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
TED2007

Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles

Paul Rothemund bỏ bùa với ADN

Filmed:
471,278 views

Paul Rothemund viết mã hiệu để điều khiển ADN tự sắp xếp thành hình một ngôi sao, một nụ cười, và nhiều hơn nữa. Chắc chắn đây là một trò ảo thuật, nhưng cũng là một màn biểu diễn của sự sắp xếp trong phạm vi nhỏ nhất -- ẩn chứa nhiều tiềm năng cho nghành sản xuất trong tương lai.
- 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.

00:26
There's an ancientxưa and universalphổ cập conceptkhái niệm that wordstừ ngữ have powerquyền lực,
0
1000
4000
Có một khái niệm xưa cũ và khá phổ biến rằng lời nói có sức mạnh,
00:30
that spellsphép thuật existhiện hữu, and that if we could only pronouncephát âm the right wordstừ ngữ,
1
5000
4000
rằng bùa mê có tồn tại, và nếu chúng ta nắm bắt được những từ ngữ linh thiên,
00:34
then -- whoooshwhooosh -- you know, an avalanchetuyết lở would come
2
9000
2000
thì bỗng nhiên...Và quý vị biết đó, một mảng tuyết lở sẽ đến
00:36
and wipelau out the hobbitsHobbit, right? So this is a very attractivehấp dẫn ideaý kiến
3
11000
5000
và tiêu diệt hết tất cả những con quỷ lùn, đúng không? Vậy thì đây là một ý tưởng hấp dẫn
00:41
because we're very lazylười biếng, like the sorcerer'scủa phù thủy apprenticengười học việc,
4
16000
2000
vì chúng ta lười biếng, như là người học nghề của thầy phù thủy,
00:43
or the world'scủa thế giới greatestvĩ đại nhất computermáy vi tính programmerlập trình viên.
5
18000
2000
hay là người lập trình viên vĩ đại nhất thế giới.
00:45
And so this ideaý kiến has a lot of tractionsự kéo with us.
6
20000
2000
Cho nên ý tưởng này có nhiều sức quyến rũ với chúng ta.
00:47
We love the ideaý kiến that wordstừ ngữ, when pronouncedphát âm --
7
22000
2000
Chúng ta thích thú với cái ý tưởng là những từ ngữ, khi phát âm --
00:49
they're just little more than purenguyên chất informationthông tin,
8
24000
2000
chúng chỉ là ít nhiều những thông tin thuần túy,
00:51
but they evokegợi lên some physicalvật lý actionhoạt động
9
26000
1000
nhưng lại có thể gợi lên một số hành động vật chất
00:53
in the realthực worldthế giới that helpsgiúp us do work.
10
28000
1000
trong thế giới thực để giúp chúng ta làm việc.
00:54
And so, of coursekhóa học, with lots of programmablelập trình được computersmáy vi tính
11
29000
3000
Dĩ nhiên, với rất nhiều máy ví tính có thể được lập trình
00:57
and robotsrobot around this is an easydễ dàng thing to picturehình ảnh.
12
32000
3000
và người máy ở chung quanh, đây là điều dễ có thể hình dung.
01:00
So how manynhiều of you know what I'm talkingđang nói about?
13
35000
2000
Vậy bao nhiêu người trong quý vị biết tôi đang đề cập về vấn đề gì?
01:02
RaiseNâng cao your right handtay. OK. How manynhiều of you
14
37000
1000
Hãy giơ lên tay phải của quý vị. Tốt. Vậy bao nhiêu người trong quý vị
01:03
don't know what I'm talkingđang nói about? RaiseNâng cao your left handtay.
15
38000
3000
không biết tôi đang đề cập về vấn đề gì? Hãy giơ lên tay trái của quý vị. Tốt.
01:06
So that's great. So that was too easydễ dàng.
16
41000
3000
Được rồi. Như vậy thật tuyệt vời. Đúng là quá dễ dàng.
01:09
You guys have very insecurekhông an toàn computersmáy vi tính, OK?
17
44000
3000
Quý vị có những máy vi tính không đáng tin cậy đúng không?
01:12
So now, the thing is that this is a differentkhác nhau kindloại of spellchính tả.
18
47000
5000
Nhưng trong trường hợp này lại là một bùa mê khác.
01:17
This is a computermáy vi tính programchương trình madethực hiện of zerosZero and onesnhững người.
19
52000
1000
Đây là một lập trình chỉ bao gồm những con số không và số một.
01:18
It can be pronouncedphát âm on a computermáy vi tính. It does something like this.
20
53000
3000
Nó có thể được thi hành trên máy tính...và hành động như thế này.
01:21
The importantquan trọng thing is we can writeviết it in a high-levelcấp độ cao languagengôn ngữ.
21
56000
2000
Điều quan trọng là chúng ta có thể viết nó bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao.
01:23
A computermáy vi tính magicianảo thuật gia can writeviết this thing.
22
58000
3000
Một nhà pháp sư vi tính có thể viết ngôn ngữ như vậy.
01:26
It can be compiledbiên soạn into this -- into zerosZero and onesnhững người --
23
61000
3000
Ngôn ngữ này có thể được biên dịch thành những con số không và số một
01:29
and pronouncedphát âm by a computermáy vi tính.
24
64000
1000
và được "thi hành" bằng máy tính.
01:30
And that's what makeslàm cho computersmáy vi tính powerfulquyền lực:
25
65000
1000
Và đó là lý do vì sao máy tính thật mạnh mẽ:
01:32
these high-levelcấp độ cao languagesngôn ngữ that can be compiledbiên soạn.
26
67000
2000
những ngôn ngữ lập trình cấp cao có thể được biên dịch.
01:34
And so, I'm here to tell you, you don't need a computermáy vi tính
27
69000
3000
Và vì vậy, tôi ở đây để nói với bạn rằng, bạn không cần một chiếc máy tính
01:37
to actuallythực ra have a spellchính tả. In factthực tế, what you can do
28
72000
3000
để thật sự có một bùa mê. Thực tế, điều mà quý vị có thể làm
01:40
at the molecularphân tử levelcấp độ is that if you encodemã hóa informationthông tin --
29
75000
3000
ở mức độ phân tử là nếu quý vị mã hóa thông tin --
01:43
you encodemã hóa a spellchính tả or programchương trình as moleculesphân tử --
30
78000
2000
quý vi mật mã hóa một bùa mê hay một lập trình thành nhiều phân tử --
01:46
then physicsvật lý can actuallythực ra directlytrực tiếp interpretgiải thích that informationthông tin
31
81000
3000
và rồi vật lý có thể trực tiếp giải mã những thông tin đó
01:49
and runchạy a programchương trình. That's what happensxảy ra in proteinsprotein.
32
84000
2000
và thi hành một lập trình. Đó là những gì xảy ra trong protein.
01:52
When this aminoamino acidaxit sequencetrình tự getsđược pronouncedphát âm as atomsnguyên tử,
33
87000
2000
Khi trình tự axit amin này được "thi hành" thành nguyên tử,
01:55
these little lettersbức thư are stickydính for eachmỗi other.
34
90000
2000
những chữ cái nhỏ bé này dính vào nhau.
01:57
It collapsessụp đổ into a three-dimensionalba chiều shapehình dạng that turnslượt it into
35
92000
3000
Nó xếp hình thành một dạng ba chiều và biến thành
02:00
a nanomachinenanomachine that actuallythực ra cutsvết cắt DNADNA.
36
95000
2000
một bộ máy nano có thể cắt xé ADN.
02:02
And the interestinghấp dẫn thing is that if you changethay đổi the sequencetrình tự,
37
97000
3000
Và điều thú vị là nếu quý vị thay đổi trình tự,
02:05
you changethay đổi the three-dimensionalba chiều foldinggấp lại.
38
100000
2000
quý vị thay đổi sự sắp xếp dạng ba chiều.
02:07
You get now a DNADNA staplerbấm kim insteadthay thế. These are the kindloại of
39
102000
3000
Bây giờ quý vị có một cái bấm ADN. Đây là những loại
02:10
molecularphân tử programschương trình that we want to be ablecó thể to writeviết,
40
105000
2000
chương trình phân tử mà chúng ta muốn có khả năng lập trình,
02:12
but the problemvấn đề is, we don't know the machinemáy móc languagengôn ngữ of
41
107000
2000
nhưng vấn đề là chúng ta không biết ngôn ngữ của bộ máy
02:14
proteinsprotein. We don't have a compilertrình biên dịch for proteinsprotein.
42
109000
2000
protein; chúng ta không có phần mềm biên dịch cho protein.
02:17
So I've joinedgia nhập a growingphát triển bandban nhạc of people that try to make
43
112000
2000
Vì vậy, tôi đã gia nhập một nhóm người đang cố gắng
02:19
molecularphân tử spellsphép thuật usingsử dụng DNADNA. We use DNADNA because it's cheapergiá rẻ hơn.
44
114000
3000
tạo ra những "bùa mê" phân tử từ ADN. Chúng ta dùng ADN vì nó rẻ hơn.
02:23
It's easierdễ dàng hơn to handlexử lý. It's something that we understandhiểu không really well.
45
118000
2000
Nó dễ sử dụng hơn. Nó là một cái gì đó chúng ta hiểu rất tường tận.
02:25
We understandhiểu không it so well, in factthực tế, that we think we can actuallythực ra writeviết
46
120000
4000
Chúng ta hiểu nó quá tường tận đến nổi chúng ta chắc chắn có thể viết
02:29
programminglập trình languagesngôn ngữ for DNADNA and have molecularphân tử compilerstrình biên dịch.
47
124000
3000
những ngôn ngữ lập trình cho ADN và có những phần mềm biên dịch phân tử.
02:32
So then, we think we can do that. And my first questioncâu hỏi doing this --
48
127000
4000
Vị vậy chúng tôi nghĩ rằng có thể làm thế. Và khi thực hiện điều này, câu hỏi đầu tiên của tôi là --
02:36
or one of my questionscâu hỏi doing this -- was how can you make
49
131000
1000
hay một trong những câu hỏi là: Làm sao chúng ta có thể tạo
02:38
an arbitrarytùy tiện shapehình dạng or patternmẫu out of DNADNA? And I decidedquyết định to use
50
133000
3000
nên một hình dạng tùy ý hay một kiểu mẫu từ ADN? Và tôi đã quyết định sử dụng
02:41
a typekiểu of DNADNA origamiOrigami, where you take a long strandStrand of DNADNA
51
136000
3000
một loại xếp hình ADN bắt đầu từ một chuỗi hạt ADN dài,
02:44
and foldgập lại it into whateverbất cứ điều gì shapehình dạng or patternmẫu you mightcó thể want.
52
139000
3000
và xếp nó vào bất kỳ hình dạng hay kiểu mẫu nào tôi muốn.
02:47
So here'sđây là a shapehình dạng. I actuallythực ra spentđã bỏ ra about a yearnăm in my home,
53
142000
3000
Và đây là một hình. Tôi đã bỏ ra một năm ở nhà,
02:50
in my underwearđồ lót, codingmã hóa, like LinusLinus [TorvaldsTorvalds], in that picturehình ảnh before.
54
145000
3000
trong quần lót và mã hóa, như Linus [Torvalds] trong bức ảnh đó trước kia.
02:54
And this programchương trình takes a shapehình dạng, spitsspits out 250 DNADNA sequencestrình tự.
55
149000
3000
Và chương trình này có thể biến đổi từ bất cứ hình dạng nào thành 250 trình tự ADN.
02:57
These shortngắn DNADNA sequencestrình tự are what are going to foldgập lại the long strandStrand
56
152000
3000
Những trình tự ADN ngắn ngủi này có chức năng sắp xếp một chuỗi dài
03:00
into this shapehình dạng that we want to make. So you sendgửi an e-maile-mail
57
155000
3000
thành bất cứ hình dạng nào chúng ta muốn. Vì vậy khi bạn gửi một bức điện thư
03:03
with these sequencestrình tự in it to a companyCông ty, and what it does --
58
158000
3000
với những trình tự như thế này đến một công ty, và chuyện gì sẽ xảy ra --
03:07
the companyCông ty pronouncespronounces them on a DNADNA synthesizerTổng hợp.
59
162000
1000
công ty này "thi hành" chúng trên máy tổng hợp ADN.
03:09
It's a machinemáy móc about the sizekích thước of a photocopierPhotocopy. And what happensxảy ra is,
60
164000
3000
Đó là một cái máy với kích cỡ của một cái máy photo. Và chuyện xảy ra sẽ như sau:
03:12
they take your e-maile-mail and everymỗi letterlá thư in your e-maile-mail,
61
167000
2000
Họ dùng bức điện thư của quý vị và tất cả những chữ cái trong đó,
03:14
they replacethay thế with 30-atom-nguyên tử clustercụm -- one for eachmỗi letterlá thư,
62
169000
3000
và thay thế vào đó một cụm gồm 30 nguyên tử, mỗi cụm cho một chữ cái,
03:17
A, T, C, and G in DNADNA. They stringchuỗi them up in the right sequencetrình tự,
63
172000
3000
A, T, C, và G trong ADN. Họ xâu chúng lại theo đúng trình tự,
03:21
and then they sendgửi them back to you viathông qua FedExFedEx.
64
176000
1000
và họ gởi lại quý vị qua FedEx.
03:23
So you get 250 of these in the mailthư in little tubesống.
65
178000
1000
Quý vị có 250 bức điện thư như vậy, chứa đựng trong những khối nhỏ.
03:25
I mixpha trộn them togethercùng với nhau, addthêm vào a little bitbit of saltMuối waterNước,
66
180000
3000
Tôi pha trộn chúng, thêm vào một ít nước muối,
03:28
and then addthêm vào this long strandStrand I was tellingnói you about,
67
183000
2000
và thêm vào một chuỗi ADN dài mà tôi đã đề cập trước đó,
03:30
that I've stolenăn cắp from a virusvirus. And then what happensxảy ra is,
68
185000
2000
chuỗi ADN mà tôi đã lấy từ một con vi rút. Và chuyện sẽ xảy ra tiếp theo là như sau:
03:33
you heatnhiệt this wholetoàn thể thing up to about boilingsôi. You coolmát mẻ it down
69
188000
3000
Quý vị đun nóng sự pha trộn này lên. Sau đó quý vị để cho nó nguội lại
03:37
to roomphòng temperaturenhiệt độ, and as you do,
70
192000
1000
trong nhiệt độ phòng, và khi làm như vậy,
03:38
what happensxảy ra is those shortngắn strandssợi, they do the followingtiếp theo thing:
71
193000
2000
mỗi chuỗi ADN ngắn đó
03:41
eachmỗi one of them bindsliên kết that long strandStrand in one placeđịa điểm,
72
196000
3000
sẽ kết hợp với chuỗi ADN dài ở một điểm,
03:44
and then has a secondthứ hai halfmột nửa that bindsliên kết that long strandStrand
73
199000
2000
và chuỗi ADN ngắn bổ sung sẽ kết hợp với chuỗi ADN dài
03:47
in a distantxa xôi placeđịa điểm, and bringsmang lại those two partscác bộ phận of the long strandStrand
74
202000
3000
ở một nơi nào khác xa hơn, và hai phần này ở chuỗi ADN dài sẽ kết
03:50
closegần togethercùng với nhau so that they stickgậy togethercùng với nhau.
75
205000
2000
lại cho đến khi chúng dính vào nhau.
03:52
And so the netmạng lưới effecthiệu ứng of all 250 of these strandssợi is to foldgập lại
76
207000
3000
Và kết quả của tất cả 250 sợi chuỗi này là gấp nếp
03:55
the long strandStrand into the shapehình dạng that you're looking for.
77
210000
4000
sợi chuỗi dài thành một hình dạng mà quý vị muốn;
03:59
It'llNó sẽ approximategần đúng that shapehình dạng. We do this for realthực in the testthử nghiệm tubeống.
78
214000
3000
nó sẽ gần giống với hình đó. Chúng tôi làm như vậy trong ống thí nghiệm.
04:02
In eachmỗi little droprơi vãi of waterNước you get 50 billiontỷ of these guys.
79
217000
3000
Trong mỗi giọt nước, quý vị có 50 tỉ hình dạng như vậy.
04:05
You can look with a microscopekính hiển vi and see them on a surfacebề mặt.
80
220000
2000
Quý vị có thể dùng kính hiển vi và nhìn thấy chúng trên bề mặt.
04:08
And the neatkhéo léo thing is that if you changethay đổi the sequencetrình tự
81
223000
1000
Điều thú vị là nếu quý vị thay đổi trình tự ADN
04:09
and changethay đổi the spellchính tả, you just changethay đổi the sequencetrình tự of the stapleskim bấm.
82
224000
4000
và thay đổi bùa mê, quý vị thay đổi trình tự của cái máy bấm.
04:13
You can make a moleculephân tử that looksnhìn like this, and, you know,
83
228000
3000
Quý vị có thể tạo ra một phân tử như vậy, và quý vị biết đó,
04:16
he likesthích to hangtreo out with his buddiesbạn bè, right.
84
231000
2000
nó thích ở gần những thực thể tương tự
04:19
And a lot of them are actuallythực ra prettyđẹp good.
85
234000
1000
Và chúng có thể làm điều này rất tốt.
04:21
If you changethay đổi the spellchính tả again, you changethay đổi the sequencetrình tự again.
86
236000
2000
Nếu quý vị thay đổi bùa mê lần nữa, quý vị lại thay đổi trình tự ADN.
04:23
You get really nicetốt đẹp 130 nanometernanometer triangleshình tam giác. If you do it again,
87
238000
4000
Một lần quý vị có thể tạo ra những hình tam giác cỡ 130 nanometer. Lần sau,
04:27
you can get arbitrarytùy tiện patternsmẫu. So on a rectanglehình chữ nhật
88
242000
3000
quý vị có thể có bất cứ một kiểu mẫu nào. Như vậy trên một hình chữ nhật,
04:30
you can paintSơn patternsmẫu of NorthBắc and SouthNam AmericaAmerica, or the wordstừ ngữ, "DNADNA."
89
245000
5000
quý vị có thể sơn lên bản đồ của Bắc và Nam Mỹ, hay các chữ "ADN."
04:35
So that's DNADNA origamiOrigami. That's one way. There are manynhiều wayscách
90
250000
4000
Như vậy là ADN xếp hình đấy. Đó là một cách. Có nhiều cách khác
04:39
of castingđúc molecularphân tử spellsphép thuật usingsử dụng DNADNA.
91
254000
3000
để bỏ bùa phân tử dùng ADN.
04:42
What we really want to do in the endkết thúc is learnhọc hỏi how to programchương trình
92
257000
3000
Điều mà chúng tôi muốn đạt được cuối cùng là học phương pháp để lập trình
04:45
self-assemblytự lắp ráp so that we can buildxây dựng anything, right?
93
260000
3000
sự tự sắp xếp để chúng ta có thể chế tạo ra bất cứ mọi thứ.
04:48
We want to be ablecó thể to buildxây dựng technologicaltínhór แทน użyciu แห่ง แทน แทน แทน ustaw artifactshiện vật
94
263000
2000
Chúng tôi muốn có khả năng để tạo ra những sản phẩm công nghệ
04:50
that are maybe good for the worldthế giới. We want to learnhọc hỏi
95
265000
2000
có thể giúp ích cho cả thế giới. Chúng tôi muốn học
04:52
how to buildxây dựng biologicalsinh học artifactshiện vật, like people and whalescá voi and treescây.
96
267000
4000
phương pháp để xây dựng những công trình sinh học, như con người, cá voi và cây cối.
04:57
And if it's the casetrường hợp that we can reachchạm tới that levelcấp độ of complexityphức tạp,
97
272000
2000
Và nếu đây là trường hợp mà chúng ta có thể đạt tới mức độ phức tạp như vậy,
04:59
if our abilitycó khả năng to programchương trình moleculesphân tử getsđược to be that good,
98
274000
3000
nếu khả năng lập trình phân tử của chúng ta có thể cao siêu đến thế,
05:03
then that will trulythực sự be magicma thuật. Thank you very much.
99
278000
3000
thì quả thật là điều kỳ diệu. Cám ơn quý vị rất nhiều.
05:06
(ApplauseVỗ tay)
100
281000
1000
(Vỗ tay)
Translated by Cathy Van Tran
Reviewed by Duc Nguyen

▲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