1
00:00:01,114 --> 00:00:08,606
過去数世紀に渡って
顕微鏡は世界を変えてきました

2
00:00:09,036 --> 00:00:14,252
小さすぎて肉眼では見えない
物や生物や構造の世界を

3
00:00:14,252 --> 00:00:17,158
顕微鏡が明らかにし

4
00:00:17,158 --> 00:00:20,177
科学や技術に対して
大いなる貢献をしました

5
00:00:20,177 --> 00:00:23,404
今日ご紹介したいのは
新しいタイプの顕微鏡

6
00:00:23,404 --> 00:00:25,982
「変化を見る顕微鏡」です

7
00:00:25,982 --> 00:00:28,884
普通の顕微鏡のように
光学的に小さなものを大きく

8
00:00:28,884 --> 00:00:30,881
見せるのではなく

9
00:00:30,881 --> 00:00:35,257
ビデオと画像処理を使って

10
00:00:35,257 --> 00:00:40,513
肉眼では見えないような
人や物の微細な動きや

11
00:00:40,513 --> 00:00:44,355
色の変化を
見えるようにします

12
00:00:44,355 --> 00:00:48,475
これは世界に対する
まったく別の見方を与えてくれます

13
00:00:48,475 --> 00:00:50,385
色の変化とは
どんなものかですが

14
00:00:50,385 --> 00:00:53,217
例えば人の肌というのは
血の流れに応じて

15
00:00:53,217 --> 00:00:55,214
色がかすかに変化します

16
00:00:55,214 --> 00:00:57,611
これはとても
微妙な変化であるため

17
00:00:57,611 --> 00:00:59,674
隣に座っている人を
見たところで

18
00:00:59,674 --> 00:01:01,925
肌や顔の色が

19
00:01:01,925 --> 00:01:05,500
変わっているようには
見えません

20
00:01:05,500 --> 00:01:09,860
このスティーブの映像を見ても
静止画のように見えます

21
00:01:09,860 --> 00:01:13,720
しかし私達の新しい顕微鏡を
通して見ると

22
00:01:13,720 --> 00:01:16,320
まったく異なる
イメージが現れます

23
00:01:16,320 --> 00:01:20,250
肌の色の小さな変化を
100倍増幅することで

24
00:01:20,250 --> 00:01:24,686
目で見て分かる
ようにしています

25
00:01:24,686 --> 00:01:27,953
脈拍を見て取る
こともできます

26
00:01:27,953 --> 00:01:31,180
心拍の早さだけでなく

27
00:01:31,180 --> 00:01:36,535
顔を血がどう流れているかも
分かります

28
00:01:36,544 --> 00:01:39,175
脈拍を可視化
できるだけでなく

29
00:01:39,175 --> 00:01:42,646
心拍数を正確に

30
00:01:42,646 --> 00:01:44,439
計測することもできます

31
00:01:44,439 --> 00:01:48,892
普通のカメラでできて
患者に触れる必要もありません

32
00:01:48,892 --> 00:01:54,509
ここでは普通のDSLRカメラで撮った
新生児の映像から

33
00:01:54,509 --> 00:01:57,390
脈拍と心拍数を
取り出しています

34
00:01:57,390 --> 00:01:59,206
これで計測した心拍数は

35
00:01:59,206 --> 00:02:04,017
病院にある通常の計器によるのと
同様の正確さがあります

36
00:02:04,017 --> 00:02:06,659
映像も自分で撮ったもの
である必要はなく

37
00:02:06,659 --> 00:02:09,654
既存のビデオを使うこともできます

38
00:02:09,654 --> 00:02:13,555
これは『バットマン ビギンズ』の一場面から

39
00:02:13,555 --> 00:02:15,459
クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑）

40
00:02:15,459 --> 00:02:17,281
クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑）

41
00:02:17,281 --> 00:02:19,404
映画なのでメークも
しているだろうし

42
00:02:19,404 --> 00:02:21,357
光の条件にも
難しい面がありますが

43
00:02:21,357 --> 00:02:24,308
それでも映像から
彼の心拍を

44
00:02:24,308 --> 00:02:26,326
非常にうまく
取り出せています

45
00:02:26,326 --> 00:02:28,246
どうやっているのかですが

46
00:02:28,246 --> 00:02:32,844
ビデオのそれぞれの
ピクセルに記録された

47
00:02:32,844 --> 00:02:35,115
光の時間的変化を分析し

48
00:02:35,115 --> 00:02:36,913
その変化を拡大しています

49
00:02:36,913 --> 00:02:39,075
変化が見て分かるくらいに
大きくするわけです

50
00:02:39,075 --> 00:02:40,977
難しいのは
捉えたい変化が

51
00:02:40,977 --> 00:02:43,910
非常に小さなものだ
ということで

52
00:02:43,910 --> 00:02:46,689
その変化を
録画につきもののノイズから

53
00:02:46,689 --> 00:02:50,520
注意深く分離する
必要があります

54
00:02:50,520 --> 00:02:53,515
それぞれのピクセルの
ごく正確な色を得るために

55
00:02:53,515 --> 00:02:57,509
巧妙な画像処理を
行っています

56
00:02:57,509 --> 00:03:00,179
それから色の
時間変化の仕方を捉え

57
00:03:00,179 --> 00:03:02,872
それを拡大して

58
00:03:02,872 --> 00:03:06,852
変化が目で見て分かるよう
変化の強調された

59
00:03:06,852 --> 00:03:09,024
映像を作ります

60
00:03:09,024 --> 00:03:13,262
このようにして見えるようにできるものには
微細な色の変化だけでなく

61
00:03:13,262 --> 00:03:15,503
微細な動きもあります

62
00:03:15,503 --> 00:03:19,079
カメラに記録される光は
色の変化によってだけでなく

63
00:03:19,079 --> 00:03:21,889
物の動きによっても

64
00:03:21,889 --> 00:03:24,257
変化するからです

65
00:03:24,257 --> 00:03:27,893
これは生後２ヶ月の頃の
私の娘です

66
00:03:27,893 --> 00:03:30,892
３年ほど前に
録画したものです

67
00:03:30,892 --> 00:03:34,100
親になったばかりの人は
赤ちゃんが健康か 息をしているか

68
00:03:34,100 --> 00:03:36,642
生きているか
いつも気にかけています

69
00:03:36,642 --> 00:03:38,784
私も娘の眠っている姿を
見られるよう

70
00:03:38,784 --> 00:03:41,253
ベビーモニターを
買いました

71
00:03:41,253 --> 00:03:44,780
普通のベビーモニターで見られるのは
このような映像です

72
00:03:44,780 --> 00:03:48,462
眠っている様子は分かりますが
情報は大して得られません

73
00:03:48,474 --> 00:03:50,078
見て分かる事は
殆どありません

74
00:03:50,078 --> 00:03:52,902
もしこんな風に
見えたとしたら

75
00:03:52,902 --> 00:03:55,892
もっと情報が得られて
有用ではないでしょうか？

76
00:03:55,892 --> 00:04:02,248
動きを30倍拡大することで
娘の動きがはっきり見て取れるようになりました

77
00:04:02,248 --> 00:04:06,074
これで娘が確かに生きて
呼吸しているのが分かります

78
00:04:06,074 --> 00:04:08,327
（笑）

79
00:04:08,327 --> 00:04:10,249
並べて比較したところですが

80
00:04:10,249 --> 00:04:12,732
元々のビデオでは

81
00:04:12,732 --> 00:04:14,368
動きが分かりません

82
00:04:14,368 --> 00:04:18,075
しかし動きを拡大した映像では
呼吸の様子がよく分かります

83
00:04:18,075 --> 00:04:20,144
この「変化を見る顕微鏡」によって

84
00:04:20,144 --> 00:04:23,768
明らかにできる身の回りの現象は
たくさんあります

85
00:04:23,768 --> 00:04:28,332
体の中で静脈や動脈が
どう脈打っているか分かります

86
00:04:28,332 --> 00:04:30,960
目が絶えずユラユラ
動いていることも

87
00:04:30,960 --> 00:04:32,847
よく分かります

88
00:04:32,847 --> 00:04:34,356
これは私の目で

89
00:04:34,356 --> 00:04:37,421
娘が生まれた頃に
撮ったので

90
00:04:37,421 --> 00:04:41,623
あまり寝ていないのが
分かるかと思います（笑）

91
00:04:41,623 --> 00:04:44,339
じっと座っている人からでさえ

92
00:04:44,339 --> 00:04:46,383
多くの情報が得られます

93
00:04:46,383 --> 00:04:49,912
呼吸のパターンとか
小さな顔の表情とか

94
00:04:49,912 --> 00:04:51,537
このような動きから

95
00:04:51,537 --> 00:04:54,691
その人の思っていることや
感情も分かるかもしれません

96
00:04:54,691 --> 00:04:57,946
エンジンの振動のような
小さな機械の動きも

97
00:04:57,946 --> 00:04:59,501
拡大して見えるようにできます

98
00:04:59,501 --> 00:05:03,193
機械の問題の検出や診断を技術者がするのに
役立つかもしれません

99
00:05:03,193 --> 00:05:07,931
建物や構造物が風に揺れたり
反発したりする様子も見て取れます

100
00:05:07,931 --> 00:05:12,512
こういった動きを計測する方法なら
以前からありましたが

101
00:05:12,512 --> 00:05:14,965
その動いている様子を

102
00:05:14,965 --> 00:05:17,241
実際に目で見えるようにする
というのは

103
00:05:17,241 --> 00:05:19,795
また別の話になります

104
00:05:19,795 --> 00:05:22,836
私達はこの技術を開発して以来

105
00:05:22,836 --> 00:05:26,789
ネット上でプログラムを公開して
誰でも実験できるようにしています

106
00:05:26,789 --> 00:05:28,664
とても簡単に使え

107
00:05:28,664 --> 00:05:30,708
自分のビデオで
試すことができます

108
00:05:30,708 --> 00:05:33,901
私達の協力者のQuanta Researchは
ご覧のようなサイトも用意していて

109
00:05:33,901 --> 00:05:36,579
ビデオをアップするだけで
結果を見られます

110
00:05:36,579 --> 00:05:40,395
だからコンピュータサイエンスや
プログラミングの知識がまったくなくても

111
00:05:40,395 --> 00:05:43,331
簡単にこの顕微鏡で
実験ができます

112
00:05:43,331 --> 00:05:45,735
これを使ってみんなが
どんなことをしているのか

113
00:05:45,735 --> 00:05:48,470
いくつかご覧に入れましょう

114
00:05:48,470 --> 00:05:53,787
このビデオはTomez85という
YouTubeユーザーが作ったもので

115
00:05:53,787 --> 00:05:55,250
どういう人なのか知りませんが

116
00:05:55,250 --> 00:05:57,595
私達のプログラムを使って

117
00:05:57,595 --> 00:06:01,310
妊婦のお腹の動きを
拡大しています

118
00:06:01,310 --> 00:06:02,912
ちょっと不気味ですね

119
00:06:02,912 --> 00:06:04,525
（笑）

120
00:06:04,525 --> 00:06:09,486
ここでは手の静脈の拍動を
拡大しています

121
00:06:09,486 --> 00:06:13,268
しかしモルモットを使わなくちゃ
科学っぽくなりませんよね

122
00:06:13,268 --> 00:06:16,658
このモルモットは
ティファニーという名前で

123
00:06:16,658 --> 00:06:19,607
作者はこれが
微細な動きを拡大された

124
00:06:19,607 --> 00:06:22,295
最初の齧歯類だと
主張しています

125
00:06:22,295 --> 00:06:24,483
美術作品を作ることもできます

126
00:06:24,483 --> 00:06:27,501
イェール大のデザイン科の学生が
送ってきたもので

127
00:06:27,501 --> 00:06:29,638
友人の身動きの仕方に
違いがあるか

128
00:06:29,638 --> 00:06:31,160
知りたかったのだそうです

129
00:06:31,160 --> 00:06:35,369
じっとしているように頼んで
それから動きを拡大したものです

130
00:06:35,369 --> 00:06:38,747
写真が動き始めたみたいな
感じがします

131
00:06:38,747 --> 00:06:41,180
これらの例の良いところは

132
00:06:41,180 --> 00:06:43,476
我々自身何もする必要が
なかったことです

133
00:06:43,476 --> 00:06:47,330
ただ新しい道具と
世界を見る新しい方法を提供するだけで

134
00:06:47,330 --> 00:06:52,462
いろんな人が新しくて面白い
創造的な使い方を見つけてくれます

135
00:06:52,462 --> 00:06:54,226
しかしそれで終わりではありません

136
00:06:54,226 --> 00:06:57,477
このツールは世界に対し
新しい見方ができるようにするだけでなく

137
00:06:57,477 --> 00:06:59,845
カメラで出来ることを再定義し

138
00:06:59,845 --> 00:07:03,026
可能性の限界を
押し広げもします

139
00:07:03,026 --> 00:07:05,255
科学者として
私達は考え始めました

140
00:07:05,255 --> 00:07:09,040
カメラで計測できる
微細な動きを生み出す物理現象として

141
00:07:09,040 --> 00:07:11,943
他にどんなものがあるだろう？

142
00:07:11,943 --> 00:07:15,944
そのような現象の１つとして
我々が最近取り組んでいるのが「音」です

143
00:07:15,944 --> 00:07:18,049
音というのは基本的に

144
00:07:18,049 --> 00:07:20,232
空気中を伝わる空気圧の変化です

145
00:07:20,232 --> 00:07:23,853
圧力の波が物にぶつかる時
小さな振動を生じ

146
00:07:23,853 --> 00:07:26,385
それを使って私達は音を聞いたり
録音したりしています

147
00:07:26,385 --> 00:07:30,053
しかし音は視覚的な
動きも作り出します

148
00:07:30,053 --> 00:07:32,886
肉眼では見えなくとも

149
00:07:32,886 --> 00:07:35,887
カメラを使って適切に処理すれば
見えるようになります

150
00:07:35,887 --> 00:07:37,460
例を２つお見せします

151
00:07:37,460 --> 00:07:40,074
これは私が素晴らしい歌唱力を
披露しているところです

152
00:07:41,064 --> 00:07:42,698
アー

153
00:07:42,698 --> 00:07:44,134
（笑）

154
00:07:44,134 --> 00:07:47,120
声を出している時の喉を
高速度カメラで撮影しました

155
00:07:47,120 --> 00:07:48,884
元の映像を見ても

156
00:07:48,884 --> 00:07:50,960
ほとんど動きは見られませんが

157
00:07:50,960 --> 00:07:55,292
動きを100倍拡大してやると
発声に関わる首の部分に

158
00:07:55,292 --> 00:07:58,566
波のような動きが広がっているのが
分かります

159
00:07:58,566 --> 00:08:01,306
音の痕跡が映像に
残されているわけです

160
00:08:01,306 --> 00:08:03,976
歌手は特定の音程の声を出して
グラスを割れる

161
00:08:03,976 --> 00:08:05,439
という話は
良く知られています

162
00:08:05,439 --> 00:08:07,204
ここではグラスの

163
00:08:07,204 --> 00:08:09,730
共鳴周波数の音を

164
00:08:09,730 --> 00:08:11,778
横のスピーカーから
出しています

165
00:08:11,778 --> 00:08:16,197
その時の動きを
250倍拡大すると

166
00:08:16,197 --> 00:08:18,535
グラスが音に共鳴して
振動しているのが

167
00:08:18,535 --> 00:08:22,105
はっきり分かります

168
00:08:22,105 --> 00:08:24,525
あまり日常で目にする光景では
ありませんね

169
00:08:24,525 --> 00:08:28,054
しかしここから
突飛なアイデアを思いつきました

170
00:08:28,054 --> 00:08:33,662
この過程を逆にして 映像から音を
復元できないでしょうか？

171
00:08:33,662 --> 00:08:37,697
音波が物の表面に作り出す
微細な振動を解析して

172
00:08:37,697 --> 00:08:42,474
元になった音を
生成するのです

173
00:08:42,474 --> 00:08:46,931
そのようにすれば 身の回りにある物を
マイクに変えることができます

174
00:08:46,931 --> 00:08:49,163
私達はまさにそれを
やってみました

175
00:08:49,163 --> 00:08:51,979
テーブルの上にポテトチップの
空き袋があります

176
00:08:51,979 --> 00:08:54,804
これをビデオ撮影して
音により生じた —

177
00:08:54,804 --> 00:08:56,395
微細な動きを
解析することで

178
00:08:56,395 --> 00:08:59,623
ポテトチップの袋をマイクロフォンに
変えようというわけです

179
00:08:59,623 --> 00:09:02,419
この部屋では
こんな音楽を流しています

180
00:09:02,419 --> 00:09:06,853
(曲『メリーさんのひつじ』)

181
00:09:10,007 --> 00:09:13,032
そしてポテトチップの袋を
高速度カメラで撮影しました

182
00:09:13,032 --> 00:09:14,306
これを見ても

183
00:09:14,306 --> 00:09:17,648
何かが起きているようには

184
00:09:17,648 --> 00:09:18,706
見えませんが

185
00:09:18,706 --> 00:09:21,690
映像の中の微細な動きを
解析することで

186
00:09:21,690 --> 00:09:23,873
このような音を
再現できました

187
00:09:23,873 --> 00:09:26,682
(曲『メリーさんのひつじ』)

188
00:09:40,985 --> 00:09:42,471
私はこれを—

189
00:09:42,471 --> 00:09:47,696
（拍手）

190
00:09:49,878 --> 00:09:52,223
「ビジュアル・マイクロフォン」
と呼んでいます

191
00:09:52,223 --> 00:09:55,613
ビデオ信号からオーディオ信号を
取り出しているのです

192
00:09:55,613 --> 00:09:58,794
動きの大きさが
どれくらいかというと

193
00:09:58,799 --> 00:10:04,135
かなり大きな音でも
ポテトチップの袋の動きは１ミクロン未満です

194
00:10:04,135 --> 00:10:06,874
１ミリの千分の１です

195
00:10:06,874 --> 00:10:10,435
そのような小さな動きでも

196
00:10:10,435 --> 00:10:13,678
映像の中で物に反射する光を
観察することによって

197
00:10:13,678 --> 00:10:15,814
検出できるのです

198
00:10:15,814 --> 00:10:19,064
他の物を使うこともできます
たとえば植物とか

199
00:10:19,064 --> 00:10:25,380
(曲『メリーさんのひつじ』)

200
00:10:27,214 --> 00:10:29,211
声を復元することもできます

201
00:10:29,211 --> 00:10:31,788
こちらでは部屋の中で
人が話しています

202
00:10:31,788 --> 00:10:35,991
Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
(メリーさんは小さな羊を飼っていた 雪のように白い毛をして)

203
00:10:35,991 --> 00:10:40,221
and everywhere that Mary went, that lamb was sure to go.
(メリーさんの行くところは どこにでも付いてきた)

204
00:10:40,221 --> 00:10:42,980
前と同じ
ポテトチップの袋の映像から

205
00:10:42,980 --> 00:10:46,254
復元した声です

206
00:10:46,254 --> 00:10:51,085
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

207
00:10:51,085 --> 00:10:55,944
and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go.

208
00:10:55,944 --> 00:10:58,290
『メリーさんのひつじ』を使ったのは

209
00:10:58,290 --> 00:11:00,413
エジソンが1877年に
蓄音機で

210
00:11:00,413 --> 00:11:04,574
最初に録音したのが
この歌だったからです

211
00:11:04,574 --> 00:11:07,802
それは音を記録する
最初の装置の１つでした

212
00:11:07,802 --> 00:11:11,129
音を振動板で受け

213
00:11:11,129 --> 00:11:15,208
その振動を針に伝え
それが筒に巻いたアルミ箔に

214
00:11:15,208 --> 00:11:17,483
記録される仕掛けでした

215
00:11:17,483 --> 00:11:23,426
これはエジソンの蓄音機で
録音し再生するデモです

216
00:11:23,426 --> 00:11:26,446
（録音）Testing, testing, one two three.

217
00:11:26,446 --> 00:11:29,859
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

218
00:11:29,859 --> 00:11:33,528
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

219
00:11:33,528 --> 00:11:36,268
（再生）Testing, testing, one two three.

220
00:11:36,268 --> 00:11:40,424
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

221
00:11:40,424 --> 00:11:45,648
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

222
00:11:45,648 --> 00:11:49,665
137年後の今日

223
00:11:49,665 --> 00:11:53,752
音に振動する物の映像だけから
同程度のクオリティの音を

224
00:11:53,752 --> 00:11:57,831
再現できるようになりました

225
00:11:57,831 --> 00:11:59,765
しかも防音ガラスの
向こう側にある

226
00:11:59,765 --> 00:12:03,999
５メートル離れた物を使って
それができるのです

227
00:12:03,999 --> 00:12:07,219
そうやって復元した音がこれです

228
00:12:07,219 --> 00:12:12,513
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

229
00:12:12,513 --> 00:12:17,272
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

230
00:12:17,404 --> 00:12:21,034
すぐ思いつく応用は
スパイ活動でしょう

231
00:12:21,034 --> 00:12:24,029
（笑）

232
00:12:24,029 --> 00:12:28,085
しかし他のことにも使えます

233
00:12:28,085 --> 00:12:30,925
もしかしたら
将来宇宙の向こうの音を

234
00:12:30,925 --> 00:12:33,177
再現できるように
なるかもしれません

235
00:12:33,177 --> 00:12:36,753
音は宇宙を伝わりませんが
光なら伝わるからです

236
00:12:36,753 --> 00:12:39,157
私達は
この新しい技術の可能性を

237
00:12:39,157 --> 00:12:42,176
探り始めたばかりです

238
00:12:42,176 --> 00:12:45,008
これまで存在するのは
知っていたけれど

239
00:12:45,008 --> 00:12:48,564
自分の目で見られなかった物理現象を
見えるようにしてくれるのです

240
00:12:48,564 --> 00:12:49,768
これが私の仲間です

241
00:12:49,768 --> 00:12:52,647
今日お見せしたものは
みんなここに出ている人達の

242
00:12:52,647 --> 00:12:54,838
協力の結果
得られたものです

243
00:12:54,838 --> 00:12:58,005
みなさんにもぜひ
私達のウェブサイトを訪れ

244
00:12:58,005 --> 00:12:59,451
自分で試してみて

245
00:12:59,451 --> 00:13:02,423
一緒に微細な動きの世界を
探索していただきたいと思います

246
00:13:02,423 --> 00:13:04,048
ありがとうございました

247
00:13:04,048 --> 00:13:05,302
（拍手）