0:00:01.114,0:00:08.606
Během několika posledních století nám[br]mikroskopy pomohly změnit pohled na svět.

0:00:09.036,0:00:14.252
Odhalily nám miniaturní svět [br]věcí, života a struktur,

0:00:14.252,0:00:17.158
které jsou příliš malé na to,[br]abychom je prostým okem viděli.

0:00:17.158,0:00:20.177
Jsou ohromným přínosem[br]pro vědu a techniku.

0:00:20.177,0:00:23.404
Dnes vám představím nový typ mikroskopu,

0:00:23.404,0:00:25.982
mikroskop změn.

0:00:25.982,0:00:28.884
Nepoužívá, jako normální mikroskop,

0:00:28.884,0:00:30.881
ke zvětšení malých věcí optiku,

0:00:30.881,0:00:35.257
ale videokameru a techniky [br]zpracování obrazu

0:00:35.257,0:00:40.513
k odhalení těch nejmenších změn[br]v pohybu a barvách věcí i lidí.

0:00:40.513,0:00:44.355
Změn tak malých, že je [br]lidské oko nepostřehne.

0:00:44.355,0:00:48.475
To nám umožňuje se na svět [br]dívat úplně novým způsobem.

0:00:48.475,0:00:50.385
Co mám na mysli tou změnou barvy?

0:00:50.385,0:00:53.217
Například naše kůže mění [br]lehounce svou barvu,

0:00:53.217,0:00:55.214
když pod ní protéká krev.

0:00:55.214,0:00:57.618
Tato změna je neuvěřitelně drobná,

0:00:57.618,0:00:59.674
a proto, když se díváme na ostatní lidi,

0:00:59.674,0:01:01.925
když se podíváte na člověka,[br]co sedí vedle vás,

0:01:01.925,0:01:05.500
tak nezpozorujete v jeho obličeji[br]ani na kůži žádnou změnu barvy.

0:01:05.500,0:01:09.860
Když si přehrajeme video Steva,[br]tak nám připadá jako statický obraz;

0:01:09.860,0:01:13.720
ale když se na toto video podíváme[br]naším novým speciálním mikroskopem,

0:01:13.720,0:01:16.320
najednou vidíme jinou věc.

0:01:16.320,0:01:20.250
To, co vidíme, jsou malé změny[br]v barvě Steveova obličeje,

0:01:20.250,0:01:24.686
stokrát zvětšené,[br]a tedy pro nás viditelné.

0:01:24.686,0:01:27.953
Můžeme dokonce i vidět jeho puls.

0:01:27.953,0:01:31.180
Můžeme nejen vidět, jak rychle[br]Steveovo srdce bije,

0:01:31.180,0:01:36.535
ale též kudy přesně krev[br]proudí v jeho obličeji.

0:01:36.544,0:01:39.175
Náš mikroskop můžeme použít[br]nejen k vizualizaci tepu,

0:01:39.175,0:01:42.646
ale též ke zjištění srdečního rytmu

0:01:42.646,0:01:44.439
a jeho změření.

0:01:44.439,0:01:48.892
A zvládáme to s pomocí normálních kamer, [br]bez dotyku s pacientem.

0:01:48.892,0:01:54.509
Tady vidíte tep a srdeční rytmus,[br]který jsme změřili u kojence

0:01:54.509,0:01:57.390
z videa pořízeného normální DSLR kamerou.

0:01:57.390,0:01:59.206
Takto získané měření

0:01:59.206,0:02:03.887
je stejně přesné jako měření získané[br]ze srdečního monitoru v nemocnici.

0:02:03.887,0:02:06.819
Dokonce to ani nemusí být video,[br]které jsme sami nahráli.

0:02:06.819,0:02:09.654
Zvládneme to i s cizími videi.

0:02:09.654,0:02:13.555
Tady jsem jen vzal krátký záběr[br]z filmu "Batman začíná",

0:02:13.555,0:02:15.459
abych ukázal puls Christiana Balea.

0:02:15.459,0:02:17.281
(Smích)

0:02:17.281,0:02:19.404
Víte, patrně má na sobě makeup,

0:02:19.404,0:02:21.357
takže světlo je zde trochu problematické,

0:02:21.357,0:02:24.308
ale stejně, jen z tohoto videa, [br]jsme vyextrahovali jeho puls

0:02:24.308,0:02:26.326
a názorně ho ukázali.

0:02:26.326,0:02:28.246
Takže jak to vše dokážeme?

0:02:28.246,0:02:32.844
V podstatě analyzujeme[br]změny světla v záznamu,

0:02:32.844,0:02:35.115
pro každý pixel v průběhu času,

0:02:35.115,0:02:36.913
a pak tyto změny zvětšíme.

0:02:36.913,0:02:39.075
Zvětšíme je, abychom je lépe viděli.

0:02:39.075,0:02:40.977
Záludná část je, že ty signály,

0:02:40.977,0:02:43.910
ty změny, co se snažíme změřit,[br]jsou extrémně malé,

0:02:43.910,0:02:46.689
takže je musíme opatrně oddělit

0:02:46.689,0:02:50.520
od šumu, který je vždy[br]ve videích přítomen.

0:02:50.520,0:02:53.515
Proto používáme chytré[br]techniky zpracování obrazu,

0:02:53.515,0:02:57.509
abychom získali velmi přesně[br]barvu každého pixelu ve videu.

0:02:57.509,0:03:00.179
Z toho zjistíme, jak se ta barva[br]v průběhu času mění,

0:03:00.179,0:03:02.872
a nakonec tyto změny zvětšíme.

0:03:02.872,0:03:06.852
Zvětšíme je, abychom vytvořili[br]takto vylepšená videa,

0:03:06.852,0:03:09.024
která názorně ukazují změny.

0:03:09.024,0:03:13.262
Ale ukázalo se, že můžeme udělat[br]to samé nejen k zobrazení změn barev,

0:03:13.262,0:03:15.503
ale též miniaturních pohybů.

0:03:15.503,0:03:19.079
A to díky tomu, že světlo,[br]které kamera zaznamená,

0:03:19.079,0:03:21.889
se změní nejen tehdy,[br]když objekt změní barvu,

0:03:21.889,0:03:24.257
ale i když se pohne.

0:03:24.257,0:03:27.893
Tady je má dcera, [br]když jí byly asi dva měsíce.

0:03:27.893,0:03:30.892
Toto video jsem pořídil[br]asi tak tři roky zpátky.

0:03:30.892,0:03:34.100
Jako čerství rodiče si chceme být jistí,[br]že jsou naše děti zdravé,

0:03:34.100,0:03:36.642
že dýchají a že jsou naživu.

0:03:36.642,0:03:38.784
Pořídil jsem si baby monitor,

0:03:38.784,0:03:41.253
abych mohl vidět dceru, když spí.

0:03:41.253,0:03:44.780
Toto je v podstatě to samé,[br]co uvidíte se standardním monitorem.

0:03:44.780,0:03:48.462
Vidíte, že díte spí, [br]ale víc informací se nedozvíte.

0:03:48.474,0:03:50.078
Moc toho nelze vidět.

0:03:50.078,0:03:52.902
Nebylo by lepší, [br]víc informativní či užitečné,

0:03:52.902,0:03:55.892
kdybychom se na to mohli podívat takto?

0:03:55.892,0:04:02.248
Tady jsem zvětšil[br]všechny pohyby třicetkrát,

0:04:02.248,0:04:06.074
a teď můžete jasně vidět, že má dcera[br]je skutečně živá a že dýchá.

0:04:06.074,0:04:08.327
(Smích)

0:04:08.327,0:04:10.249
Tady je porovnání vedle sebe.

0:04:10.249,0:04:12.732
A znovu, v původním videu,

0:04:12.732,0:04:14.368
toho není příliš vidět.

0:04:14.368,0:04:18.075
Ale jakmile zvětšíme změny,[br]dýchání je mnohem viditelnější.

0:04:18.075,0:04:20.145
A jak se ukazuje,[br]existuje spousta věcí,

0:04:20.145,0:04:23.768
které můžeme ukázat a zvětšit[br]naším novým pohybovým mikroskopem.

0:04:23.768,0:04:28.332
Můžeme vidět, jak naše[br]žíly a cévy pulzují.

0:04:28.332,0:04:30.960
Můžeme vidět, že se [br]naše oči stále pohybují

0:04:30.960,0:04:32.847
v tomto viklavém pohybu.

0:04:32.847,0:04:34.356
Toto je mé oko.

0:04:34.356,0:04:37.421
Video bylo též pořízeno krátce poté,[br]co se má dcera narodila,

0:04:37.421,0:04:41.623
takže můžete vidět, že jsem [br]toho moc nenaspal. (Smích)

0:04:41.623,0:04:44.339
I o člověku, který v klidu sedí,

0:04:44.339,0:04:46.383
je hodně informací,[br]které můžeme získat:

0:04:46.383,0:04:49.912
jeho vzor dýchání[br]či malé výrazy tváře.

0:04:49.912,0:04:51.537
Možná můžeme využít tyto pohyby,

0:04:51.537,0:04:54.691
aby nám prozradili něco[br]o našich myšlenkách či emocích.

0:04:54.691,0:04:57.946
Můžeme též zvětšit malé mechanické pohyby,

0:04:57.946,0:04:59.501
jako vibrace motorů,

0:04:59.501,0:05:03.193
což může pomoci inženýrům detekovat a[br]diagnostikovat problémy se stroji,

0:05:03.193,0:05:07.931
nebo vidět budovy a stavby,[br]jak se kývají ve větru.

0:05:07.931,0:05:12.512
To jsou všechno věci, které dnes[br]umíme měřit různými způsoby,

0:05:12.512,0:05:14.965
ale měření pohybů je jedna věc,

0:05:14.965,0:05:17.241
zatímco schopnost vidět,[br]jak se právě dějí,

0:05:17.241,0:05:19.795
je věc úplně jiná.

0:05:19.795,0:05:22.836
Jakmile jsme vytvořili[br]tuto novou technologii,

0:05:22.836,0:05:26.789
zpřístupnili jsme ji online, aby i ostatní[br]ji mohli vyzkoušet a experimentovat s ní.

0:05:26.789,0:05:28.664
Je velmi jednoduché ji použít.

0:05:28.664,0:05:30.708
Umí pracovat s vašimi vlastními videi.

0:05:30.708,0:05:33.901
Naši kolegové z Quanta Research[br]dokonce vytvořili tuto stránku,

0:05:33.901,0:05:36.579
kde můžete nahrát svá videa[br]a zpracovat je online,

0:05:36.579,0:05:40.395
takže i pokud nemáte žádné zkušenosti[br]s informatikou či programováním,

0:05:40.395,0:05:43.331
můžete snadno experimentovat[br]s naším novým mikroskopem.

0:05:43.331,0:05:45.735
Chtěl bych vám ukázat pár příkladů toho,

0:05:45.735,0:05:48.470
jak ostatní experimentovali.

0:05:48.470,0:05:53.787
Toto video bylo vytvořeno[br]uživatelem YouTube s přezdívkou Tamez85.

0:05:53.787,0:05:55.250
Nevím, kdo ten uživatel je,

0:05:55.250,0:05:57.595
ale on nebo ona použil náš program

0:05:57.595,0:06:01.310
ke zvětšení malých pohybů břicha[br]během těhotenství.

0:06:01.310,0:06:02.912
Je to trochu strašidelné.

0:06:02.912,0:06:04.525
(Smích)

0:06:04.525,0:06:09.486
Lidé náš program použili[br]ke zvětšení pulzujících žil v rukách.

0:06:09.486,0:06:13.268
A jak víte, nic není skutečná věda,[br]dokud nepoužijete morčata.

0:06:13.268,0:06:16.658
Toto morče se patrně jmenuje Tiffany.

0:06:16.658,0:06:19.607
Tento uživatel YouTube tvrdí,[br]že je to první hlodavec na Zemi,

0:06:19.607,0:06:22.295
jehož pohyb byl takto zvětšen.

0:06:22.295,0:06:24.483
Lze vytvořit i nové umění.

0:06:24.483,0:06:27.501
Toto video mi zaslala studentka[br]designu z univerzity Yale.

0:06:27.501,0:06:29.638
Chtěla vidět, jestli jsou rozdíly v tom,

0:06:29.638,0:06:31.160
jak se její spolužáci pohybují.

0:06:31.160,0:06:35.369
Nechala je všechny v klidu stát,[br]a pak zvětšila jejich pohyby.

0:06:35.369,0:06:38.747
Je to jako vidět fotografii ožít.

0:06:38.747,0:06:41.180
A skvělá věc na všech[br]těchto příkladech je,

0:06:41.180,0:06:43.476
že my s nimi nemáme nic společného.

0:06:43.476,0:06:47.330
My jsme jen zpřístupnili nový nástroj,[br]nový způsob, jak se dívat na svět,

0:06:47.330,0:06:52.462
a potom lidé přišli s novými, zajímavými[br]a kreativními způsoby, jak jej využít.

0:06:52.462,0:06:54.226
Ale my jsme u toho nezůstali.

0:06:54.226,0:06:57.477
Tento nástroj nám nejen[br]dává nový pohled na svět,

0:06:57.477,0:06:59.845
ale také redefinuje to, co umíme dělat,

0:06:59.845,0:07:03.026
a posouvá limity toho,[br]co zvládneme s kamerou.

0:07:03.026,0:07:05.255
Takže jsme jako vědci začali bádat:

0:07:05.255,0:07:09.040
jaké další fyzikální jevy[br]produkují miniaturní pohyby,

0:07:09.040,0:07:11.943
které by naše kamery mohly zachytit?

0:07:11.943,0:07:15.944
A jeden z těchto jevů, kterému se[br]v poslední době věnujeme, je zvuk.

0:07:15.944,0:07:18.049
Zvuk jsou ve své podstatě změny v tlaku,

0:07:18.049,0:07:20.232
které se pohybují vzduchem.

0:07:20.232,0:07:23.853
Tyto tlakové vlny narážejí do předmětů[br]a vytváří v nich malé vibrace,

0:07:23.853,0:07:26.385
díky kterým slyšíme a zaznamenáváme zvuk.

0:07:26.385,0:07:30.053
Ale ukazuje se, že zvuk[br]produkuje i vizuální pohyby.

0:07:30.053,0:07:32.886
Tyto pohyby nejsou viditelné pro nás,

0:07:32.886,0:07:35.887
ale jsou viditelné pro kameru[br]se správným zpracováním.

0:07:35.887,0:07:37.460
Takže tady máme dva příklady.

0:07:37.460,0:07:40.074
Tady prezentuji své[br]skvělé pěvecké schopnosti.

0:07:41.064,0:07:42.698
(Zpěv)

0:07:42.698,0:07:44.134
(Smích)

0:07:44.134,0:07:47.120
Vytvořil jsem vysokorychlostní[br]video svého krku.

0:07:47.120,0:07:48.884
Pokud se na něj podíváme,

0:07:48.884,0:07:50.960
moc toho neuvidíme,

0:07:50.960,0:07:55.292
ale pokud zvětšíme pohyby stokrát,[br]můžeme je vidět na krku spolu s vlnami,

0:07:55.292,0:07:58.566
které souvisí s tvorbou zvuku.

0:07:58.566,0:08:01.306
Ten signál je tam, ve videu.

0:08:01.306,0:08:03.976
Též víme, že zpěváci[br]zvládnou rozbít sklenici,

0:08:03.976,0:08:05.439
pokud trefí správný tón.

0:08:05.439,0:08:07.204
Takže tady pouštíme tón,

0:08:07.204,0:08:09.730
který má rezonanční frekvenci sklenice,

0:08:09.730,0:08:11.778
do reproduktoru vedle ní.

0:08:11.778,0:08:16.197
Po zapnutí a zvětšení pohybů 250 krát

0:08:16.197,0:08:18.535
můžeme jasně vidět, jak sklo vibruje

0:08:18.535,0:08:22.105
a rezonuje kvůli zvuku.

0:08:22.105,0:08:24.525
To není něco, co vidíte každý den.

0:08:24.525,0:08:28.054
Ale to nás donutilo se zamyslet.[br]A přivedlo nás to k šílenému nápadu.

0:08:28.054,0:08:33.662
Můžeme otočit tento proces[br]a získat zvuk z videa tím,

0:08:33.662,0:08:37.697
že zanalyzujeme miniaturní vibrace,[br]vytvořené zvukovými vlnami v objektech,

0:08:37.697,0:08:42.474
a převést je zpět na zvuk?

0:08:42.474,0:08:46.931
Tímto způsobem můžeme proměnit[br]obyčejné věci v mikrofony.

0:08:46.931,0:08:49.163
A přesně to jsme udělali.

0:08:49.163,0:08:51.979
Tady máme prázdný obal[br]od čipsů ležící na stole

0:08:51.979,0:08:54.804
a my ho proměníme v mikrofon tím,

0:08:54.804,0:08:56.395
že ho nahrajeme videokamerou

0:08:56.395,0:08:59.623
a zanalyzujeme miniaturní pohyby[br]vytvořené zvukem.

0:08:59.623,0:09:02.419
Tento zvuk jsme přehráli v místnosti.

0:09:02.419,0:09:06.853
(Hudba: "Mary Had a Little Lamb")

0:09:10.007,0:09:13.032
Nahráli jsme vysokorychlostní video[br]obalu od chipsů.

0:09:13.032,0:09:14.306
Hudba zase hraje.

0:09:14.306,0:09:18.692
Na tom videu nemáte šanci nic zpozorovat,

0:09:18.706,0:09:21.690
ale tady je zvuk, který jsme[br]zrekonstruovali z toho videa

0:09:21.690,0:09:23.873
analýzou miniaturních pohybů.

0:09:23.873,0:09:26.682
(Hudba: "Mary Had a Little Lamb")

0:09:40.985,0:09:42.471
Říkáme tomu - díky.

0:09:42.471,0:09:47.696
(Potlesk)

0:09:49.878,0:09:52.223
Říkáme tomu vizuální mikrofon.

0:09:52.223,0:09:55.613
Opravdu extrahujeme zvukový signál[br]ze signálu videa.

0:09:55.613,0:09:58.794
Abyste měli představu o velikosti pohybů,[br]které se zde odehrávají:

0:09:58.799,0:10:04.135
velmi hlasitý zvuk způsobí,[br]že se ten obal pohne o méně než mikrometr.

0:10:04.135,0:10:06.874
To je tisícina milimetru.

0:10:06.874,0:10:10.435
Tak miniaturní pohyby [br]teď zvládneme rozeznat

0:10:10.435,0:10:13.678
pouhým pozorováním[br]odrazů světla od objektů

0:10:13.678,0:10:15.814
našimi kamerami.

0:10:15.814,0:10:19.064
Můžeme získat zvuk [br]i z jiných předmětů, třeba květin.

0:10:19.064,0:10:25.380
(Hudba: "Mary Had a Little Lamb")

0:10:27.214,0:10:29.211
Zvládneme též extrahovat řeč.

0:10:29.211,0:10:31.788
Tady v místnosti hovoří člověk.

0:10:31.788,0:10:35.991
Hlas: Mary měla jehňátko[br]s vlnou bílou jako sníh,

0:10:35.991,0:10:40.221
a všude kam Mary šla,[br]jehňátko šlo s ní.

0:10:40.221,0:10:42.980
Michael Rubinstein: Tady je ta řeč získaná

0:10:42.980,0:10:46.254
z videa z obalu od chipsů.

0:10:46.254,0:10:51.085
Hlas: Mary měla jehňátko[br]s vlnou bílou jako sníh,

0:10:51.085,0:10:55.944
a všude kam Mary šla,[br]jehňátko šlo s ní.

0:10:55.944,0:10:58.290
MR: Použili jsme "Mary Had a Little Lamb",

0:10:58.290,0:11:00.413
protože to měla být první slova,

0:11:00.413,0:11:04.574
která pronesl Thomas Edison[br]do svého fonografu v roce 1877.

0:11:04.574,0:11:07.802
Byl to první zaznamenaný zvuk v historii.

0:11:07.802,0:11:11.129
V podstatě navedl zvuk na membránu,

0:11:11.129,0:11:15.208
která rozvibrovala jehlu[br]a ta vyryla zvuk na alobal,

0:11:15.208,0:11:17.483
který byl obalen kolem válečku.

0:11:17.483,0:11:23.426
Zde je ukážka záznamu a[br]přehrání zvuku Edisonovým fonografem.

0:11:23.426,0:11:26.446
(Video) Hlas: Test, test, jedna dvě tři.

0:11:26.446,0:11:29.859
Mary měla jehňátko[br]s vlnou bílou jako sníh,

0:11:29.859,0:11:33.528
a všude kam Mary šla,[br]jehňátko šlo s ní.

0:11:33.528,0:11:36.268
Test, test, jedna dvě tři.

0:11:36.268,0:11:40.424
Mary měla jehňátko[br]s vlnou bílou jako sníh,

0:11:40.424,0:11:45.648
a všude kam Mary šla,[br]jehňátko šlo s ní.

0:11:45.648,0:11:49.665
MR: A nyní, o 137 let později,

0:11:49.665,0:11:53.752
můžeme získat zvuk v podobné kvalitě

0:11:53.752,0:11:57.831
pouhým pozorováním objektů kamerou,[br]jak kvůli zvuku vibrují,

0:11:57.831,0:11:59.765
a dokonce to zvládneme s kamerou

0:11:59.765,0:12:03.999
vzdálenou 4.5 metru, za zvukotěsným sklem.

0:12:03.999,0:12:07.219
V tomto případě jsme zvládli[br]zrekonstruovat tento zvuk.

0:12:07.219,0:12:12.513
Hlas: Mary měla jehňátko[br]s vlnou bílou jako sníh,

0:12:12.513,0:12:17.272
a všude kam Mary šla,[br]jehňátko šlo s ní.

0:12:17.404,0:12:21.034
MR: První využití, které napadne[br]každého, je odposlech.

0:12:21.034,0:12:24.029
(Smích)

0:12:24.029,0:12:28.085
Ale může to být dobré i pro jiné věci.

0:12:28.085,0:12:30.925
Možná díky tomu například[br]zvládneme v budoucnu

0:12:30.925,0:12:33.177
zrekonstruovat zvuk napříč vesmírem,

0:12:33.177,0:12:36.753
neboť zvuk se ve vesmíru nešíří,[br]ale světlo ano.

0:12:36.753,0:12:39.157
Jen začínáme objevovat

0:12:39.157,0:12:42.176
další využití této nové technologie.

0:12:42.176,0:12:45.278
Díky ní lze vidět fyzické procesy,[br]o kterých víme, že existují,

0:12:45.278,0:12:48.564
ale které jsme zatím nebyli schopni[br]pozorovat vlastníma očima.

0:12:48.564,0:12:49.768
Toto je náš tým.

0:12:49.768,0:12:52.647
Vše, co jsem vám dnes ukázal,[br]je výsledkem spolupráce

0:12:52.647,0:12:54.838
s touto skvělou skupinou lidí

0:12:54.838,0:12:58.005
a já vám doporučuji navštívit[br]naši internetovou stránku,

0:12:58.005,0:12:59.451
vyzkoušejte si to sami,

0:12:59.451,0:13:02.423
a pojďte s námi objevovat[br]svět miniaturních pohybů.

0:13:02.423,0:13:04.048
Díky.

0:13:04.048,0:13:05.302
(Potlesk)