخودمختار circuitsمدارها.
358
896000
3000
و شاید بعضی از آن مدارهای خود مرتب کننده هم ساخته شده باشند.
15:11
So now, what do I want you to take away from this talk?
359
899000
4000
چیزی که من می خواهم شما از این صحبت ها برداشت کنید،
15:15
I want you to rememberیاد آوردن that
360
903000
2000
من دلم می خواهد که شما یادتون باشه که
15:17
to createايجاد كردن life'sزندگی very diverseمتنوع and complexپیچیده formsتشکیل می دهد,
361
905000
4000
برای ایجاد اشکال متنوع و گوناگون حیات
15:21
life usesاستفاده می کند computationمحاسبات to do that.
362
909000
2000
حیات از محاسبه استفاده می کند.
15:23
And the computationsمحاسبات that it usesاستفاده می کند, they're molecularمولکولی computationsمحاسبات,
363
911000
4000
این محاسبات محاسبات ملکولی هستند.
15:27
and in orderسفارش to understandفهمیدن this and get a better handleرسیدگی on it,
364
915000
2000
برای درک بهتر و دسترسی بهتر به اینها
15:29
as Feynmanفاینمن said, you know,
365
917000
2000
همانطور که فاینمن گفته است
15:31
we need to buildساختن something to understandفهمیدن it.
366
919000
2000
ما نیاز داریم که چیزی را خودمان بسازیم تا بتوانیم آن را درک کنیم.
15:33
And so we are going to use moleculesمولکول ها and refashionاصلاحات this thing,
367
921000
4000
برای همین ما سعی داریم ملکولها را استفاده کنیم
15:37
rebuildبازسازی everything from the bottomپایین up,
368
925000
2000
و این چیزها را از اول بسازیم
15:39
usingاستفاده كردن DNADNA in waysراه ها that natureطبیعت never intendedمورد نظر,
369
927000
3000
با استفاده از DNA به روشهایی که طبیعت هیچ وقت قصد آن را نداشته است.
15:42
usingاستفاده كردن DNADNA origamiاریگامی,
370
930000
2000
مثلا استفاده از اریگامی DNA
15:44
and DNADNA origamiاریگامی to seedبذر this algorithmicالگوریتمیک self-assemblyخودآموزی.
371
932000
3000
برای ایجاد هسته ای برای این الگوریتم های خود مرتب کننده.
15:47
You know, so this is all very coolسرد,
372
935000
2000
خوب اینها همه خیلی جالب هستند.
15:50
but what I'd like you to take from the talk,
373
938000
1000
ولی من دوست دارم شما
15:51
hopefullyخوشبختانه from some of those bigبزرگ questionsسوالات,
374
939000
2000
بعضی از این سوالات خیلی بزرگ را فراموش نکنید.
15:53
is that this molecularمولکولی programmingبرنامه نويسي isn't just about makingساخت gadgetsاسباب بازی ها.
375
941000
3000
این برنامه نویسی ملکولی فقط به درد ساختن ابزار و وسایل نمی خورد.
15:56
It's not just makingساخت about --
376
944000
2000
فقط به درد ساختن --
15:58
it's makingساخت self-assembledخودمختار cellسلول phonesتلفن ها and circuitsمدارها.
377
946000
2000
فقط به درد ساختن مثلا تلفن همراه هایی که خودشان خودشان را می سازند نمی خورد.
16:00
What it's really about is takingگرفتن computerکامپیوتر scienceعلوم پایه
378
948000
2000
فایده اصلی این است که شما می توانید با استفاده از علوم کامپیوتر
16:02
and looking at bigبزرگ questionsسوالات in a newجدید lightسبک,
379
950000
3000
به سوالات بزرگی که در زیست شناسی مطرح است
16:05
askingدرخواست newجدید versionsنسخه ها of those bigبزرگ questionsسوالات
380
953000
2000
با دید جدیدی نگاه کنید.
16:07
and tryingتلاش کن to understandفهمیدن how biologyزیست شناسی
381
955000
2000
و سعی کنید که بفهمید زیست شناسی چطور خیلی از این مساله ها را حل کرده است.
16:09
can make suchچنین amazingحیرت آور things. Thank you.
382
957000
2000
متشکرم
16:12
(Applauseتشویق و تمجید)
383
960000
7000
(تشویق)
Translated by Ali Moeeny
Reviewed by Hasan Moeeni

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com