WEBVTT

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

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

00:00:14.252 --> 00:00:17.158
顕微鏡が明らかにし

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

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

00:00:23.404 --> 00:00:25.982
「変化を見る顕微鏡」です

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

00:00:28.884 --> 00:00:30.881
見せるのではなく

00:00:30.881 --> 00:00:35.257
ビデオと画像処理を使って

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

00:00:40.513 --> 00:00:44.355
色の変化を
見えるようにします

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

00:00:48.475 --> 00:00:50.385
色の変化とは
どんなものかですが

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

00:00:53.217 --> 00:00:55.214
色がかすかに変化します

00:00:55.214 --> 00:00:57.611
これはとても
微妙な変化であるため

00:00:57.611 --> 00:00:59.674
隣に座っている人を
見たところで

00:00:59.674 --> 00:01:01.925
肌や顔の色が

00:01:01.925 --> 00:01:05.500
変わっているようには
見えません

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

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

00:01:13.720 --> 00:01:16.320
まったく異なる
イメージが現れます

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

00:01:20.250 --> 00:01:24.686
目で見て分かる
ようにしています

00:01:24.686 --> 00:01:27.953
脈拍を見て取る
こともできます

00:01:27.953 --> 00:01:31.180
心拍の早さだけでなく

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

00:01:36.544 --> 00:01:39.175
脈拍を可視化
できるだけでなく

00:01:39.175 --> 00:01:42.646
心拍数を正確に

00:01:42.646 --> 00:01:44.439
計測することもできます

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

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

00:01:54.509 --> 00:01:57.390
脈拍と心拍数を
取り出しています

00:01:57.390 --> 00:01:59.206
これで計測した心拍数は

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

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

00:02:06.659 --> 00:02:09.654
既存のビデオを使うこともできます

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

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）

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）

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

00:02:19.404 --> 00:02:21.357
光の条件にも
難しい面がありますが

00:02:21.357 --> 00:02:24.308
それでも映像から
彼の心拍を

00:02:24.308 --> 00:02:26.326
非常にうまく
取り出せています

00:02:26.326 --> 00:02:28.246
どうやっているのかですが

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

00:02:32.844 --> 00:02:35.115
光の時間的変化を分析し

00:02:35.115 --> 00:02:36.913
その変化を拡大しています

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

00:02:39.075 --> 00:02:40.977
難しいのは
捉えたい変化が

00:02:40.977 --> 00:02:43.910
非常に小さなものだ
ということで

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

00:02:46.689 --> 00:02:50.520
注意深く分離する
必要があります

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

00:02:53.515 --> 00:02:57.509
巧妙な画像処理を
行っています

00:02:57.509 --> 00:03:00.179
それから色の
時間変化の仕方を捉え

00:03:00.179 --> 00:03:02.872
それを拡大して

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

00:03:06.852 --> 00:03:09.024
映像を作ります

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

00:03:13.262 --> 00:03:15.503
微細な動きもあります

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

00:03:19.079 --> 00:03:21.889
物の動きによっても

00:03:21.889 --> 00:03:24.257
変化するからです

00:03:24.257 --> 00:03:27.893
これは生後２ヶ月の頃の
私の娘です

00:03:27.893 --> 00:03:30.892
３年ほど前に
録画したものです

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

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

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

00:03:38.784 --> 00:03:41.253
ベビーモニターを
買いました

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

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

00:03:48.474 --> 00:03:50.078
見て分かる事は
殆どありません

00:03:50.078 --> 00:03:52.902
もしこんな風に
見えたとしたら

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？

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

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

00:04:06.074 --> 00:04:08.327
（笑）

00:04:08.327 --> 00:04:10.249
並べて比較したところですが

00:04:10.249 --> 00:04:12.732
元々のビデオでは

00:04:12.732 --> 00:04:14.368
動きが分かりません

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

00:04:18.075 --> 00:04:20.144
この「変化を見る顕微鏡」によって

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

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

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

00:04:30.960 --> 00:04:32.847
よく分かります

00:04:32.847 --> 00:04:34.356
これは私の目で

00:04:34.356 --> 00:04:37.421
娘が生まれた頃に
撮ったので

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）

00:04:41.623 --> 00:04:44.339
じっと座っている人からでさえ

00:04:44.339 --> 00:04:46.383
多くの情報が得られます

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

00:04:49.912 --> 00:04:51.537
このような動きから

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

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

00:04:57.946 --> 00:04:59.501
拡大して見えるようにできます

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

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

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

00:05:12.512 --> 00:05:14.965
その動いている様子を

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

00:05:17.241 --> 00:05:19.795
また別の話になります

00:05:19.795 --> 00:05:22.836
私達はこの技術を開発して以来

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

00:05:26.789 --> 00:05:28.664
とても簡単に使え

00:05:28.664 --> 00:05:30.708
自分のビデオで
試すことができます

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

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

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

00:05:40.395 --> 00:05:43.331
簡単にこの顕微鏡で
実験ができます

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

00:05:45.735 --> 00:05:48.470
いくつかご覧に入れましょう

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

00:05:53.787 --> 00:05:55.250
どういう人なのか知りませんが

00:05:55.250 --> 00:05:57.595
私達のプログラムを使って

00:05:57.595 --> 00:06:01.310
妊婦のお腹の動きを
拡大しています

00:06:01.310 --> 00:06:02.912
ちょっと不気味ですね

00:06:02.912 --> 00:06:04.525
（笑）

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

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

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

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

00:06:19.607 --> 00:06:22.295
最初の齧歯類だと
主張しています

00:06:22.295 --> 00:06:24.483
美術作品を作ることもできます

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

00:06:27.501 --> 00:06:29.638
友人の身動きの仕方に
違いがあるか

00:06:29.638 --> 00:06:31.160
知りたかったのだそうです

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

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

00:06:38.747 --> 00:06:41.180
これらの例の良いところは

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

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

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

00:06:52.462 --> 00:06:54.226
しかしそれで終わりではありません

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

00:06:57.477 --> 00:06:59.845
カメラで出来ることを再定義し

00:06:59.845 --> 00:07:03.026
可能性の限界を
押し広げもします

00:07:03.026 --> 00:07:05.255
科学者として
私達は考え始めました

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

00:07:09.040 --> 00:07:11.943
他にどんなものがあるだろう？

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

00:07:15.944 --> 00:07:18.049
音というのは基本的に

00:07:18.049 --> 00:07:20.232
空気中を伝わる空気圧の変化です

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

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

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

00:07:30.053 --> 00:07:32.886
肉眼では見えなくとも

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

00:07:35.887 --> 00:07:37.460
例を２つお見せします

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

00:07:41.064 --> 00:07:42.698
アー

00:07:42.698 --> 00:07:44.134
（笑）

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

00:07:47.120 --> 00:07:48.884
元の映像を見ても

00:07:48.884 --> 00:07:50.960
ほとんど動きは見られませんが

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

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

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

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

00:08:03.976 --> 00:08:05.439
という話は
良く知られています

00:08:05.439 --> 00:08:07.204
ここではグラスの

00:08:07.204 --> 00:08:09.730
共鳴周波数の音を

00:08:09.730 --> 00:08:11.778
横のスピーカーから
出しています

00:08:11.778 --> 00:08:16.197
その時の動きを
250倍拡大すると

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

00:08:18.535 --> 00:08:22.105
はっきり分かります

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

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

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？

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

00:08:37.697 --> 00:08:42.474
元になった音を
生成するのです

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

00:08:46.931 --> 00:08:49.163
私達はまさにそれを
やってみました

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

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 —

00:08:54.804 --> 00:08:56.395
微細な動きを
解析することで

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

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

00:09:02.419 --> 00:09:06.853
(曲『メリーさんのひつじ』)

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

00:09:13.032 --> 00:09:14.306
これを見ても

00:09:14.306 --> 00:09:17.648
何かが起きているようには

00:09:17.648 --> 00:09:18.706
見えませんが

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

00:09:21.690 --> 00:09:23.873
このような音を
再現できました

00:09:23.873 --> 00:09:26.682
(曲『メリーさんのひつじ』)

00:09:40.985 --> 00:09:42.471
私はこれを—

00:09:42.471 --> 00:09:47.696
（拍手）

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

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

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

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

00:10:04.135 --> 00:10:06.874
１ミリの千分の１です

00:10:06.874 --> 00:10:10.435
そのような小さな動きでも

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

00:10:13.678 --> 00:10:15.814
検出できるのです

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

00:10:19.064 --> 00:10:25.380
(曲『メリーさんのひつじ』)

00:10:27.214 --> 00:10:29.211
声を復元することもできます

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

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)

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)

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

00:10:42.980 --> 00:10:46.254
復元した声です

00:10:46.254 --> 00:10:51.085
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:10:51.085 --> 00:10:55.944
and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go.

00:10:55.944 --> 00:10:58.290
『メリーさんのひつじ』を使ったのは

00:10:58.290 --> 00:11:00.413
エジソンが1877年に
蓄音機で

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

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

00:11:07.802 --> 00:11:11.129
音を振動板で受け

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

00:11:15.208 --> 00:11:17.483
記録される仕掛けでした

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

00:11:23.426 --> 00:11:26.446
（録音）Testing, testing, one two three.

00:11:26.446 --> 00:11:29.859
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:11:29.859 --> 00:11:33.528
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

00:11:33.528 --> 00:11:36.268
（再生）Testing, testing, one two three.

00:11:36.268 --> 00:11:40.424
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:11:40.424 --> 00:11:45.648
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

00:11:45.648 --> 00:11:49.665
137年後の今日

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

00:11:53.752 --> 00:11:57.831
再現できるようになりました

00:11:57.831 --> 00:11:59.765
しかも防音ガラスの
向こう側にある

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

00:12:03.999 --> 00:12:07.219
そうやって復元した音がこれです

00:12:07.219 --> 00:12:12.513
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:12:12.513 --> 00:12:17.272
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

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

00:12:21.034 --> 00:12:24.029
（笑）

00:12:24.029 --> 00:12:28.085
しかし他のことにも使えます

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

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

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

00:12:36.753 --> 00:12:39.157
私達は
この新しい技術の可能性を

00:12:39.157 --> 00:12:42.176
探り始めたばかりです

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

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

00:12:48.564 --> 00:12:49.768
これが私の仲間です

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

00:12:52.647 --> 00:12:54.838
協力の結果
得られたものです

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

00:12:58.005 --> 00:12:59.451
自分で試してみて

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

00:13:02.423 --> 00:13:04.048
ありがとうございました

00:13:04.048 --> 00:13:05.302
（拍手）