ABOUT THE SPEAKER

Sara-Jane Dunn - Computational biologist
Sara-Jane Dunn is a scientist working at the interface between biology and computation, using mathematics and computational analysis to make sense of how living systems process information.

Why you should listen

Sara-Jane Dunn started her career as a mathematician, finding a niche in "mathematical biology" -- a field where mathematical models and simulations provide insights into the behavior and development of living systems. For Dunn, this research opened up new ways to explore old problems, from understanding how diseases spread to how cancer evolves. To this end, she created computational models of the gut that could be used to test hypotheses about the earliest stages of colorectal cancer.

At Microsoft Research, Dunn collaborates with experimenters in embryonic stem cell biology and seeks to uncover the biological program that governs how these unique cells are able to generate all of the different cell types of your adult body. This work could, in time, "unlock" biology and make cells programmable, which could fundamentally transform medicine, agriculture and even how we power the planet.

More profile about the speaker
Sara-Jane Dunn | Speaker | TED.com

TEDSummit 2019

Sara-Jane Dunn: The next software revolution: programming biological cells

사라-제인 던(Sara-Jane Dunn): 차세대 소프트웨어 혁명: 생물 세포 프로그래밍

Filmed: 2019-07-20

Readability: 5.2

1,706,478 views

여러분 몸을 이루는 세포는 컴퓨터 소프트웨어와 같이, 특정 시간에 특정 기능을 수행하도록 '프로그래밍'되어있습니다. 전산생물학자인 사라-제인 던은, 이 과정을 더 잘 이해하면 우리가 세포를 재프로그래밍할 수 있다고 말합니다. 최첨단 과학을 다루는 이 강연에서, 사라-제인 던은 자신의 팀이 진행 중인 배아줄기세포 연구를 소개합니다. 이 연구를 통해 우리는 생물을 움직이게 하는 생물학적 프로그램을 새롭게 이해하고, 의학, 농업, 에너지 산업 등을 변혁시킬 생체 소프트웨어를 개발할 수 있게 될 것입니다.

Sara-Jane Dunn - Computational biologist
Sara-Jane Dunn is a scientist working at the interface between biology and computation, using mathematics and computational analysis to make sense of how living systems process information. Full bio

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00:12

The second둘째 half절반 of the last century세기
was completely완전히 defined한정된

0

750

4509

지난 세기의 후반기는

단 하나의 기술혁명으로 대표됩니다.

00:17

by a technological기술적 인 revolution혁명:

1

5283

1999

바로 소프트웨어 혁명입니다.

00:19

the software소프트웨어 revolution혁명.

2

7306

1435

규소라는 물질에 전자를
프로그래밍하는 능력은

00:21

The ability능력 to program프로그램 electrons전자들
on a material자료 called전화 한 silicon규소

3

9313

4808

한때 우리가 상상도 하지 못했지만,

00:26

made만든 possible가능한 technologies기술,
companies회사들 and industries산업

4

14145

3073

지금은 세상의 작동 방식을
완전히 바꾸어 놓은

00:29

that were at one point포인트
unimaginable상상할 수 없는 to many많은 of us,

5

17242

3977

많은 기술과 산업,
회사들을 가능케 했습니다.

00:33

but which어느 have now fundamentally근본적으로 changed변경된
the way the world세계 works공장.

6

21243

3915

00:38

The first half절반 of this century세기, though그래도,

7

26158

1921

반면 이번 세기의 전반기에는

00:40

is going to be transformed변형 된
by a new새로운 software소프트웨어 revolution혁명:

8

28103

3978

또 다른 소프트웨어 혁명이
큰 변화를 가져올 겁니다.

00:44

the living생활 software소프트웨어 revolution혁명.

9

32105

2435

바로 생체 소프트웨어 혁명입니다.

00:46

And this will be powered강화 된 by the ability능력
to program프로그램 biochemistry생화학

10

34921

4050

이 혁명은 생체라는 물질을

생화학적으로 프로그래밍하는
능력에서 비롯될 겁니다.

00:50

on a material자료 called전화 한 biology생물학.

11

38995

2295

00:53

And doing so will enable가능하게하다 us to harness마구
the properties속성들 of biology생물학

12

41314

4141

그러면 우리는 생물학의 성과를 이용해

00:57

to generate일으키다 new새로운 kinds종류 of therapies치료법,

13

45479

2656

새로운 치료법을 개발하고,

01:00

to repair수리 damaged손상된 tissue조직,

14

48159

1868

손상된 생체 조직을 복구하며,

01:02

to reprogram다시 프로그램하다 faulty불완전한 cells세포들

15

50051

2725

결함 있는 세포를 재프로그래밍하거나,

01:04

or even build짓다 programmable프로그램 가능
operating운영중인 systems시스템 out of biochemistry생화학.

16

52800

4554

프로그래밍 가능한 생화학적 운영체제를
설계할 수도 있습니다.

01:10

If we can realize깨닫다 this --
and we do need to realize깨닫다 it --

17

58420

3573

우리가 이를 실현할 수 있다면,
또 반드시 실현해야겠지만,

01:14

its impact충격 will be so enormous거대한

18

62017

2162

기존의 소프트웨어 혁명이 빛바랠 만큼

01:16

that it will make the first
software소프트웨어 revolution혁명 pale창백한 in comparison비교.

19

64203

3877

굉장한 여파를 미칠 겁니다.

01:20

And that's because living생활 software소프트웨어
would transform변환 the entirety전체 of medicine의학,

20

68104

4234

생체 소프트웨어는 제약,
농업, 에너지 산업등

IT와 직접적인 연관성이 없는
수많은 분야에까지

01:24

agriculture농업 and energy에너지,

21

72362

1559

01:25

and these are sectors섹터 that dwarf난쟁이
those dominated지배적 인 by IT.

22

73945

3828

막대한 변화를
가져올 것이기 때문입니다.

프로그래밍 가능한
식물을 상상해 봅시다.

01:30

Imagine상상해 보라. programmable프로그램 가능 plants식물
that fix고치다 nitrogen질소 more effectively효과적으로

23

78812

4174

이 식물은 질소를
더 효과적으로 고정하고,

01:35

or resist견디다 emerging떠오르는 fungal곰팡이 pathogens병원균,

24

83010

2905

유행하는 곰팡이균에 저항하며,

01:37

or even programming프로그램 작성 crops작물
to be perennial다년생의 rather차라리 than annual일년생 식물

25

85939

3537

일 년에 한 번 대신
두 번씩 열매를 맺어

01:41

so you could double더블
your crop수확고 yields산출량 each마다 year년.

26

89500

2268

수확량을 두 배로 늘릴 수도 있습니다.

01:43

That would transform변환 agriculture농업

27

91792

2098

이는 농업의 양상을 완전히 바꾸어

01:45

and how we'll잘 keep our growing성장하는
and global글로벌 population인구 fed먹이는.

28

93914

4104

점점 증가하는 세계 인구의 식량 소비량을
충당할 수 있는 방법이 될 것입니다.

01:50

Or imagine상상하다 programmable프로그램 가능 immunity면제,

29

98794

2262

이번에는 프로그래밍 가능한
면역체계를 상상해봅시다.

01:53

designing설계 and harnessing활용 molecular분자 devices장치들
that guide안내서 your immune면역 system체계

30

101080

4238

분자 단위로 제작된 생화학적 도구들이
당신의 면역체계를 도와

01:57

to detect탐지하다, eradicate근절하다
or even prevent막다 disease질병.

31

105342

3830

질병을 감지하고, 제거하며,
또는 예방할 수도 있습니다.

02:01

This would transform변환 medicine의학

32

109196

1571

이는 의학의 양상을 완전히 바꾸어

02:02

and how we'll잘 keep our growing성장하는
and aging노화 population인구 healthy건강한.

33

110791

3489

점점 증가하고 고령화되는 세계 인구의
건강을 지킬 방법이 될 것입니다.

02:07

We already이미 have many많은 of the tools도구들
that will make living생활 software소프트웨어 a reality현실.

34

115501

4203

이미 생물 소프트웨어를 실현시킬 수 있는
많은 도구가 있습니다.

02:11

We can precisely정확하게 edit편집하다 genes유전자 with CRISPR위기.

35

119728

2347

CRISPR 기술을 통해
유전자를 정밀히 조작할 수 있고,

02:14

We can rewrite고쳐 쓰기 the genetic유전적인 code암호
one base베이스 at a time.

36

122099

3083

유전 부호를 개별 염기 수준에서
고쳐쓸 수 있으며,

02:17

We can even build짓다 functioning작동
synthetic인조 circuits회로들 out of DNADNA.

37

125206

4436

DNA로부터 실제 작동하는
합성 회로를 만들어낼 수도 있습니다.

02:22

But figuring생각하다 out how and when
to wield휘두르다 these tools도구들

38

130428

2469

하지만 이 도구들을 언제,
어떻게 사용해야 하는지는

02:24

is still a process방법 of trial시도 and error오류.

39

132921

2422

여전히 시행착오를 통해
배울 수밖에 없습니다.

02:27

It needs필요 deep깊은 expertise전문적 지식,
years연령 of specialization전문화.

40

135367

3660

이를 위해서는 높은 전문성과
다년간의 경험이 필요합니다.

02:31

And experimental실험적인 protocols프로토콜들
are difficult어려운 to discover발견하다

41

139051

3037

이 분야의 실험결과들은 찾아보기 힘들며

02:34

and all too often자주, difficult어려운 to reproduce낳다.

42

142112

2582

불행하게도 많은 경우
재현하기도 어렵습니다.

02:37

And, you know, we have a tendency경향
in biology생물학 to focus초점 a lot on the parts부분품,

43

145256

4473

게다가, 우리는 생물을 연구할 때
각각의 기관에만 너무 주의를 기울이곤 합니다.

02:41

but we all know that something like flying나는
wouldn't~ 않을거야. be understood이해 된

44

149753

3133

하지만 누구나 알듯이,
깃털만 따로 연구해서는

절대 새들이 나는 원리를
이해할 수 없습니다.

02:44

by only studying공부하는 feathers깃털.

45

152910

1339

02:46

So programming프로그램 작성 biology생물학 is not yet아직
as simple단순한 as programming프로그램 작성 your computer컴퓨터.

46

154846

4521

그래서 생체 프로그래밍은 아직 컴퓨터를
프로그래밍하는 것처럼 간단치 않습니다.

02:51

And then to make matters사안 worse보다 나쁜,

47

159391

1678

문제를 더 악화시키는 건,

02:53

living생활 systems시스템 largely크게 bear곰 no resemblance유사
to the engineered조작 된 systems시스템

48

161093

4010

여러분과 제가 매일
프로그래밍하는 기계적인 시스템이

02:57

that you and I program프로그램 every...마다 day.

49

165127

2096

생체 시스템과 별로
공통점이 없다는 겁니다.

02:59

In contrast대조 to engineered조작 된 systems시스템,
living생활 systems시스템 self-generate자체 생성,

50

167691

4111

기계적인 시스템과 다르게,
생체 시스템은 스스로 발생하고,

03:03

they self-organize자기 구성하다,

51

171826

1471

스스로 자신을 구성하며,

03:05

they operate조작하다 at molecular분자 scales저울.

52

173321

1687

분자단위에서 작동합니다.

03:07

And these molecular-level분자 수준 interactions상호 작용

53

175032

2136

또 이런 분자단위의 상호작용은

03:09

lead리드 generally일반적으로 to robust건장한
macro-scale매크로 스케일 output산출.

54

177192

3018

대개 뚜렷한 거시적인
결과를 만들어냅니다.

03:12

They can even self-repair자가 수리.

55

180234

2720

생체 시스템은 스스로를
복구할 수도 있습니다.

03:16

Consider중히 여기다, for example예,
the humble겸손한 household가정 plant식물,

56

184256

2994

예를 들어, 집에서 키우는 작은 식물,

03:19

like that one sat앉은
on your mantelpiece맨틀피스 at home

57

187274

2187

여러분이 자꾸만 물 주기를 잊어버리는

03:21

that you keep forgetting잊어 버리는 to water물.

58

189485

1787

그 화분을 생각해봅시다.

03:23

Every마다 day, despite무례 your neglect태만,
that plant식물 has to wake일어나 다 up

59

191749

3615

여러분이 알아차리지 못해도,
이 식물은 매일 잠에서 깨어

03:27

and figure그림 out how
to allocate할당하다 its resources자원.

60

195388

2747

자신의 자원을 어떻게
배분할지 결정해야 합니다.

03:30

Will it grow자라다, photosynthesize광합성하다,
produce생기게 하다 seeds씨앗, or flower꽃?

61

198159

3571

성장해야 할까요, 광합성해야 할까요,
아니면 씨앗을 만들거나 꽃을 피워야 할까요?

03:33

And that's a decision결정 that has to be made만든
at the level수평 of the whole완전한 organism유기체.

62

201754

3939

이 결정은 각 기관이 아니라
전체 개체 수준에서 이루어져야 합니다.

03:37

But a plant식물 doesn't have a brain뇌
to figure그림 all of that out.

63

205717

3481

하지만 식물에게는
결정을 내릴 뇌가 없기 때문에,

03:41

It has to make do
with the cells세포들 on its leaves이파리.

64

209222

2717

잎 세포만으로 문제를 해결해야 합니다.

03:43

They have to respond응창 성가 to the environment환경

65

211963

1903

잎 세포들은 환경에 반응해

03:45

and make the decisions결정들
that affect감정 the whole완전한 plant식물.

66

213890

2649

전체 개체에 영향을 미칠
결정을 내려야 합니다.

03:48

So somehow어쩐지 there must절대로 필요한 것 be a program프로그램
running달리는 inside내부 these cells세포들,

67

216563

3988

그러니 이 세포들에는
어떤 프로그램이 내장되어 있어,

03:52

a program프로그램 that responds응답하다
to input입력 signals신호들 and cues단서

68

220575

2727

입력되는 신호에 반응해

03:55

and shapes도형 what that cell세포 will do.

69

223326

1940

자신이 무엇을 할지
결정하는 것이 분명합니다.

03:57

And then those programs프로그램들 must절대로 필요한 것 operate조작하다
in a distributed분산 된 way

70

225679

3247

세포들이 서로 협동해
전체 개체를 키워내려면

04:00

across건너서 individual개인 cells세포들,

71

228950

1337

이 프로그램은

04:02

so that they can coordinate동등 어구
and that plant식물 can grow자라다 and flourish융성.

72

230311

4123

분산 방식으로 작동해야 합니다.

04:07

If we could understand알다
these biological생물학의 programs프로그램들,

73

235675

3316

이 생물학적 프로그램, 생물학적 연산을

04:11

if we could understand알다
biological생물학의 computation계산,

74

239015

3122

우리가 규명해낼 수 있다면

04:14

it would transform변환 our ability능력
to understand알다 how and why

75

242161

3937

세포들이 어떻게, 왜 어떤 일을 하는지

훨씬 잘 이해할 수 있을 겁니다.

04:18

cells세포들 do what they do.

76

246122

1546

04:20

Because, if we understood이해 된 these programs프로그램들,

77

248152

1987

생물학적 프로그램을 이해하면,

04:22

we could debug디버그 them when things go wrong잘못된.

78

250163

2133

무언가 문제가 생겼을 때
그걸 디버깅할 수 있습니다.

04:24

Or we could learn배우다 from them how to design디자인
the kind종류 of synthetic인조 circuits회로들

79

252320

4193

또는 이 프로그램들을 모방해
생체의 생화학적 연산능력을 온전히 활용하는

04:28

that truly진실로 exploit공적
the computational전산의 power힘 of biochemistry생화학.

80

256537

4474

합성 회로를 설계할수도 있을 겁니다.

04:34

My passion열정 about this idea생각
led me to a career직업 in research연구

81

262407

3018

이런 비전에 대한 열정이

저를 수학과 컴퓨터 과학, 생물학의 접점을
연구하도록 이끌었습니다.

04:37

at the interface인터페이스 of maths수학,
computer컴퓨터 science과학 and biology생물학.

82

265449

3631

04:41

And in my work, I focus초점 on the concept개념
of biology생물학 as computation계산.

83

269104

4726

저는 생물학을 컴퓨터 과학의
관점에서 바라봅니다.

04:46

And that means방법 asking질문
what do cells세포들 compute계산하다,

84

274334

3142

세포가 무엇을 연산하는지,

어떻게 생물학적 프로그램의 비밀을
밝혀낼 수 있을지 묻습니다.

04:49

and how can we uncover폭로하다
these biological생물학의 programs프로그램들?

85

277500

3517

04:53

And I started시작한 to ask청하다 these questions질문들
together함께 with some brilliant훌륭한 collaborators공동 작업자

86

281760

3757

캠브릿지 대학교에 있는
마이크로소프트 연구소의 동료들과 함께

04:57

at Microsoft마이크로 소프트 Research연구
and the University대학 of Cambridge케임브리지,

87

285541

2571

이 문제를 연구하기 시작했습니다.

05:00

where together함께 we wanted to understand알다

88

288136

2283

저희는 어떤 독특한 세포에 내장된

05:02

the biological생물학의 program프로그램
running달리는 inside내부 a unique독특한 type유형 of cell세포:

89

290443

4177

생체 프로그램을 이해하고자 했습니다.

05:06

an embryonic배아의 stem줄기 cell세포.

90

294644

1894

바로 배아줄기세포입니다.

05:09

These cells세포들 are unique독특한
because they're totally전적으로 na없음ïve~.

91

297136

3160

배아줄기세포는 아직 분화가 일어나지 않은
원시 상태라는 점에서 특별합니다.

05:12

They can become지다 anything they want:

92

300320

2168

이 세포는 자신이 원하는
어떤 세포로던 변할 수 있습니다.

05:14

a brain뇌 cell세포, a heart심장 cell세포,
a bone뼈 cell세포, a lung폐 cell세포,

93

302512

2565

뇌세포, 심장 세포, 뼈 세포, 간 세포,

05:17

any adult성인 cell세포 type유형.

94

305101

1897

분화를 마친 어떤 세포로든지요.

05:19

This na없음ïvety베티 (주), it sets세트 them apart떨어져서,

95

307022

1677

배아줄기세포를 구별 짓는 이 만능성은

05:20

but it also또한 ignited점화 된 the imagination상상력
of the scientific과학적 community커뮤니티,

96

308723

3001

과학계의 상상력에 불을 지폈습니다.

05:23

who realized깨달은, if we could
tap꼭지 into that potential가능성,

97

311748

3263

배아줄기세포의 잠재능력을
활용할 수 있다면

의학적으로 강력한 도구가
될 것이기 때문입니다.

05:27

we would have a powerful강한
tool수단 for medicine의학.

98

315035

2351

배아줄기세포가 어떤 세포로 분화할지

05:29

If we could figure그림 out
how these cells세포들 make the decision결정

99

317917

2621

05:32

to become지다 one cell세포 type유형 or another다른,

100

320562

2131

스스로 선택하는 과정을 밝혀내면

05:34

we might힘 be able할 수 있는 to harness마구 them

101

322717

1690

우리는 이 세포를 사용해

05:36

to generate일으키다 cells세포들 that we need
to repair수리 diseased병든 or damaged손상된 tissue조직.

102

324431

4553

감염되거나 손상된 조직 복구에 필요한
세포를 만들어낼 수 있을지도 모릅니다.

하지만 이런 비전을 실현시키는데는
몇 가지 문제가 존재합니다.

05:41

But realizing실현 that vision시력
is not without없이 its challenges도전,

103

329794

2930

05:44

not least가장 작은 because these particular특별한 cells세포들,

104

332748

2764

그 중 하나는, 배아줄기세포가

05:47

they emerge나타나다 just six육 days일
after conception임신.

105

335536

2829

수정 후 단 6일 후에
나타난다는 점입니다.

05:50

And then within이내에 a day or so, they're gone지나간.

106

338826

2055

그러고는 하루 이틀만에 사라져버립니다.

05:52

They have set세트 off down the different다른 paths경로들

107

340905

2057

이미 서로 다른 방향으로 분화를 시작해

05:54

that form형태 all the structures구조
and organs장기 of your adult성인 body신체.

108

342986

3050

성인의 몸을 구성하는 각종 기관들을
구성하기 시작한 것이죠.

05:59

But it turns회전 out that cell세포 fates운명
are a lot more plastic플라스틱

109

347770

3079

하지만 세포운명은
우리가 예상했던 것보다

더 가소적인 것으로 밝혀졌습니다.

06:02

than we might힘 have imagined상상 한.

110

350873

1413

06:04

About 13 years연령 ago...전에, some scientists과학자들
showed보여 주었다 something truly진실로 revolutionary혁명적 인.

111

352310

4321

13년 전 쯤에, 몇 명의 과학자들이
정말 놀라운 발견을 했습니다.

06:09

By inserting삽입 just a handful줌 of genes유전자
into an adult성인 cell세포,

112

357393

4346

약간의 유전자를 성인 세포,

06:13

like one of your skin피부 cells세포들,

113

361763

1764

예를 들어 여러분의
피부 세포에 삽입해서

06:15

you can transform변환 that cell세포
back to the na없음ïve~ state상태.

114

363551

3959

다시 원시 상태로
되돌릴 수 있다는 걸요.

06:19

And it's a process방법 that's actually사실은
known알려진 as "reprogramming재 프로그래밍,"

115

367534

3175

"재프로그래밍"으로 알려진
이 기전을 통해

06:22

and it allows허락하다 us to imagine상상하다
a kind종류 of stem줄기 cell세포 utopia유토피아,

116

370733

3359

줄기세포를 만병통치약으로 활용하는
미래를 상상해볼 수 있습니다.

06:26

the ability능력 to take a sample견본
of a patient's환자의 own개인적인 cells세포들,

117

374116

3641

환자의 세포를 채취해

분화 전의 원시 상태로 되돌려서

06:29

transform변환 them back to the na없음ïve~ state상태

118

377781

2360

06:32

and use those cells세포들 to make
whatever도대체 무엇이 that patient환자 might힘 need,

119

380165

3130

환자에게 필요한 세포라면 무엇이든,

06:35

whether인지 어떤지 it's brain뇌 cells세포들 or heart심장 cells세포들.

120

383319

2075

뇌세포든 심장 세포든
만들 수 있을 겁니다.

06:38

But over the last decade로사리오 염주 or so,

121

386541

1765

하지만 지난 10년간의
노력에도 불구하고,

06:40

figuring생각하다 out how to change변화 cell세포 fate운명,

122

388330

3044

세포 운명을 바꾸는 방법을 찾는 연구는

06:43

it's still a process방법 of trial시도 and error오류.

123

391398

2152

여전히 시행착오의 연속입니다.

06:45

Even in cases사례 where we've우리는 uncovered폭로 된
successful성공한 experimental실험적인 protocols프로토콜들,

124

393911

4508

성공적인 실험 방법을
찾아낼 때도 있지만,

그 숫자는 여전히 불충분하고,

06:50

they're still inefficient무능한,

125

398443

1467

06:51

and we lack결핍 a fundamental기본적인 understanding이해
of how and why they work.

126

399934

4238

우리는 그 방법들이 어떻게, 왜 좋은 결과를
가져오는지 잘 이해하지 못합니다.

06:56

If you figured문채 있는 out how to change변화
a stem줄기 cell세포 into a heart심장 cell세포,

127

404650

3005

줄기세포를 심장 세포로 분화시키는
방법을 찾아냈다고 해도,

06:59

that hasn't~하지 않았다. got any way of telling말함 you
how to change변화 a stem줄기 cell세포

128

407679

3089

그 발견은 줄기세포를 뇌세포로
분화시키는 방법에 대해서는

07:02

into a brain뇌 cell세포.

129

410792

1201

아무 것도 알려주지 않습니다.

07:04

So we wanted to understand알다
the biological생물학의 program프로그램

130

412633

2931

그러니까 우리는 배아줄기세포에 내장된

생물학적 프로그램을
이해하고 싶었습니다.

07:07

running달리는 inside내부 an embryonic배아의 stem줄기 cell세포,

131

415588

2447

07:10

and understanding이해 the computation계산
performed수행 한 by a living생활 system체계

132

418059

3506

생체 시스템이 수행하는
연산을 이해하려면,

07:13

starts시작하다 with asking질문
a devastatingly황폐하게 simple단순한 question문제:

133

421589

4253

먼저 정말 간단한 질문을
하나 던져야 합니다.

07:17

What is it that system체계 actually사실은 has to do?

134

425866

3356

그 시스템이 무엇을 해야 할까요?

07:21

Now, computer컴퓨터 science과학 actually사실은
has a set세트 of strategies전략들

135

429838

2850

컴퓨터 과 학에는 소프트웨어와
하드웨어가 무엇을 해야 하는지

07:24

for dealing취급 with what it is the software소프트웨어
and hardware하드웨어 are meant의미심장 한 to do.

136

432712

3827

규정하기 위한 여러 기술이 있습니다.

07:28

When you write쓰다 a program프로그램,
you code암호 a piece조각 of software소프트웨어,

137

436563

2660

어떤 프로그램을 작성할 때,
다시 말해 소프트웨어를 코딩할 때

07:31

you want that software소프트웨어 to run운영 correctly바르게.

138

439247

2000

우리는 그 소프트웨어가
올바르게 작동하기를 바랍니다.

07:33

You want performance공연, functionality기능성.

139

441271

1790

다양한 기능을 빠르게 수행하기 바라고,

07:35

You want to prevent막다 bugs버그.

140

443085

1217

버그가 없기를 바랍니다.

07:36

They can cost비용 you a lot.

141

444326

1308

버그는 큰 문제를 일으킬지도 모릅니다.

07:38

So when a developer개발자 writes씁니다 a program프로그램,

142

446168

1842

그래서 개발자가
프로그램을 작성할 때는,

07:40

they could write쓰다 down
a set세트 of specifications명세서.

143

448034

2270

여러 명시 사항을 기록해 둡니다.

07:42

These are what your program프로그램 should do.

144

450328

1871

이것이 바로 프로그램이
해야 할 일입니다.

07:44

Maybe it should compare비교
the size크기 of two numbers번호

145

452223

2268

두 숫자의 크기를
비교하는 일일 수도 있고,

07:46

or order주문 numbers번호 by increasing증가하는 size크기.

146

454515

1792

숫자들을 오름차순으로
정렬하는 일일 수도 있습니다.

07:49

Technology과학 기술 exists존재하다 that allows허락하다 us
automatically자동으로 to check검사

147

457037

4695

개발자에게는 프로그램이
자신의 명시 사항을 만족하는지,

07:53

whether인지 어떤지 our specifications명세서 are satisfied만족 한,

148

461756

2378

즉 해야 할 일을 잘 해내는지

07:56

whether인지 어떤지 that program프로그램
does what it should do.

149

464158

2633

자동으로 확인해 주는 기술이 있습니다.

07:59

And so our idea생각 was that in the same같은 way,

150

467266

2856

같은 맥락에서 저희는

실험실에서 얻는 관측 결과, 측정값들이

08:02

experimental실험적인 observations관측,
things we measure법안 in the lab랩,

151

470146

3068

08:05

they correspond배달 용품 용품 to specifications명세서
of what the biological생물학의 program프로그램 should do.

152

473238

5033

생체 프로그램이 무엇을 해야 하는지에 대한
명시 사항에 해당하는 것이라 생각했습니다.

08:10

So we just needed필요한 to figure그림 out a way

153

478769

1876

저희는 이 새로운 종류의 명시 사항을

08:12

to encode인코딩하다 this new새로운 type유형 of specification사양.

154

480669

3183

부호화하는 방법만 찾으면 되었습니다.

08:16

So let's say you've been busy바쁜 in the lab랩
and you've been measuring자질 your genes유전자

155

484594

3654

실험실에서 유전자들을
오랫동안 관찰해보니

08:20

and you've found녹이다 that if Gene유전자 A is active유효한,

156

488272

2436

유전자 A가 활성화되어 있을 때는,

08:22

then Gene유전자 B or Gene유전자 C seems~ 같다 to be active유효한.

157

490732

3388

유전자 B나 유전자 C도 활성상태에
있다는 걸 발견했다고 합시다.

08:26

We can write쓰다 that observation관측 down
as a mathematical매우 정확한 expression표현

158

494678

3582

그러면 이 관측 결과를
논리 언어를 사용해서

08:30

if we can use the language언어 of logic논리:

159

498284

2373

수학적 표현으로
옮겨 적을 수 있습니다.

08:33

If A, then B or C.

160

501125

2328

만약 A라면, B 또는 C이다.

08:36

Now, this is a very simple단순한 example예, OK.

161

504242

2454

물론 현실은 이만큼 간단하지 않습니다.

08:38

It's just to illustrate설명하다 the point포인트.

162

506720

1743

이 예시는 그저 설명을 위한 겁니다.

08:40

We can encode인코딩하다 truly진실로 rich풍부한 expressions표현

163

508487

2924

하지만 더 풍부한 논리 표현을 사용하면

서로 다른 여러 실험에서 검증된,

08:43

that actually사실은 capture포착 the behavior행동
of multiple배수 genes유전자 or proteins단백질 over time

164

511435

4153

복수 유전자와 단백질의 시간에 따른
행동을 부호화할 수 있습니다.

08:47

across건너서 multiple배수 different다른 experiments실험.

165

515612

2536

08:50

And so by translating번역 our observations관측

166

518521

2626

이렇게 관측 결과를

수학적 표현으로 바꾸면,

08:53

into mathematical매우 정확한 expression표현 in this way,

167

521171

1993

08:55

it becomes된다 possible가능한 to test테스트 whether인지 어떤지
or not those observations관측 can emerge나타나다

168

523188

5098

이 결과가 유전자 사이의
상호작용을 기술하는

특정 프로그램의 결과와 모순이
없는지 판별할 수 있습니다.

09:00

from a program프로그램 of genetic유전적인 interactions상호 작용.

169

528310

3054

09:04

And we developed개발 된 a tool수단 to do just this.

170

532063

2556

이 작업을 위한 도구를
저희가 개발했습니다.

09:06

We were able할 수 있는 to use this tool수단
to encode인코딩하다 observations관측

171

534643

2882

이 도구를 사용해 관측 결과를

수학적 표현으로 부호화하고,

09:09

as mathematical매우 정확한 expressions표현,

172

537549

1407

09:10

and then that tool수단 would allow허용하다 us
to uncover폭로하다 the genetic유전적인 program프로그램

173

538980

3610

부호화한 관측 결과를 모두 설명해주는

유전자 프로그램을
찾아낼 수 있었습니다.

09:14

that could explain설명 them all.

174

542614

1538

09:17

And we then apply대다 this approach접근

175

545481

2280

이후 저희는 같은 도구를 사용해

09:19

to uncover폭로하다 the genetic유전적인 program프로그램
running달리는 inside내부 embryonic배아의 stem줄기 cells세포들

176

547785

4083

배아줄기세포에 내장된
유전자 프로그램을 이해하고

09:23

to see if we could understand알다
how to induce유도하다 that na없음ïve~ state상태.

177

551892

4189

세포를 분화 전의 원시상태로
되돌리는 방법을 찾고자 했습니다.

09:28

And this tool수단 was actually사실은 built세워짐

178

556105

1952

이 도구는 사실

세계 곳곳에서 소프트웨어 검증을
위해 일상적으로 활용되는

09:30

on a solver해법 that's deployed배치 된
routinely일상적으로 around the world세계

179

558081

2652

솔버(풀이 프로그램)를
기초로 개발되었습니다.

09:32

for conventional전통적인 software소프트웨어 verification확인.

180

560757

2269

09:35

So we started시작한 with a set세트
of nearly거의 50 different다른 specifications명세서

181

563630

3691

배아줄기세포를 관찰하며 기록한

09:39

that we generated생성 된 from experimental실험적인
observations관측 of embryonic배아의 stem줄기 cells세포들.

182

567345

4506

50개에 달하는 명시 사항들을

09:43

And by encoding부호화 these
observations관측 in this tool수단,

183

571875

2636

이 도구를 사용해 부호화해서

09:46

we were able할 수 있는 to uncover폭로하다
the first molecular분자 program프로그램

184

574535

3185

그 모두를 설명할 수 있는
첫 번째 분자 프로그램을

09:49

that could explain설명 all of them.

185

577744

1961

찾아내는 데 성공했습니다.

09:52

Now, that's kind종류 of a feat위업
in and of itself그 자체, right?

186

580309

2513

이것 만으로도 충분히
큰 성과입니다, 그렇죠?

09:54

Being존재 able할 수 있는 to reconcile화해하다
all of these different다른 observations관측

187

582846

2902

서로 다른 수 많은 관측 결과에
빠짐없이 부합하는 가설을 찾는 작업은

09:57

is not the kind종류 of thing
you can do on the back of an envelope봉투,

188

585772

3067

결코 주먹구구식으로
이루어질 수 없습니다.

10:00

even if you have a really big큰 envelope봉투.

189

588863

2648

여러분 손가락이 아무리 많더라도요.

10:04

Because we've우리는 got
this kind종류 of understanding이해,

190

592190

2158

문제를 여기까지 해결했으니

10:06

we could go one step단계 further더욱이.

191

594372

1462

한 걸음 더 나가봅시다.

10:07

We could use this program프로그램 to predict예측하다
what this cell세포 might힘 do

192

595858

3371

밝혀진 유전자 프로그램을 바탕으로

아직 실험하지 않은 조건에서의
배아줄기세포의 행동을 예측하는 겁니다.

10:11

in conditions정황 we hadn't~하지 않았다 yet아직 tested테스트 한.

193

599253

2176

10:13

We could probe조사 the program프로그램 in silico실리코.

194

601453

2401

저희는 유전자 프로그램을
컴퓨터로 옮겨서

시뮬레이션 해보았습니다.

10:16

And so we did just that:

195

604735

1247

10:18

we generated생성 된 predictions예측
that we tested테스트 한 in the lab랩,

196

606006

3180

그 결과를 실험실에서
직접 검증해본 결과

10:21

and we found녹이다 that this program프로그램
was highly고도로 predictive예측적인.

197

609210

3032

저희가 찾아낸 프로그램의
예측은 매우 정확했습니다.

10:24

It told us how we could
accelerate가속하다 progress진행

198

612266

2625

이 프로그램은 세포의 역분화 과정을

10:26

back to the na없음ïve~ state상태
quickly빨리 and efficiently효율적으로.

199

614915

3060

손쉽게, 효과적으로 가속시키는
방법을 알려주었습니다.

10:29

It told us which어느 genes유전자
to target목표 to do that,

200

617999

2570

어떤 유전자를 표적으로 해야하는지,

10:32

which어느 genes유전자 might힘 even
hinder방해하는 사람 that process방법.

201

620593

2624

또 어떤 유전자가 역분화 과정을
저해할지도요.

10:35

We even found녹이다 the program프로그램 predicted예언 된
the order주문 in which어느 genes유전자 would switch스위치 on.

202

623241

4990

이 프로그램은 유전자들이
활성화 되는 순서도 예측해냈습니다.

10:40

So this approach접근 really allowed허용 된 us
to uncover폭로하다 the dynamics역학

203

628980

3140

저희의 접근 방식은 세포 활동의
숨겨진 작동 원리를

10:44

of what the cells세포들 are doing.

204

632144

2402

밝혀내는 데 아주 성공적이었습니다.

10:47

What we've우리는 developed개발 된, it's not a method방법
that's specific특유한 to stem줄기 cell세포 biology생물학.

205

635728

3642

이 방법은 줄기세포를 연구하는 데만
적용될 수 있는 것이 아닙니다.

10:51

Rather차라리, it allows허락하다 us to make sense감각
of the computation계산

206

639394

2684

더 범용적으로, 세포가 수행하는 연산을

10:54

being존재 carried운반 된 out by the cell세포

207

642102

1685

유전자 간 상호작용의 관점에서

10:55

in the context문맥 of genetic유전적인 interactions상호 작용.

208

643811

2831

이해하게 해주는 도구라
말할 수 있습니다.

10:58

So really, it's just one building건물 block블록.

209

646666

2288

어느 건물에나 쓰일 수 있는
벽돌인 셈입니다.

11:00

The field들 urgently급히 needs필요
to develop나타나게 하다 new새로운 approaches구혼

210

648978

2685

이 분야에는 새로운 접근 방식이
절실히 필요합니다.

11:03

to understand알다 biological생물학의
computation계산 more broadly대체로

211

651687

2695

생물학적 연산을 더 폭넓게,

DNA에서 세포 간 정보 교환에 이르는

11:06

and at different다른 levels수준,

212

654406

1367

11:07

from DNADNA right through...을 통하여
to the flow흐름 of information정보 between중에서 cells세포들.

213

655797

4129

다양한 수준에서 이해하기 위해서요.

11:11

Only this kind종류 of
transformative변형 적 understanding이해

214

659950

2797

이런 근본적인 이해가 뒷받침 되어야만

11:14

will enable가능하게하다 us to harness마구 biology생물학
in ways길 that are predictable예측할 수있는 and reliable신뢰할 수있는.

215

662771

4986

생물학을 안정적이고 예측 가능한
방식으로 활용할 수 있습니다.

아직 생체 프로그래밍을 위해서는,

11:21

But to program프로그램 biology생물학,
we will also또한 need to develop나타나게 하다

216

669029

3042

다른 도구와 언어도 개발되어야 합니다.

11:24

the kinds종류 of tools도구들 and languages언어

217

672095

1995

11:26

that allow허용하다 both양자 모두 experimentalists실험 주의자
and computational전산의 scientists과학자들

218

674114

3408

실험 생물학자와 컴퓨터 과학자 모두

11:29

to design디자인 biological생물학의 function기능

219

677546

2497

생물학적 기능을 설계하고

그것을 컴파일해 세포의 기계어,
즉 생화학적 정보로 바꿀 수 있어야만

11:32

and have those designs디자인 compile엮다 down
to the machine기계 code암호 of the cell세포,

220

680067

3505

11:35

its biochemistry생화학,

221

683596

1181

11:36

so that we could then
build짓다 those structures구조.

222

684801

2484

생체 프로그램을 작성할 수 있습니다.

11:39

Now, that's something akin유사
to a living생활 software소프트웨어 compiler컴파일러,

223

687309

3673

생체 소프트웨어 컴파일러라고
부를 만한 도구인데,

11:43

and I'm proud교만한 to be
part부품 of a team팀 at Microsoft마이크로 소프트

224

691006

2216

자랑스럽게도 제가 속한
마이크로소프트 팀에서

11:45

that's working일 to develop나타나게 하다 one.

225

693246

1652

개발 중에 있습니다.

11:47

Though그래도 to say it's a grand멋진 challenge도전
is kind종류 of an understatement과소 평가,

226

695366

3226

큰 도전이라는 표현으로도
부족할 만큼 어려운 과제이지만,

11:50

but if it's realized깨달은,

227

698616

1173

만약 실현된다면,

11:51

it would be the final결정적인 bridge다리
between중에서 software소프트웨어 and wetware웨어 하우스.

228

699813

3709

컴퓨터와 생체 소프트웨어 사이를 잇는
마지막 다리를 놓게 될 겁니다.

11:57

More broadly대체로, though그래도, programming프로그램 작성 biology생물학
is only going to be possible가능한

229

705006

3415

더 넓은 관점에서,
생체 프로그래밍이 가능하려면

12:00

if we can transform변환 the field들
into being존재 truly진실로 interdisciplinary학제 간.

230

708445

4279

이 분야에서 학문 간 교류가
원활히 이루어져야 합니다.

12:04

It needs필요 us to bridge다리
the physical물리적 인 and the life sciences과학,

231

712748

2952

물상 과학과 생명과학이 이어지고,

12:07

and scientists과학자들 from
each마다 of these disciplines분야

232

715724

2267

각각의 분야를 연구하는 과학자들이

12:10

need to be able할 수 있는 to work together함께
with common공유지 languages언어

233

718015

2731

공통의 언어를 갖고 함께 일하며

12:12

and to have shared공유 된 scientific과학적 questions질문들.

234

720770

2719

과학적 질문을 공유할 수
있어야 합니다.

12:16

In the long term기간, it's worth가치 remembering기억하는
that many많은 of the giant거대한 software소프트웨어 companies회사들

235

724757

3993

미래를 볼 때, 지금의
거대 소프트웨어 기업들과

12:20

and the technology과학 기술
that you and I work with every...마다 day

236

728774

2492

우리가 일상적으로 사용하는
첨단 기술들이

12:23

could hardly거의 have been imagined상상 한

237

731290

1503

실리콘 마이크로칩에 처음
프로그래밍을 시작했을 때는

12:24

at the time we first started시작한
programming프로그램 작성 on silicon규소 microchips마이크로 칩.

238

732817

3605

상상조차 하지 못했던 것들이었음을
기억할 필요가 있습니다.

12:28

And if we start스타트 now to think about
the potential가능성 for technology과학 기술

239

736446

3031

전산생물학이 연
기술 발전의 가능성에 대해

12:31

enabled사용 가능 by computational전산의 biology생물학,

240

739501

2426

지금부터 생각해본다면

그 미래를 실현시키기 위해

12:33

we'll잘 see some of the steps걸음
that we need to take along...을 따라서 the way

241

741951

2935

우리가 무엇을 해야할 지
알 수 있을 겁니다.

12:36

to make that a reality현실.

242

744910

1433

12:39

Now, there is the sobering냉정한 thought
that this kind종류 of technology과학 기술

243

747231

3082

한 가지 염려스러운 것은

이런 기술이 오남용될 수
있다는 점입니다.

12:42

could be open열다 to misuse오용.

244

750337

1777

12:44

If we're willing자발적인 to talk
about the potential가능성

245

752138

2163

프로그래밍 가능한 면역세포의

가능성에 대해 말하려면

12:46

for programming프로그램 작성 immune면역 cells세포들,

246

754325

1436

12:47

we should also또한 be thinking생각
about the potential가능성 of bacteria박테리아

247

755785

3188

동시에 면역 체계를
회피하도록 설계된 세균의

가능성에 대해서도 고려해보아야 합니다.

12:50

engineered조작 된 to evade피하다 them.

248

758997

1661

12:52

There might힘 be people willing자발적인 to do that.

249

760682

2087

그런 세균을 만드려는
사람이 있을지도 모릅니다.

12:55

Now, one reassuring안심시키다 thought in this

250

763506

1722

그나마 위안이 되는 것은,

12:57

is that -- well, less적게 so
for the scientists과학자들 --

251

765252

2289

과학자들에게는 별로
해당하지 않는 이야기지만,

12:59

is that biology생물학 is
a fragile깨지기 쉬운 thing to work with.

252

767565

3269

생물이 다루기 까다로운
대상이라는 점입니다.

13:02

So programming프로그램 작성 biology생물학
is not going to be something

253

770858

2412

그래서 생체 프로그래밍이

여러분 뒷마당에서
쉽게 할 수 있는 일은 아닙니다.

13:05

you'll너 be doing in your garden정원 shed흘리다.

254

773294

1848

13:07

But because we're at the outset시초 of this,

255

775642

2080

하지만 이 분야가 아직
시작 단계에 있기 때문에,

13:09

we can move움직임 forward앞으로
with our eyes눈 wide넓은 open열다.

256

777746

2583

우리는 경각심을 갖고 나아가야 합니다.

13:12

We can ask청하다 the difficult어려운
questions질문들 up front앞,

257

780353

2324

정면으로 힘든 질문을 던지고,

13:14

we can put in place장소
the necessary필요한 safeguards보호 장치

258

782701

3040

필요한 안전장치를 마련하며,

13:17

and, as part부품 of that,
we'll잘 have to think about our ethics윤리학.

259

785765

2797

그 일환으로 연구 윤리에 대해
고민해봐야 합니다.

13:20

We'll잘 have to think about putting퍼팅 bounds범위
on the implementation이행

260

788586

3172

어떤 생명 기능까지 설계해도 되는지

규제가 필요할지도 모릅니다.

13:23

of biological생물학의 function기능.

261

791782

1498

13:25

So as part부품 of this, research연구 in bioethics생명 윤리
will have to be a priority우선 순위.

262

793604

3715

이를 위해서는 생명윤리에 대한
연구가 우선되어야 합니다.

13:29

It can't be relegated강등 된 to second둘째 place장소

263

797343

2407

과학의 눈부신 발전 가능성에
마음을 뺏겨

13:31

in the excitement흥분
of scientific과학적 innovation혁신.

264

799774

2514

윤리가 뒷선으로 밀려서는 안 됩니다.

13:35

But the ultimate최고의 prize상,
the ultimate최고의 destination목적지 on this journey여행,

265

803154

3474

이 여정의 종점, 궁극적인 보상은

13:38

would be breakthrough돌파구 applications응용 프로그램
and breakthrough돌파구 industries산업

266

806652

3444

농업에서 의학, 에너지 산업, 재료공학,
심지어 컴퓨터 과학에 이르는

13:42

in areas지역 from agriculture농업 and medicine의학
to energy에너지 and materials기재

267

810120

3444

다양한 분야의 혁신적인 생산성 향상과

13:45

and even computing컴퓨팅 itself그 자체.

268

813588

2261

혁신적 응용 기술들이 될 겁니다.

언젠가는 지구 전체가

13:48

Imagine상상해 보라., one day we could be powering힘을주는
the planet행성 sustainably지속 가능하게

269

816490

3148

지속 가능한 친환경 에너지만으로
생활할지도 모릅니다.

13:51

on the ultimate최고의 green녹색 energy에너지

270

819662

1859

13:53

if we could mimic모방품 something
that plants식물 figured문채 있는 out millennia천년 ago...전에:

271

821545

3943

식물들이 수백만년 전부터 하던 것처럼

13:57

how to harness마구 the sun's태양의 energy에너지
with an efficiency능률 that is unparalleled견줄 나위 없는

272

825512

3771

기존의 태양광 패널과는
비교할 수 없는 효율로

태양에너지를 이용할 수 있다면요.

14:01

by our current흐름 solar태양 cells세포들.

273

829307

1856

14:03

If we understood이해 된 that program프로그램
of quantum양자 interactions상호 작용

274

831695

2601

식물이 태양광을 그렇게
효과적으로 흡수하는

14:06

that allow허용하다 plants식물 to absorb없애다
sunlight햇빛 so efficiently효율적으로,

275

834320

3264

양자 간 상호작용을 기술하는
프로그램을 찾아내면

14:09

we might힘 be able할 수 있는 to translate옮기다 that
into building건물 synthetic인조 DNADNA circuits회로들

276

837608

3944

그 프로그램을 바꿔 써,
차세대 태양광 전지의 재료가 되는 물질의

14:13

that offer제공 the material자료
for better solar태양 cells세포들.

277

841576

2913

DNA 합성 회로를 설계할 수
있을지도 모릅니다.

14:17

There are teams팀 and scientists과학자들 working일
on the fundamentals기본 사항 of this right now,

278

845349

3693

지금도 이 주제의 기초 연구를
진행 중인 과학자들이 있습니다.

14:21

so perhaps혹시 if it got the right attention주의
and the right investment투자,

279

849066

3243

적절한 지원과 투자가 뒷받침된다면

14:24

it could be realized깨달은 in 10 or 15 years연령.

280

852333

2280

10년에서 15년 내에
실현될 수도 있습니다.

14:27

So we are at the beginning처음
of a technological기술적 인 revolution혁명.

281

855457

3197

지금 우리는 한 기술 혁명의
시작점에 있습니다.

14:31

Understanding이해 this ancient고대의 type유형
of biological생물학의 computation계산

282

859067

3221

식물이 오래 전부터 수행해 온
생물학적 연산에 대한 이해는

14:34

is the critical결정적인 first step단계.

283

862312

2132

이 혁명의 아주 중요한 첫 단계입니다.

14:36

And if we can realize깨닫다 this,

284

864468

1317

이것이 실현된다면,

14:37

we would enter들어가다 in the era연대
of an operating운영중인 system체계

285

865809

2842

우리는 생체 소프트웨어를 구동하는

운영체제의 시대로 진입할 겁니다.

14:40

that runs뛰다 living생활 software소프트웨어.

286

868675

1905

14:42

Thank you very much.

287

870604

1166

감사합니다.

14:43

(Applause박수 갈채)

288

871794

2690

(박수)

Translated by Somyeong Kim
Reviewed by Jihyeon J. Kim

ABOUT THE SPEAKER

Sara-Jane Dunn - Computational biologist
Sara-Jane Dunn is a scientist working at the interface between biology and computation, using mathematics and computational analysis to make sense of how living systems process information.

Why you should listen

Sara-Jane Dunn started her career as a mathematician, finding a niche in "mathematical biology" -- a field where mathematical models and simulations provide insights into the behavior and development of living systems. For Dunn, this research opened up new ways to explore old problems, from understanding how diseases spread to how cancer evolves. To this end, she created computational models of the gut that could be used to test hypotheses about the earliest stages of colorectal cancer.

At Microsoft Research, Dunn collaborates with experimenters in embryonic stem cell biology and seeks to uncover the biological program that governs how these unique cells are able to generate all of the different cell types of your adult body. This work could, in time, "unlock" biology and make cells programmable, which could fundamentally transform medicine, agriculture and even how we power the planet.

More profile about the speaker
Sara-Jane Dunn | Speaker | TED.com

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사라-제인 던(Sara-Jane Dunn): 차세대 소프트웨어 혁명: 생물 세포 프로그래밍 | TED Talk | TED.com