पिछली शताब्दी का दूसरा भाग पूरी तरह से परिभाषित किया गया था
तकनीकी क्रांति द्वारा:
सॉफ्टवेयर क्रांति।
इलेक्ट्रॉनों को प्रोग्राम करने की क्षमता सिलिकॉन नामक सामग्री पर
संभव प्रौद्योगिकियों , कंपनियों और उद्योगों
वह एक बिंदु पर थे हम में से कई के लिए अकल्पनीय,
लेकिन जो अब मौलिक रूप से बदल चुके हैं जिस तरह से दुनिया काम करती है।
इस सदी की पहली छमाही, हालांकि,
रूपांतरित होने जा रहा है एक नई सॉफ्टवेयर क्रांति द्वारा:
जीवित सॉफ्टवेयर क्रांति।
और यह क्षमता से संचालित होगा जैव रसायन के लिए कार्यक्रम
जीव विज्ञान नामक सामग्री पर।
और ऐसा करने से हम खुद को सक्षम बना पाएंगे जीव विज्ञान के गुण
नए प्रकार की चिकित्सा उत्पन्न करने के लिए,
क्षतिग्रस्त ऊतक की मरम्मत के लिए,
दोषपूर्ण कोशिकाओं को पुन: उत्पन्न करने के लिए
या प्रोग्राम बनाने योग्य भी जैव रसायन से बाहर ऑपरेटिंग सिस्टम।
अगर हम यह महसूस कर सकते हैं - और हमें इसे महसूस करने की आवश्यकता है -
इसका प्रभाव इतना बढ़ जाएगा
यह पहला बना देगा तुलना में सॉफ्टवेयर क्रांति पीला।
और ऐसा इसलिए है क्योंकि जीवित सॉफ्टवेयर चिकित्सा की संपूर्णता को बदल देगा,
कृषि और ऊर्जा,
और ये ऐसे क्षेत्र हैं जो बौने हैं उन पर यह हावी है।
प्रोग्राम कीये पौधों के बारे मे सोचो जो नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से ठीक करता है
या उभरते कवक रोगजनकों का विरोध करें,
या यहां तक कि फसलों की प्रोग्रामिंग वार्षिक के बजाय बारहमासी होना
तो आप दोगुना कर सकते हैं आपकी फसल की पैदावार हर साल होती है।
वह कृषि को बदल देगा
और हम अपने विकास को कैसे बनाए रखेंगे और वैश्विक आबादी को खिलाया गया।
या प्रोग्राम करने योग्य प्रतिरक्षा की कल्पना करें,
आणविक उपकरणों का डिजाइन और दोहन जो आपकी प्रतिरक्षा प्रणाली का मार्गदर्शन करता है
पता लगाना, मिटाना या यहां तक कि बीमारी को रोकने के।
इससे दवाई बदल जाएगी
और हम अपने विकास को कैसे बनाए रखेंगे और उम्र बढ़ने की आबादी स्वस्थ।
हमारे पास पहले से कई उपकरण हैं जो जीवित सॉफ्टवेयर को एक वास्तविकता बना देगा।
हम CRISPR के साथ जीन को ठीक से संपादित कर सकते हैं।
हम आनुवंशिक कोड को फिर से लिख सकते हैं एक समय में एक आधार।
हम कामकाज का निर्माण भी कर सकते हैं डीएनए से बाहर सिंथेटिक सर्किट।
लेकिन कैसे और कब का पता लगाना इन उपकरणों को फिराना है
अभी भी परीक्षण और त्रुटि की एक प्रक्रिया है।
इसके लिए गहरी विशेषज्ञता चाहिए, विशेषज्ञता के वर्ष।
और प्रायोगिक प्रोटोकॉल को खोजने के लिए मुश्किल है
और सभी अक्सर, पुन: उत्पन्न करने के लिए मुश्किल।
हमारी बायोलॉजी में एक प्रवृत्ति है जो भागों पर बहुत कुछ ध्यान केंद्रित करती है,
लेकिन हम सभी जानते हैं कि उड़ने वाली कुछ चीज़ों को समझ नहीं पाएगा
पंखों का अध्ययन करके
इसलिए प्रोग्रामिंग जीवविज्ञान अभी तक आपके कंप्यूटर को प्रोग्रामिंग के रूप में सरल नहीं है।
और फिर मामले को बदतर बनाने के लिए,
जीवित प्रणाली काफी हद तक कोई समानता नहीं रखती है इंजीनियर प्रणालियों के लिए
आप और मैं हर दिन कार्यक्रम करते हैं।
इंजीनियर प्रणालियों के विपरीत, जीवित प्रणाली स्व-उत्पन्न,
वे स्वयं को संगठित करते हैं,
वे आणविक पैमानों पर काम करते हैं।
और ये आणविक स्तर की बातचीत
आम तौर पर मजबूत करने के लिए नेतृत्व स्थूल पैमाने पर उत्पादन।
वे स्व-मरम्मत भी कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए विचार करें, विनम्र घरेलू संयंत्र,
जैसे कि घर पर अपने अऋगीठी के चारों ओर की लकड़ी की बनावट पर बैठ गया
कि आप पानी को भूल जाते हैं |
हर दिन, आपकी उपेक्षा के बावजूद, उस संयंत्र को जागृत करना होगा
और अपने संसाधनों को आवंटित करने के लिए पता करें।
क्या यह बढ़ेगा, प्रकाश संश्लेषण, बीज या फूल का उत्पादन होगा?
और यह एक ऐसा निर्णय है जिसे पूरे जीव के स्तर पर बनाया जाना है।
एक संयंत्र में उस मस्नुैत के पास नहीं है जो कि सभी को समझने के लिए।
इसे अपने पत्तियों पर कोशिकाओं के साथ करना है।
उन्हें पर्यावरण पर प्रतिक्रिया देनी होगी
और निर्णय लेते हैं जो पूरे पौधे को प्रभावित करता है।
तो किसी तरह एक कार्यक्रम होना चाहिए इन कोशिकाओं के अंदर चल रहा है,
एक प्रोग्राम जो जवाब देता है इनपुट संकेतों और संकेतों के लिए
और आकार जो सेल करेगा।
और फिर उन कार्यक्रमों को संचालित करना होगा एक वितरित तरीके से
व्यक्तिगत कोशिकाओं के पार,
ताकि वे समन्वय कर सकें और वह पौधा विकसित और पनप सकता है।
अगर हम समझ सके ये जैविक कार्यक्रम,
अगर हम समझ सके जैविक अभिकलन,
यह हमारी क्षमता को बदल देगा कैसे और क्यों समझने के लिए
कोशिकाएं वही करती हैं जो वे करते हैं।
क्योंकि, अगर हम इन कार्यक्रमों को समझते हैं,
जब चीजें गलत होती हैं तो हम उन्हें डिबेट कर सकते हैं
या हम उनसे सीख सकते हैं कि कैसे डिजाइन किया जाए सिंथेटिक सर्किट की तरह
यह वास्तव में शोषण है जैव रसायन की कम्प्यूटेशनल शक्ति।
इस विचार के बारे में मेरा जुनून मुझे अनुसंधान में एक कैरियर के लिए प्रेरित किया
गणित के इंटरफ़ेस पर, कंप्यूटर विज्ञान और जीव विज्ञान।
अपने काम में, मैं अवधारणा पर ध्यान केंद्रित करता हूं जीवविज्ञान की गणना में
और इसका मतलब है कि पूछना कोशिकाएं क्या गणना करती हैं,
और हम कैसे उजागर कर सकते हैं ये जैविक कार्यक्रम?
और मैंने ये सवाल पूछना शुरू कर दिया कुछ शानदार सहयोगियों के साथ
Microsoft अनुसंधान में और कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय,
जहां एक साथ हम समझना चाहते थे
जैविक कार्यक्रम सेल के एक अद्वितीय प्रकार के अंदर चल रहा है:
एक भ्रूण स्टेम सेल।
ये सेल अद्वितीय हैं क्योंकि वे पूरी तरह से भोले हैं।
वे अपनी इच्छानुसार कुछ भी बन सकते हैं:
एक मस्तिष्क सेल, एक हृदय सेल , एक हड्डी सेल, एक फेफड़े के सेल,
कोई वयस्क सेल प्रकार
यह नाविक, यह उन्हें अलग करता है,
लेकिन यह वैज्ञानिक समुदाय की कल्पना भी प्रज्वलित करता है,
कौन एहसास हुआ, अगर हम उस क्षमता में टैप कर सकते हैं,
हमारे पास दवा के लिए एक शक्तिशाली उपकरण होगा
अगर हम यह समझ सकते हैं कि ये कोशिकाएं निर्णय कैसे करती हैं
एक सेल प्रकार या दूसरे बनने के लिए,
हम उन्हें दोहन करने में सक्षम हो सकते हैं
कोशिकाओं को उत्पन्न करनेहमें रोग या क्षतिग्रस्त ऊतक की मरम्मत की आवश्यकता है।
लेकिन यह समझने की दृष्टि इसकी चुनौतियों के बिना नहीं है,
कम से कम क्योंकि ये विशेष कोशिकाएं,
वे गर्भधारण के छह दिनों के बाद ही उभरते हैं
और फिर एक दिन या तो, वे चले गए हैं
उन्होंने विभिन्न मार्गों को बंद कर दिया है
यह आपके वयस्क शरीर के सभी संरचनाओं और अंगों को बनाते हैं।
लेकिन यह पता चला है कि सेल भाग्य बहुत अधिक प्लास्टिक हैं
हम की कल्पना की तुलना में
शायद लगभग 13 साल पहले, कुछ वैज्ञानिकों ने वास्तव में क्रांतिकारी कुछ दिखाया
एक वयस्क सेल में सिर्फ कुछ मुट्ठी भर जीन डालने के द्वारा,
आपकी त्वचा कोशिकाओं में से एक की तरह,
आप उस सेल को भोले राज्य में बदल सकते हैं।
और यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसे वास्तव में "रिप्रोग्रामिंग" के रूप में जाना जाता है
और यह हमें स्टेम सेल यूटोपिया की तरह कल्पना करने की अनुमति देता है,
रोगी की अपनी कोशिकाओं का एक नमूना लेने की क्षमता,
उन्हें भोले राज्य में वापस बदलना
और उन कोशिकाओं का उपयोग करें जो कि रोगी की आवश्यकता हो सकती है,
चाहे मस्तिष्क कोशिकाओं या हृदय कोशिकाओं का हो।
लेकिन पिछले दशक या उससे अधिक समय से,
सेल भाग्य को बदलने का तरीका पता लगाना,
यह अभी भी परीक्षण और त्रुटि की प्रक्रिया है
यहां तक कि उन मामलों में जहां हमने सफल प्रायोगिक प्रोटोकॉल का खुलासा किया है,
वे अभी भी अक्षम हैं,
और हमें एक मौलिक समझ की कमी और वे क्यों काम करते हैं
यदि आपको पता चल गया कि एक स्टेम सेल को हृदय सेल में कैसे बदलना है,
यह आपको बताने का कोई तरीका नहीं है कि स्टेम सेल कैसे बदलना है
एक मस्तिष्क सेल में
इसलिए हम जैविक कार्यक्रम को समझना चाहते थे
एक भ्रूण स्टेम सेल के अंदर चल रहा है,
और एक जीवित प्रणाली द्वारा प्रदर्शन की गणना को समझना
एक विनाशकारी सरल प्रश्न पूछने के साथ शुरू होता है:
यह क्या है कि सिस्टम को वास्तव में करना है?
अब, कंप्यूटर विज्ञान में वास्तव में रणनीतियों का एक सेट है
इसके अलावा सॉफ्टवेयर हार्डवेयर क्या करने के लिए हैं, इसके अलावा व्यवहार करना है
आप एक प्रोग्राम लिखते हैं, तब एक कोड तयार करते हैं,
सॉफ्टवेयर सही तरीके से चलाने के लिए
आप प्रदर्शन, कार्यक्षमता चाहते हैं.
आप बग को रोकना चाहते हैं.
बहुत खर्चिला हैं
इसलिए जब एक डेवलपर एक प्रोग्राम लिखता है,
वे लिख सकते थे विनिर्देशों का एक सेट।
ये वही हैं जो आपके प्रोग्राम करेंगे
शायद इसकी तुलना करनी चाहिए दो संख्याओं का आकार
या आकार बढ़ाने के क्रम क्रमांकन
प्रौद्योगिकी मौजूद है जो हमें स्वचालित रूप से जांचने की अनुमति देता है
चाहे हमारे विनिर्देश संतुष्ट हैं,
चाहे वह प्रोग्राम ऐसा करना चाहिए जो करना चाहिए
और इसलिए हमारा विचार उसी तरह से था
प्रायोगिक टिप्पणियां, हम प्रयोगशाला में जो कुछ मापते हैं,
वे जैविक कार्यक्रम को क्या करना चाहिए, इसके विनिर्देशों के अनुरूप हैं।
इसलिए हमें सिर्फ एक तरह से समझने की जरूरत है
इस नए प्रकार के विनिर्देश को सांकेतिक शब्दों में बदलना
तो हम कहते हैं कि आप प्रयोगशाला में व्यस्त हैं और आप अपने जीन को माप रहे हैं
और आपने पाया है कि यदि जीन एक सक्रिय है,
फिर जीन बी या जीन सी सक्रिय हो रहा है।
हम एक गणितीय अभिव्यक्ति के रूप में नीचे अवलोकन लिख सकते हैं
अगर हम तर्क की भाषा का उपयोग कर सकते हैं:
यदि एक, तो बी या सी।
अब, यह एक बहुत ही सरल उदाहरण है, ठीक है।
यह बिंदु को स्पष्ट करने के लिए है
हम अमीर अभिव्यक्ति को सांकेतिक शब्दों में बदल सकते हैं
यह वास्तव में समय के साथ कई जीन या प्रोटीन के व्यवहार को पकड़ता है
कई अलग-अलग प्रयोगों में
और इसलिए हमारी टिप्पणियों का अनुवाद करके
इस तरह से गणितीय अभिव्यक्ति में,
यह जांचना संभव है कि उन टिप्पणियां उभरने या नहीं देख सकते हैं
आनुवंशिक इंटरैक्शन के एक कार्यक्रम से
और हमने ऐसा करने के लिए एक उपकरण विकसित किया है।
हम इन टूल का उपयोग करने के लिए सक्षम थे
गणितीय अभिव्यक्ति के रूप में,
फिर उस उपकरण हमें आनुवंशिक कार्यक्रम को उजागर करने की अनुमति देगा
यह उन सभी को समझा सकता है
और हम इस दृष्टिकोण को लागू करते हैं
भ्रूण स्टेम कोशिकाओं के अंदर चलने वाले आनुवंशिक कार्यक्रम को उजागर करने के लिए
क्या हम समझौता कर सकते हैं कि भोले राज्य को कैसे प्रेरित किया जाए।
और यह उपकरण वास्तव में बनाया गया था
एक सॉल्वर पर जो दुनिया भर में नियमित रूप से तैनात किया गया है
पारंपरिक सॉफ्टवेयर सत्यापन के लिए
इसलिए हमने लगभग 50 अलग-अलग विनिर्देशों के एक सेट के साथ शुरू किया
कि हम प्रयोगात्मक से उत्पन्न भ्रूण स्टेम कोशिकाओं का अवलोकन।
और इनको कूट कर इस उपकरण में अवलोकन,
हम उजागर करने में सक्षम थे पहला आणविक कार्यक्रम
कि उन सभी को समझा सकता है।
अब, यह एक तरह का करतब है में और खुद का, सही?
समेटने में सक्षम होना इन सभी का अलग-अलग अवलोकन है
इस तरह की बात नहीं है आप एक लिफाफे के पीछे कर सकते हैं,
भले ही आपके पास बहुत बड़ा लिफाफा हो।
क्योंकि हमें मिल गया है इस तरह की समझ,
हम एक कदम आगे जा सकते थे।
हम भविष्य कर सकते हैं यह सेल क्या कर सकती है
जिन स्थितियों में हमने अभी तक परीक्षण नहीं किया था।
हम सिलिको में कार्यक्रम की जांच कर सकते हैं।
और इसलिए हमने ऐसा किया:
हमने भविष्यवाणियां कीं कि हमने लैब में परीक्षण किया,
और हमने पाया कि यह कार्यक्रम अत्यधिक भविष्य कहनेवाला था।
इसने हमें बताया कि हम कैसे कर सकते हैं प्रगति में तेजी लाना
वापस भोले की अवस्था में जल्दी और कुशलता से।
यह हमें बताया कि कौन सा जीन ऐसा करने के लिए,
कौन सा जीन भी हो सकता है उस प्रक्रिया में बाधा।
हमने भी कार्यक्रम की भविष्यवाणी की जिस क्रम में जीन स्विच ऑन करेंगे।
इसलिए इस दृष्टिकोण ने हमें अनुमति दी गतिशीलता को उजागर करने के लिए
कोशिकाएं क्या कर रही हैं।
हमने जो विकसित किया वह कोई विधि नहीं है यह स्टेम सेल बायोलॉजी के लिए विशिष्ट है।
बल्कि, यह हमें कम्प्यूटेशन की भावना बनाने की अनुमति देता है
सेल द्वारा किया जा रहा है
आनुवंशिक बातचीत के संदर्भ में
तो वास्तव में, यह सिर्फ एक इमारत ब्लॉक है
क्षेत्र को नए तरीकों को विकसित करने की आवश्यकता है
जैविक गणना को अधिक मोटे तौर पर समझने के लिए
और विभिन्न स्तरों पर,
डीएनए से कोशिकाओं के बीच की जानकारी के प्रवाह के माध्यम से।
केवल इस तरह के परिवर्तनकारी समझ
हमें जीव विज्ञान का उपयोग करने में सक्षम होगा जिसका अनुमान विश्वसनीय हैं।
लेकिन जीव विज्ञान के लिए, हमें विकसित करने की भी आवश्यकता होगी
उपकरण और भाषाओं के प्रकार
जो दोनों प्रयोगात्मक और कम्प्यूटेशनल वैज्ञानिकों की अनुमति देता है
जैविक समारोह को डिजाइन करने के लिए
और उन डिजाइनों को सेल के मशीन कोड से संकलित करना है,
इसकी जैव रसायन,
ताकि हम उन संरचनाओं का निर्माण कर सकें।
अब, यह एक जीवित सॉफ्टवेयर कंपाइलर के समान है,
मुझे माइक्रोसॉफ्ट पर एक टीम का हिस्सा होने पर गर्व है
यह एक विकसित करने के लिए काम कर रहा है
हालांकि कहने के लिए कि यह एक भव्य चुनौती है, एक ख़तरनाक है,
लेकिन अगर यह एहसास हुआ,
यह अंतिम पुल होगा सॉफ्टवेयर और वेटवेयर के बीच।
अधिक व्यापक रूप से, हालांकि, जीव विज्ञान प्रोग्रामिंग केवल संभव होने जा रहा है
अगर हम क्षेत्र को बदल सकते हैं वास्तव में अंतःविषय में
इसे हमें पाटने की जरूरत है भौतिक और जीवन विज्ञान,
और वैज्ञानिकों से इन विषयों में से प्रत्येक
एक साथ काम करने में सक्षम होने की जरूरत है आम भाषाओं के साथ
और साझा करने के लिए वैज्ञानिक प्रश्न।
लंबी अवधि में, यह याद रखने योग्य है कि कई विशाल सॉफ्टवेयर कंपनियों
और प्रौद्योगिकी आप और मैं हर दिन साथ काम करते हैं
शायद ही कल्पना की जा सकती थी
उस समय हमने पहली बार शुरुआत की सिलिकॉन माइक्रोचिप्स पर प्रोग्रामिंग।
और अगर हम अब सोचने के लिए शुरू करते हैं प्रौद्योगिकी की क्षमता
कम्प्यूटेशनल जीव विज्ञान द्वारा सक्षम,
हम कुछ चरणों को देखेंगे हमें रास्ते में ले जाने की जरूरत है
एक वास्तविकता बनाने के लिए।
अब, वहाँ सोचा था इस तरह की तकनीक
दुरुपयोग करने के लिए खुला हो सकता है।
अगर हम बात करने को तैयार हैं क्षमता के बारे में
प्रतिरक्षा कोशिकाओं की प्रोग्रामिंग के लिए,
हमें भी सोचना चाहिए बैक्टीरिया की क्षमता के बारे में
उन्हें खाली करने के लिए इंजीनियर।
ऐसा करने के इच्छुक लोग हो सकते हैं।
अब, एक आश्वस्त इस में सोचा
वह है - ठीक है, कम वैज्ञानिकों के लिए -
यह जीव विज्ञान है साथ काम करने के लिए एक नाजुक चीज।
इसलिए जीव विज्ञान प्रोग्रामिंग कुछ होने वाला नहीं है
आप अपने गार्डन शेड में कर रहे हैं।
लेकिन क्योंकि हम इस की शुरुआत में हैं,
हम आगे बढ़ सकते हैं हमारी आँखें खुली हुई हैं।
हम मुश्किल से पूछ सकते हैं सामने सवाल,
हम जगह में डाल सकते हैं आवश्यक सुरक्षा उपाय
उस हिस्से के रूप में, हमें अपनी नैतिकता के बारे में सोचना होगा।
हमें सीमाएं लगाने के बारे में सोचना होगा कार्यान्वयन पर
जैविक कार्य के।
तो इस के हिस्से के रूप में, जैवविज्ञान में अनुसंधान प्राथमिकता होगी।
इसे दूसरे स्थान पर वापस नहीं लाया जा सकता है
उत्साह में वैज्ञानिक नवाचार के।
लेकिन अंतिम पुरस्कार, इस यात्रा पर अंतिम गंतव्य,
सफलता के अनुप्रयोग होंगे और सफलता उद्योगों
कृषि और चिकित्सा से क्षेत्रों में ऊर्जा और सामग्री के लिए
और यहां तक कि खुद की गणना।
सोचिए, एक दिन हम ताकतवर हो सकते हैं ग्रह लगातार
परम हरी ऊर्जा पर
अगर हम कुछ नकल कर सकते हैं सहस्राब्दियों पहले लगाए गए पौधे:
सूर्य की ऊर्जा का दोहन कैसे करें एक दक्षता के साथ जो अद्वितीय है
हमारे वर्तमान सौर कोशिकाओं द्वारा।
अगर हम उस कार्यक्रम को समझ गए क्वांटम इंटरैक्शन के
जो पौधों को अवशोषित करने की अनुमति देते हैं इतनी कुशलता से धूप,
हम इसका अनुवाद करने में सक्षम हो सकते हैं सिंथेटिक डीएनए सर्किट बनाने में
कि सामग्री की पेशकश बेहतर सौर कोशिकाओं के लिए।
टीम और वैज्ञानिक काम कर रहे हैं इस समय के मूल सिद्धांतों पर,
तो शायद अगर इसे सही ध्यान मिल गया और सही निवेश,
यह 10 या 15 वर्षों में महसूस किया जा सकता है।
इसलिए हम शुरुआत में हैं एक तकनीकी क्रांति की।
इस प्राचीन प्रकार को समझना जैविक अभिकलन का
महत्वपूर्ण पहला कदम है।
हम यह महसूस कर सकते हैं,
हम इस युग में प्रवेश करेंगे एक ऑपरेटिंग सिस्टम का
वह जीवित सॉफ्टवेयर चलाता है।
आपका बहुत बहुत धन्यवाद।
(तालियां)