Tijekom posljednjih stoljeća mikroskopi su promijenili naš svijet.
Otkrili su nam maleni svijet predmeta, života i struktura
koje su premale da bismo ih vidjeli golim okom.
One su ogroman doprinos znanosti i tehnologiji.
Danas vam želim predstaviti novu vrstu mikroskopa -
mikroskop za promjene.
Ne koristi optiku kao običan mikroskop
koji uvećava manje objekte,
već koristi video-kameru i prerađuje sliku
ne bi li nam otkrio najmanje pokrete i promjene boje predmeta i ljudi,
pokrete koje je nemoguće vidjeti golim okom.
to nam omogućava da svijet promotrimo na potpuno nov način.
Na što mislim pod "promjene u boji"?
Npr. naša koža gotovo nezamjetno mijenja boju
dok krv teče ispod nje.
To je izuzetno neprimjetna promjena,
a upravo zato kada gledate druge ljude,
kada gledate osobu koja sjedi do vas,
ne vidite kako njezina koža ili njezino lice mijenja boju.
Kada gledamo ovaj video o Steveu, izgleda nam kao statična slika,
ali nakon što ga pogledamo kroz naš nov, poseban mikroskop,
odjednom vidimo sasvim drugačiju sliku.
Ovdje vidite male promjene u Steveovoj boji kože
koja je povećana 100 puta ne bi li te promjene postale vidljive.
Možemo zaista vidjeti čovjekov puls.
Možemo vidjeti koliko brzo kuca Steveovo srce,
ali možemo vidjeti i kako mu točno krv teče u lice.
To možemo učiniti ne samo za vizualizaciju pulsa
nego i za umirivanje otkucaja srca
i mjerenje brzine njegova otkucaja.
To možemo učiniti pomoću običnih kamera, bez da uopće dotaknemo pacijenta.
Ovdje vidite puls i otkucaje srca neonatalne bebe izvučenog
iz videa snimljenog običnom DSLR-kamerom,
a broj otkucaja srca jednako je
precizan kao i onaj kojeg dobijete klasičnim pregledom u bolnici.
To čak ne mora biti ni video koji smo mi osobno snimili.
Možemo to učiniti i s drugim videima.
Ovdje imam kratki isječak iz filma "Batman: Početak",
samo da vam pokažem Baleov puls.
(Smijeh)
Samo da znate, vjerojatno je našminkan,
osvjetljenje je pravi izazov.
a ipak, samo na osnovu snimke možemo izvući njegov puls
i prilično ga precizno prikazati.
Kako sad to?
Analiziramo snimljene promjene u svjetlu
na svakom snimljenom pikselu
i onda ih dodatno pojačamo.
Povećamo ih kako bismo ih mogli vidjeti.
Problematično je to što su ti signali,
te promjene koje tražimo iznimno suptilni
i moramo biti jako oprezni kad ih pokušavamo razdvojiti
od buke koje uvijek ima na snimkama.
Služimo se pametnim tehnikama računalne obrade slike
ne bismo li dobili iznimno točna mjerenja boje na svakom pikselu,
a onda i mjerenja postupnih promjena boje
koje zatim pojačamo.
Povećamo ih ne bismo li stvorili onakve povećane videe
koji uistinu pokazuju te promjene,
ali ispada da to nije dobro samo za malene promjene u boji
već i za malene pokrete,
a to je zato što će se svjetlo koje naše kamere snimaju
promijeniti ne samo ako se boja predmeta promijeni
već i ako se predmet pokrene.
Ovo je moja kćer s otprilike dva mjeseca.
Video je snimljen prije neke tri godine.
Kao mladi roditelji svi mi želimo da nam djeca budu zdrava,
da dišu i, naravno, da su živa.
Stoga sam i ja nabavio "baby monitor"
ne bih li pazio na kćer i dok spava.
Sve to imate i na klasičnom baby monitoru.
Vidite da dijete spava, ali nemate nikakvih dodatnih informacija.
Nema se baš što vidjeti.
Ne bi li bilo bolje, informativnije i korisnije
kad bismo mogli vidjeti ovo?
Pokrete sam uvećao trideset puta.
Po njima sam jasno vidio da mi je kćer živa i da diše.
(Smijeh)
Ovdje imamo usporedni prikaz.
Kao što sam već rekao, u originalnom videu
nema se baš što vidjeti,
no kada uvećamo pokrete, disanje postaje uočljivije.
Izgleda da ima mnogo fenomena
koje možemo otkriti i povećati našim novim mikroskopom za pokret.
Možemo vidjeti kako nam vene i arterije pulsiraju tijelom.
Možemo vidjeti kako nam se oči
ljuljuškaju.
Ovo je moje oko.
I video je snimljen odmah nakon rođenja kćeri,
dakle nisam baš puno spavao. (Smijeh)
Čak i kad osoba mirno sjedi,
mnogo informacija možemo izvući
iz njezinog disanja i mikrofacijalnih ekspresija.
Možda ih možemo iskoristiti
kako bismo saznali nešto o našim mislima ili emocijama.
Možemo povećati i male mehaničke pokrete
poput vibracija motora koje bi
inženjerima pomogle u pronalaženju i dijagnosticiranju mehaničkih problema
ili u izučavanju kako se građevine njišu na vjetru i reagiraju na sile.
Sve su to stvari koje čovječanstvo može izmjeriti na razne načine,
ali njihovo je mjerenje jedna stvar,
a njihovo promatranje dok se zaista događaju
potpuno je druga stvar.
Otkad smo otkrili tu novu tehnologiju,
objavili smo taj kod online ne bi li ga i drugi mogli isprobati.
Vrlo je jednostavan za uporabu.
Možete ga koristiti na vlastitim snimkama.
Naši suradnici u Quanta Researchu stvorili su ovu zgodnu stranicu
gdje možete učitati svoje snimke i tamo ih obrađivati,
pa čak i ako nemate nikakvog iskustva s računarstvom i programiranjem,
možete vrlo lako eksperimentirati s ovim novim mikroskopom.
Htio bih vam pokazati tek nekoliko primjera
tuđih eksperimenata.
Ovaj je video napravio korisnik YT-a pod korisničkim imenom "Tamez85".
Ne znam tko je to,
ali on/a je iskoristio naš kod
ne bi li uvećao male pokrete trbuha tijekom trudnoće.
Malo je jezivo.
(Smijeh)
Ljudi su ga koristili ne bi li povećali pulsirajuće vene na rukama.
To ne bi bila prava znanost da se nije koristio zamorac,
ovo je zamorac Tiffany,
a ovaj korisnik YT-a tvrdi da je to prvi glodavac na Zemlji
čije su kretnje uvećane.
Možete ga koristiti i u umjetničke svrhe.
Ovo mi je poslala studentica dizajna na Yaleu.
Htjela je vidjeti postoji li ikakva razlika
u načinu kretanja njenih kolega.
Natjerala ih je da mirno stoje, a onda je uvećala njihove pokrete.
Kao da gledate kako nepomične slike oživljavaju.
Ono što je dobro sa svim tim primjerima
jest to da mi nismo imali nikakve veze s njima.
Mi smo ljudima samo dali taj novi alat, nov način gledanja na svijet,
a onda su oni našli nove, zanimljive i kreativne načine njegova korištenja.
No nismo se zaustavili samo na tome.
Taj alat ne samo da nam omogućava da svijet promatramo na drugi način
već i redefinira što možemo raditi
i pomiče granice toga što možemo raditi s našim kamerama.
Kao znanstvenici počeli smo se pitati
koji još fizički fenomeni proizvode malene pokrete
koje bismo mogli izmjeriti kamerama.
Jedan takav fenomen na koji smo se nedavno usredotočili jest zvuk.
Zvuk, kao što već znamo, predstavlja promjene
u tlaku zraka koje putuju zrakom.
Ti tlačni valovi udaraju o predmete i u njima stvaraju malene vibracije,
a tako čujemo i snimamo zvukove.
No ispada da zvuk proizvodi i vizualne pokrete.
To su pokreti koji nama nisu vidljivi,
ali jesu vidljivi kameri koja je za to opremljena.
Evo dva primjera.
Tu ja demonstriram svoje sjajne pjevačke sposobnosti.
(Pjevanje)
(Smijeh)
Ubrzao sam video svog grla dok sam pjevušio.
Ako se zagledate u video,
nemate tu što vidjeti,
ali kad pokrete uvećamo 100 puta, vidimo sve pokrete i mreškanja
u vratu koja su zadužena za proizvodnju zvuka.
Taj je signal u videu.
Znamo da pjevači mogu razbiti čaše za vino
ako pogode pravi ton.
Sada ćemo odsvirati ton
koja je u istoj frekvenciji kao i čaša
kroz zvučnik pored nje.
Kad odsviramo taj ton i povećamo pokrete 250 puta,
jasno vidimo kako čaša vibrira
i odjekuje kao reakcija na zvuk.
To se ne vidi baš svaki dan,
što nas je natjeralo na razmišljanje. Došli smo na jednu ludu ideju.
Mogli bismo preokrenuti taj proces i povratiti zvuk iz videa
analizirajući malene vibracije koje zvukovi stvaraju na predmetima
i ponovno ih pretvoriti u zvukove koji su ih i proizveli.
Na taj način obične predmete možemo pretvoriti u mikrofone.
I učinili smo upravo to.
Ovo je prazna vrećica čipsa koja je bila na stolu
i pretvorit ćemo je u mikrofon
snimajući je kamerom
i analizirajući majušne pokrete koje stvaraju zvučni valovi.
Ovo je sviralo u sobi.
(Glazba: "Mary Had a Little Lamb")
Ovo je ubrzani video snimljene vrećice čipsa.
Ponovno puštamo.
Nema šanse da možete vidjeti da se na tom videu nešto događa
samo gledajući ga,
ali evo zvuka koji smo uspjeli dobiti samo analizirajući
malene pokrete na toj snimci.
(Glazba: "Mary Had a Little Lamb")
Ja to nazivam -- hvala vam.
(Pljesak)
Nazivam to vizualnim mikrofonom.
Izdvajamo zvučne signale iz videosignala.
Samo da vam malo približim tu skalu pokreta --
prilično glasan zvuk pomaknut će vrećicu čipsa za manje od mikrometra.
To je tisućina milimetra.
Toliko su maleni pokreti koje sada možemo izvući
samo promatranjem kako svjetlo odskakuje od predmeta
i kako ga naše kamere hvataju.
Možemo povratiti zvukove i iz drugih predmeta, poput biljaka.
(Glazba: "Mary Had a Little Lamb")
A možemo povratiti i govor.
Ovdje osoba govori u prostoriji.
Glas: Marija je imala malo janje čija vuna bijaše bijela poput snijega
i gdjegod da bi Marija pošla, pošlo bi i janje s njom.
Michael Rubinstein: A evo i tog govora koji smo povratili
samo iz videa one iste vrećice čipsa.
Glas: Marija je imala malo janje čija vuna bijaše bijela poput snijega
i gdjegod da bi Marija pošla, pošlo bi i janje s njom.
MR: Koristili smo "Mary Had a Little Lamb"
zato što su to prve riječi
koje je Thomas Edison 1877. godine izgovorio u svoj fonograf.
Bio je to jedan od prvih uređaja za snimanje glasa u povijesti.
Uređaj je zvukove preusmjeravao u dijafragmu
od koje je vibrirala iglica koja je gravirala zvuk u alu-foliju
koja je bila omotana oko cilindra.
Evo demonstracije snimanja i reprodukcije zvuka Edisonovim gramofonom.
(Video) Glas: Test, test, jedan, dva, tri.
Marija je imala malo janje čija vuna bijaše bijela poput snijega
i gdjegod da bi Marija pošla, pošlo bi i janje s njom.
Test, test, jedan, dva, tri.
Marija je imala malo janje čija vuna bijaše bijela poput snijega
i gdjegod da bi Marija pošla, pošlo bi i janje s njom.
MR: A sada, 137 godina kasnije
možemo dobiti zvuk slične kvalitete,
ali putem kamera - promatranjem kako predmeti vibriraju na zvukove,
a možemo to raditi i onda kad je kamera
udaljena od predmeta pet metara, iza zvučno izoliranog stakla.
Ovo je zvuk koji smo uspjeli povratiti u jednom takvom slučaju.
Marija je imala malo janje čija vuna bijaše bila bijela poput snijega
i gdjegod da bi Marija pošla, pošlo bi i janje s njom.
MR: Naravno, odmah se sjetite mogućnosti nadzora.
(Smijeh)
Ali može biti korisno i za neke druge stvari.
U budućnosti ćemo ga možda moći koristiti i za, npr.
reprodukciju zvukova iz svemira
jer zvuk ne može putovati svemirom, ali svjetlo može.
Tek smo počeli istraživati
druge mogućnosti korištenja te nove tehnologije.
Daje nam da vidimo fizikalne procese koji znamo da postoje,
ali koje nismo mogli vidjeti vlastitim očima - sve dosad.
Ovo je naš tim.
Sve što sam vam danas pokazao rezultat je suradnje
s ovom sjajnom grupom ljudi koju tu vidite,
a potičem vas da posjetite našu web-stranicu,
sami isprobate
i pridružite nam se u otkrivanju svijeta mini-pokreta.
Hvala vam.
(Pljesak)