Dzimis Beļģijā, vairāk nekā 20 gadus strādājis Delftas Tehnoloģiju universitātē Nīderlandē, bet šobrīd viņa darbība saistīta ar Šveices uzņēmumu, vienlaikus sadarbojoties ar vairākām universitātēm. Visur viņš meklē bioķīmiķus, ģenētiķus un citus zinātniekus – aizrautīgus un dedzīgus cilvēkus, kuri noticētu viņa idejai par DNS tehnoloģiju un būtu gatavi to attīstīt tālāk.
Latvijas Radio raidījumam "Zināmais nezināmajā" bija iespēja aprunāties ar profesoru. Ja jums šī saruna šķiet futūristiska – ļoti labi, jo profesors Bertelss tiek dēvēts par pilnīgu nākotnes cilvēku.
Par to viņš sacīja "Varbūt es neesmu vienīgais, bet esmu diezgan unikāls tādā ziņā, ka man vienmēr patīk redzēt 10–15 gadus uz priekšu. Kur mēs esam šobrīd? Kādas ir mūsu robežas? Un kas mums ir jāmaina tagad, lai būtu gatavi pēc 10–15 gadiem? Tranzistori, ko izmantojam mobilajos telefonos vai superdatoros, ko mēs arī lietojam, – tie ir divu nanometru izmērā. Zinātnieki jau ir atklājuši, ka, tiklīdz nonākam zem viena nanometra, tranzistori sāk uzvesties ar nenoteiktību un varbūtību. Tātad pat ar tiem pašiem datiem var iegūt pilnīgi atšķirīgus rezultātus. Tāpēc jau kopš 1986. gada fizikas ģēnijs Ričards Fainmens uzstājies ar runu, sakot – kāpēc gan neuzbūvēt datoru, balstoties uz šiem kvantu mehānikas konceptiem? Tas aizsāka pasaules mēroga kvantu skaitļošanas jomu, kā arī kvantu komunikāciju un kvantu sensoru jomu.
Bet es runāju tikai par kvantu skaitļošanu. Mani visvairāk uztrauc tas, ka fizikas pārstāvji (un man nav iebildumu pret fiziku un fiziķiem, viņi ir ļoti gudri) skatās tikai uz savu kvantu fizikas slāni. Un, ja jūs būvējat datoru, jūs skatīsieties uz daudzām, daudzām lietām.
Iedošu jums vienu piemēru, un tā nav anekdote, tā ir realitāte – visiem datoriem pasaulē ir "Intel" procesori. Šī uzņēmuma pārstāvji devās uz Stenfordu, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtu, Prinstonu – visām augstākajām ASV universitātēm ar lūgumu: "Pastāstiet, kas ir kvantu dators?" Viņi pat devās uz Kembridžu un Oksfordu. Viņi atbrauca uz Delftu, tāpēc mani kolēģi fiziķi teica: "Koen, tev labāk jāpaskaidro "Intel", jo tu būvēsi datoru, vai ne? Mēs esam tikai fiziķi."
Tāpēc es definēju "Intel", ka, lūk, mums ir vairāki slāņi, mikroshēmu dizains, arhitektūra, operētājsistēma, mums ir vajadzīga programmēšanas valoda, mums ir vajadzīgas lietojumprogrammas, kvantu shēmas. Un "Intel" teica: "Sasodīts, šī ir pirmā vieta, kur mēs dzirdam, ko nozīmē uzbūvēt kvantu datoru." Tā sākās mana karjera kvantu skaitļošanas jomā."
Mariona Baltkalne, Latvijas Radio: Mūsu raidījumā mēs daudz esam runājuši par kvantu fiziku, arī par kvantu tehnoloģijām un kvantu skaitļošanu, tomēr man šķiet, ka daudziem šis temats varētu būt zināmā mērā neskaidrs. Kā jūs izskaidrotu – kā mēs sastopamies ar kvantu tehnoloģijām ikdienas dzīvē? Mēs tās noteikti lietojam. Bet kā un kur?
Koens Bertelss: Es varu sniegt ļoti vienkāršu atbildi. Pat jums un man, ikvienam cilvēkam, ir kvantu efekti, bet tie ir subatomiskā līmenī, tāpēc mēs nekad nejūtam šos kvantu efektus un kvantu mehānisko uzvedību, bet tā ir visur. Tas nozīmē, ka tas ir mūsu pašu ķermenī.
Es gribētu arī kaut ko pateikt par DNS. Man ir tieksme modināt cilvēkus, lai viņi sāktu domāt nedaudz citādi, tāpēc arī pirms pāris gadiem es nolēmu sākt pētīt DNS, lai veiktu aprēķinus. Bet vēl svarīgāk ir aplūkot aspektu, ko mūsu planēta līdz šim ir pilnīgi aizmirsusi, proti, kā mēs uzglabāsim milzīgo datu apjomu, ko mēs turpinām radīt. Par laimi, tam jau ir risinājums. Farmācijas industrija ir attīstījusi DNS datu glabāšanu, lai uzglabātu savu DNS informāciju, kas nepieciešama produktu izstrādei, zālēm un vakcīnām vai tamlīdzīgi. Jā, tas jau darbojas. Neviens nesasaista to ar kvantiem, lai gan lielie uzņēmumi, kā "IBM", "Microsoft" arī raugās uz DNS datu uzglabāšanu. Viņi ir ļoti aktīvi kvantu skaitļošanā, bet tās ir divas dažādas pasaules. Un es esmu tas trakais vīrs, kurš veido saistības. Jāpateicas arī par ielūgumu, ko saņēmu no Korejas Universitātes. Tur es satiku jaunu ģenētikas profesoru, un viņš uzbūvēja savu DNS datu glabāšanas iekārtu saviem pētījumiem. Arī es jau strādāju pie kvantu skaitļošanas. Tā nu es nodibināju kontaktu, un mēs kopā sagatavojām zinātnisku rakstu. Kontaktu veidošana, ko neviens negaida un pat neiedomājas, manuprāt, tieši tur var dzimt īsta inovācija. Iespējams. Bet es esmu ļoti pārliecināt – es saku, ka, tas nav jautājums, vai tas darbosies, bet gan – kad DNS skaitļošana un datu glabāšana darbosies.
Tātad tas notiks, esmu diezgan pārliecināts par to, bet es nevaru pateikt, vai tas būs pēc pieciem, 10 vai 15 gadiem.
Tāpēc es cenšos atrast par sevi jaunākus cilvēkus, jo man ir jau 64 gadi. Es gribu viņus virzīt vēl augstāk, lai viņi varētu skatīties tālāk nākotnē un teikt: jā, es došos tajā virzienā! Tas ir galvenais iemesls, kāpēc es tagad esmu šeit, Rīgā. Es gribu runāt ar jauniešiem, ar industriju, kā arī zinātnes studentiem. Padomājiet par to! Tas būs liels pavērsiens jūsu dzīvē!
Mēs atgriezīsimies pie jūsu trakās idejas, bet, ja es vēl pakavējos pie sava iepriekšējā jautājuma par kvantu skaitļošanu un kvantu tehnoloģijām, tad mēs noteikti izmantojam šīs tehnoloģijas mūsu ikdienas dzīvē jau tagad. Lai gan mēs dažreiz to nezinām, mēs to nejūtam. Kāpēc zinātnieki ar to nodarbojas? Jo es neredzu reālu efektu savā dzīvē. Tāpēc varbūt varat minēt dažus piemērus, kur mēs noteikti sastopamies ar kvantu tehnoloģijām un kvantu skaitļošanu jau tagad?
Man ir konkrēts piemērs. Tas nāk no ķīmijas. Pār mums dominē, teiksim tā, ķīmiskā rūpniecība, un industrijas pārstāvji to sašaurina līdz tāda veida ķīmiskajām tehnoloģijām, ko viņi pārvalda un ko viņi var kontrolēt. Tas nozīmē apvienot dažāda veida ķīmiskos komponentus, elektronu skaitu. Katram atomam ir elektroni, kas riņķo tam apkārt. Industrija vēlas ierobežot elektronu skaitu, jo tas ir skaitļošanas ziņā iespējams. Ja vēlaties pievienot vairāk elektronu un varbūt jaunu atomu, tad pēkšņi modelis kļūst ļoti sarežģīts. To nevar aprēķināt datorā. Un 90 % vai 95 % no visa, ko ražo ķīmiskā rūpniecība, ir iepriekš aprēķināts datorā. Tātad, ja kādreiz… nē!... kad mums būs kvantu iekārta, sarežģītība būs neierobežota. Un, patiesi, tas ir ļoti nesaprotami, jo tas nav trīs vai četrās dimensijās, bet gan entajās dimensijās. Nav svarīgi, cik daudz elektronu mums ir, jo skaitļošanas jauda būs bezgalīga. Tas vēl ir jāpierāda eksperimentāli, lai būtu pavisam skaidrs. Mēs vēl neesam tik tālu tikuši. Bet tas ir labākais piemērs, ko varu sniegt, jo viss, ko jūs redzat šajā ēkā, – viss ir ķīmija. Cilvēki saka: "Nē, tā ir fizika!" Bet viss būtībā ir ķīmija. Tādējādi tas ietekmēs visus mūsu dzīves aspektus.
Iespējams, vissvarīgākais būs medicīna, medikamenti. Jo es tagad pētu DNS kvantu skaitļošanai un DNS datu glabāšanai. Mēs arī pētām jau dažus medicīniskus pielietojumus. Man ir viens doktorants no Ķīnas, viņš sācis strādāt pie vakcīnas izstrādes pret vēzi. Konteksts, kurā es vienmēr strādāju, ir došanās uz planētu Marss. Mums jāspēj atbalstīt cilvēkus, kurus sūtīsim uz Marsu, – gadiem ilgi, varbūt pat visu viņu mūžu. Tur būs arī astronautes sievietes. Es jums minēšu tikai vienu piemēru. Krūts vēzis ir liela problēma sievietēm. Mums jāspēj ārstēt arī šos cilvēkus uz Marsa. Ar vienu raķeti no Marsa līdz Zemei var nokļūt astoņos mēnešos. Cilvēks būs miris, kad ieradīsieties uz Zemes, tāpēc es strādāju šajā starpplanētu kontekstā, tāpēc arī es domāju, ka kvantu nākotne ir ārpus politikas un ģeogrāfiskā konteksta, ar ko mūsu planēta nepārtraukti saskaras.
Datu glabāšana kvantu skaitļošanas kopienā ir pilnīgi aizmirsta. Patiesībā es tagad skatos uz DNS datu glabāšanu, jo atradu interviju ar Maiklu Dellu. Viņš ir "Dell" datoru radītājs, viens no lielākajiem datu glabātājiem uz šīs planētas. Šķiet, 2024. gadā, viņš sniedza interviju sakot: "Nākamajos 10 gados mums vajadzēs 100 reizes vairāk datu centru." Es teiktu – jūs laikam jokojat, vai ne? Un tad es veicu aprēķinus. Uz mūsu planētas ir 1700 kvadrātkilometru datu centru. Tātad 100 reizes vairāk nozīmē 170 000 kvadrātkilometru. Tas nav iespējams. Tādi lieli uzņēmumi kā "IBM", "Microsoft" strādā pie kvantu skaitļošanas un raugās uz DNS datu glabāšanu. Vai viņi saskata saikni starp šīm divām lietām? Nē, nesaskata.
Man nav šādu ierobežojumu, jo mēs esam neliels uzņēmums, bet es aizvien esmu ļoti zinātnisks tajā, ko saku. Tāpēc es cenšos izveidot saikni starp datu glabāšanu un skaitļošanu, un DNS veidošanu ar kvantu koncepcijām. To mēs jau esam sākuši darīt. Tā ka ir jau daudz lietu kārtībā, un esmu pirmais, kas to virza uz priekšu. Tas nav domāts vienam indivīdam, bet gan cilvēcei.
Es domāju, ka šis ir īstais brīdis, kad jūs varētu nedaudz labāk izskaidrot šo saikni, jo DNS datu glabāšana varētu izklausīties kā neiespējamā misija. DNS ir mūsu ģenētikas pamats. Kā DNS, mūsu ģenētiku, var sasaistīt ar kvantu tehnoloģijām? Kā tas sader kopā?
Ļaujiet man vispirms izskaidrot DNS. Tās būtībā ir četras slāpekļa bāzes, kas veido pārus, – adenīns un timīns, citozīns un guanīns. Vienmēr A un T vai TA, un GC vai CG. Tas ir viss, kas mums ir, bet tas pastāv jau miljoniem gadu. Ir bijuši dinozauri, un tagad mums ir cilvēki. Tā ir jau esoša tehnoloģija. To šobrīd dara farmācijas industrija. Bet jūs varat saglabāt jebkāda veida attēlu, pat šo interviju, jebko digitālu var pārtulkot. Jums ir nepieciešams kompilators. Tā ir programmatūra, kas pārtulko vienu datu kopu citā datu kopā. Tātad no digitālā uz DNS. Tas ir sarežģīti, bet tas ir iespējams. Mēs Delftā izveidojām savu kompilatoru, tātad tas jau pastāv. Vai mēs to varam uzreiz izmantot? Nē. Kompilators ir vissarežģītākais programmatūras veids, ko var izstrādāt. Jums ir jāveic daudz izmaiņu, lai varētu palielināt tā mērogu jēgpilnā veidā.
Piemēram, ja mēs ņemam visu, ko cilvēce ir paveikusi, teiksim, pēdējo 10 000 gadu laikā, mēs to varam uzglabāt aptuveni piecos kubikmetros DNS. Atrast tajos datus ir cita lieta. Tātad mums nav jāuzglabā milzīgi DNS datu apjomi. Tas ir kaut kas ārkārtīgi kompakts. Bet tieši tāpēc mēs pētīsim un izstrādāsim programmatūru, lai tajā tagad uzlūkotu konkrētas informācijas daļas. Tās ir grūtības, kas mums jāizskata, un tad mēs varam apvienot DNS kvantu skaitļošanu ar DNS datu glabāšanu.
Bet ziniet, joprojām daudzi varētu teikt, – klau, stop! Ko tas nozīmē? Vai jūs ņemat DNS no īsta cilvēka vai no kādas citas sugas, un tad jūs to kaut kā izmantojat datu glabāšanai?
Ļoti labs jautājums. Nē, mēs izmantosim mākslīgo DNS. Bet mans kolēģis institūtā Dienvidkorejā izmantoja niecīgu mikroorganismu un tā DNS. Es teicu – bet tas nav tas, kā mēs vēlamies strādāt. Tā ka tam nav nekādas saistības ar īstiem dzīviem organismiem. Tā ir programmatūra. Tā nav mūsu cilvēka DNS vai no kādas baktērijas. Tā ir mākslīga DNS.
