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想当厨子的生物学家是个好黑客 第6章 仪器也开源
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麦克·考威尔说过，像LavaAmp一样的廉价工具非常有价值，因为他相信这些工具能有助于建立起“生物技术直觉”，而它最终会带领我们走向创新。
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梅瑞狄斯·帕特森在《生物朋克宣言》中这样写道：“洛杉矶中南部的13岁小孩和大学教授享有同等的探索世界的权力。如果链式反应仪价格过于昂贵，不能让每个有兴趣的人都拥有一台，那我们就该设计一些便宜点的链式反应仪，并教会人们如何自己动手组装一台。”
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在各种DIY流派中，致力于降低材料、设备和劳动成本的DIY活动总是最优先考虑的。囊中羞涩总是产生创造力的障碍，买不起合适的工具是限制科学家独创性的人为约束。长久以来，做生物技术研究的花费远远超出发烧友的经济负担能力。最近，易趣（eBay）、克雷格列表（Craigslist）这两个网站帮了DIY爱好者们一个大忙，使他们能在网上购买二手装置，省了不少钱。生物黑客称，经济衰退时很多公司的财务状况都不好，所以市场上这种二手设备非常丰富。不过，即使用心淘来了便宜二手货，最铁杆的设备发烧友还是会心有不甘。
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对他们来说，幸运的是DIY生物技术的出现与制造业的开放使用权的增长不谋而合。像硅谷的技术商场（TechShop）一样的大众机器商店让那些想成为发明家的人只需付一些会员费，便能使用上至计算机控制的刻字机、工业缝纫机，下至车床铣床的任何机器。只需要一步操作，3D打印机便能让电脑桌面上的设备设计图变成实物。发明家借助互联网能找到最便宜的装配工，他们可以把自己的设计图寄往世界上任何一个角落，然后联邦快递就能将样机送货上门。开源硬件极客希望，通过将电子说明书和3D打印机结合起来，使组装成型的、摸得着拿得住的3D物体的制造过程能像下载音乐和电影一样简单，从而找到能将邮寄订货方式更加简化的方法。所有这些努力的最终目的都是相同的：让尽可能多的人都能得到自己需要的工具，只要他们想要。
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提托·杨科夫斯基（Tito Jankowski）在夏威夷大岛上长大。他的父母都是画家。他身高六英尺多，长着一头冲浪者标志性的齐肩金发。他总是斗志昂扬的样子。在我见过的所有生物黑客当中，杨科夫斯基是最急切地推崇“生物技术充满乐趣”这个理念的人。他不一定非得用遗传工程技术去改变世界，尽管他完全有能力这么做。不过他的确希望改变人们对生物技术的想法和人们利用生物技术的方式。他的策略是，用激情引发革命。
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杨科夫斯基2008年毕业于布朗大学。他的专业是生物工程，曾帮助布朗大学组建了iGEM参赛队伍。严格地说，他并不能算是生物技术业余爱好者。不过大学毕业后，他搬到了加州首府萨克拉门托，进入了一家大型管理咨询公司从事编程工作。他没有尝试找一份自己热爱的工作养家糊口——这通常能让爱好最初带给你的愉悦感消失殆尽，杨科夫斯基想保持爱好的乐趣。保持对生物技术的热爱的方法就是让它继续作为业余爱好。
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当然，2008年不比现在，在当时，把生物技术作爱好这个想法显得奇怪多了。但是杨科夫斯基总是很开心，从没担心自己的爱好很奇怪。但是，他打算将开源硬件跟DIYbio结合起来，让生物技术工具变得更易获得。
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在萨克拉门托市的一间空空如也、略有凉意的车库里，杨科夫斯基和他的朋友诺曼·王（Norm Wang）跟我说，生物其实是很难的一门科学。即使简单的实验，比如凯·奥尔的血色素沉积症基因检测实验中，用凝胶电泳分析DNA片段的大小，你也可能搞砸了。实验的任何一个步骤出状况，你都得重新来过。而且，如果使用目前大部分实验室都在用的设备，在最终拿到不尽如人意的结果之前，你可能很难知道自己犯了个错误。
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“这就好像你闭着眼开了好久的车，然后睁眼一瞧，问了一句：‘我在哪儿呢？’”小王这样跟我说。
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为了解决这个问题，这对搭档搭建了他们认为更好的凝胶电泳仪。这个产品背后的技术并没什么创新之处。他们用LED灯摆成网格状，代替了紫外灯和荧光染料。电流通过透明的凝胶时，会使小片段的DNA比更大更重的DNA片段向凝胶另一端跑得更远，在这个过程中，他们利用这些LED灯使DNA样品显示所在位置。这样他们能更早得知自己是否需要停下来重做实验。
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发明这个方法的人并非杨科夫斯基和小王。他们也不是第一个制作能让实验者更好地跟踪样品的电泳仪的团队。他们说，自己本可以花1200美金从一家大型生物技术供应部门购买一台有这种效果的机器。但是，作为两个二十出头刚刚大学毕业的小伙子，这种钱还是能省则省。不过，他们倒是做了北加州很多20出头的小伙子想做的事情——开公司。
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他们二人创建了珀尔生物技术公司（Pearl Biotech），生产这种可时时追踪电泳进度的电泳槽，每个仅售200美元。当然，这个产品是提托和诺曼亲手为你打造的。与大型生物公司产品的市场价相比，他们的价格很有诱惑力。不过，你还可以花更少的钱，而且是少得多的钱，得到一模一样的产品。因为，这俩人跟很多北加州的年轻企业家一样，他们会很高兴，甚至很热切地想免费给你点什么东西，这俩人想免费提供的是他们的产品设计图。
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软件工程领域中，占据正统地位的是传统的封闭式软件开发方法。而创新的开源模式发挥作用的时日也很长了，以至于撼动了传统方式的地位。20世纪90年代，主流社会首次关注到开源运动，当时这一运动仅仅被视为对Windows系统的膨胀与无聊的得意回应。来自世界各地的身为程序员的志愿者们开发出了Linux操作系统，这个操作系统的创建者们相信，在个人电脑上，Linux比造就了世界首富的Windows系统运行更流畅。他们认为，做义工的时候，工作的唯一动机就是创新，也许还有当你完成了一段特别牛的代码的时候，极客同僚们授予你的荣耀。
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21世纪的头十年里，火狐浏览器是最富盛名、使用最广泛的开源软件。即便到现在，学习Linux系统依然难度很大，这限制了其用户只能是代码战士和版权改良者。他们因为无法容忍受企业控制的编程经历，所以投入了Linux的怀抱。而火狐不一样。任何人都能弄明白怎么使用它。除了免费之外，这款浏览器也很容易实现个人定制。它让用户上网冲浪的体验更好。因此，火狐证明了开源模式可以拥有真正的用户影响力。尽管IE浏览器与这个世界上使用最广泛的操作系统——Windows——绑定销售，但是在过去的五年中，IE的市场占有率明显下降了〔28〕。那些还想参与创新游戏的公司不得不注意到开源的力量。人们希望拥有更好的产品，而开源模式似乎就是解决之道。
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2008年，谷歌公司在发布自己开发的浏览器的同时，公开了它的源代码，这在所有人的意料之内。谷歌公司同时通过应用程序编程接口（API）公开本公司很多产品的代码，在更适度却更易理解的尺度上树立了协作众包式创新的标准。之后诞生了众多谷歌地图“插件”，但它们都只是创新生态系统中的一个物种。正是由于谷歌把一个能将自己的创意注入到公司产品中的简易途径赋予了玩客、并由此开发极具独创性的新工具，这个创新生态系统才能最终形成。推特将API推向深入，它从一开始就公开了本公司唯一产品的源代码。这个决定让开发者创造出成百上千种个性化使用和体验推特的方法。推特公司的高管报告说，他们的API通信量是网站通信量的两倍，这都是由其他人设计的服务软件产生的，推特公司没有为这些服务软件出一分钱。
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把软件开源模式的成功用于其他产业的创新是很让人激动的，但是，开源硬件并没有跟上这个步伐。杨科夫斯基和小王相信，真正的实体物品的发明者和程序员是不一样的，他们连如何跟彼此交流的问题都没有解决。
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“我们没有编程领域中的那种通用语言。”我们坐在一张桌子旁，上面散落着一些制作电泳槽的电子元件，杨科夫斯基这样跟我说：“这种感觉就像早期时候，做点正经事是很难的。”
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这对合作伙伴在大学里都是学工程的，他们都必须学习如何将蓝图变成实物的这个从无到有的整个基本制造工艺。与编程不同，你不能指望着一个三维物体从设计到制作都在茶几上的笔记本电脑里完成（不过，你倒是能听到技术爱好者对此一致保持乐观）。
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相反，杨科夫斯基必需得深入研究日常生活中的真正实体物品。他发现，自己原本可以到街尾的那家标识车间去切割塑料板。与此同时，小王开始摆弄一个叫做阿都伊诺（Arduino）的开源电子原型设计平台，它有点像设计电子电路的乐高积木，各种不同的黑客都对它多有赞誉。他花了一天的时间鼓捣出了一个控制LED网格灯的装置，LED网格灯用来照亮凝胶，并激发电泳槽里用来显示DNA的染料。他又花了一天多的时间搞明白该怎么将设计图交到中国生产商的手中，这是大量生产制作电泳槽板子的最便宜的方式。零件一到手，他们就开始一小批一小批地手工组装电泳槽。
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这个过程是很花力气的，收益却微乎其微。珀尔公司也不能以此谋生，可能部分原因是，据他们所说，他们的电泳槽比标准的名牌货的售价低1000美元左右。由于模具成本高昂，他们只能采用单一设计，再加上设计必须让电泳槽方便微调，所以他们避免大规模组装。小王马上要从火奴鲁鲁的夏威夷大学获得生物工程博士学位。他每天在实验室所用的那些工具，其制造商是有专利权的，所以像他一样的研究者不能改动设备，这一点让他无法忍受。但是，跟其他热衷开源模式的人一样，赚钱对他来说并不是最主要的事情，至少目前还不是。
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“我们在打造一个品牌。我们在创造一种哲学，不仅仅是让工具变得越来越便宜。”小王这样说。
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杨科夫斯基的下一个项目更加野心勃勃，因而受到的关注也更多。电泳槽一种很实用的工具，而且在任何实验室都必不可少。但是它们毕竟是分析工具，功能只是将DNA分开，却用不到生物技术中的基本的、革命性的技巧——以大自然从没用过的方式重新组合基因。他的下一步计划就是，让发烧友的实验室既能基因分离，也能实现基因剪接。任何生物技术实验室想达到这一目的，需要的头一个工具就是基因复印机。
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早期的基因剪接实验中，做PCR意味着要花数小时站在不同温度设置的水槽旁，反复地把试管从一个水槽移动到另一个水槽。这个实验需要极高的精准性，但是这种手工操作很不精确。最早的自动PCR仪对于实验室的意义就相当于办公室里有了施乐复印机。PCR仪因为给实验室带来了很多便利，因而大受欢迎，尽管仪器制造商要价过高，可是实验室都心甘情愿地付钱，以降低实验的乏味和高失败率。但是，PCR成为了常规实验后，厂家的要价仍旧居高不下。PCR仪变得更加高级、精确，也更加数字化。但这些机器仍旧很贵。然后OpenPCR出现了。
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OpenPCR的仪器外壳是用木头做的，这是它与标准大批量生产的塑料外壳PCR仪最明显的区别。它的大小跟烤面包机差不多，里面有16个格子，用来放置装着待复制DNA的管子。数字显示屏会追踪记录升温降温的循环周期，当PCR完成时，机器会自动发微博或者短信给实验者。杨科夫斯基与OpenPCR的另一个合伙人乔希·佩尔菲多（Josh Perfetto）一起用Arduino设计、制作了仪器的内部结构。由于PCR反应成本里最主要的一部分是来自于试剂而非仪器本身，因而他们同样开发了PCR仪的控制软件，从而优化反应，使错误最少、实验所需的试剂体积最小。
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