Per pastaruosius šimtmečius mikroskopai iš pagrindų pakeitė mūsų pasaulį.
Jie atskleidė mažų dalelyčių, struktūrų pasaulį,
kurio mes negalime matyti plika akimi.
Jie yra didžiulis įnašas šiuolaikiniam mokslui ir technologojoms.
Šiandien aš jums pristatysiu naujausio modelio mikroskopą.
Mikroskopą, reaguojantį į pokyčius.
Jame, priešingai nei įprastai, nenaudojami optiniai lęšiai
dalelytėms išdidinti.
Aparatas pasitelkia video kamerą ir vaizdo apdorojimą,
kad atskleistų smulkiausius judesius, spalvų pakitimus daiktuose bei žmonėse.
Šių judesių neįmanoma įžiūrėti plika akimi.
Mikroskopas leidžia pažvelgti į pasaulį kitu kampu.
Taigi ką turiu omenyje, sakydamas spalvų pakitimai?
Pavyzdžiui, mūsų oda nežymiai keičia atspalvį,
kai kraujas į ją atiteka.
Šis pakitimas yra neįtikėtinai subtilus.
kai žiūri į kitą žmogų,
sėdintį šalia tavęs,
nepaisai kaip keičiasi jo veido spalva.
Žiūrint šią filmuotą medžiagą galima pamanyti, kad vaizdas statiškas,
bet pažiūrėjus per šį, naujovišką, specialų, mikroskopą
regime visai kitą vaizdą.
Tai, ką čia matote, yra maži odos pigmento pakitimai.
Juos išdidinome 100 kartų, kad taptų matoma.
Matomas netgi žmogaus pulsas.
Mes matome kokiu greičiu plaka Stevo širdis,
taip pat matome, kaip kraujas atiteka į jo veidą.
Šitai daroma ne vien tam, kad pamatytume pulsą,
bet tam, kad atstatytume širdies ritmą,
ar jį išmatuotume.
Mes naudojame įprastas kameras, ir neliečiame pacientų.
Štai pulsas ir širdies ritmas, kuriuos išgavome iš naujagimio,
panaudojus video, nufilmuoto su paprasta DSLR kamera.
Mes išmatavome širdies ritmą
tiksliai taip, kaip ligoninės kraujospūdžio aparatas.
Ir visai nebūtina turėti video įrašą.
Iš esmės rezultatą galima išgauti ir su kitais video.
Paėmiau ištrauką iš filmo „Batman Begins"
tik tam, kad parodyčiau Christiano Baleso pulsą
(Juokiasi.)
Galimas daiktas, kad jis su grimu,
apšvietimas apsunkina padėtį.
Vis tiek iš įrašo mes galime išgauti jo tikslų pulsą
ir gana aiškiai jį parodyti.
Tai kaip visa tai padarome?
Analizuojame įrašytus šviesos pokyčius
kiekviename pikselyje.
Po to juos pagreitiname.
Kad taptų matoma, viską padidiname.
Gana keblu, nes šie signalai,
pokyčiai, kurių mes ieškome, yra nepaprastai subtilūs.
Turime būti labai atsargūs juos atskiriant
nuo triukšmo, kurio visada būna įrašuose.
Mes naudojame išmanias vaizdo apdorojimo technikas,
kad išgautume tikslius odos pigmento duomenis kiekviename pikslelyje
ir kaip oda kinta laikui bėgant.
Vėliau šiuos pokyčius pabrėžiame.
Juos pagreitiname taip, kad susidarytų sustiprintas vaizdas,
kuris aiškiai rodytų pokyčius.
Pasirodo, kad galima parodyti ne tik mažus spalvos pakitimus,
bet ir mažyčius judesius.
Taip yra todėl, kad šviesa, kurią įrašome,
keičiasi ne tik pačiame objekte,
bet taip pat jam judant.
Čia mano dukra, kai jai buvo 2 mėnesiai.
Medžiaga filmuota prieš trejus metus.
Juk visi nauji tėvai nori užtikrinti, jog vaikas auga sveikas,
kad jis kvėpuoja ir, žinoma, yra gyvas.
Taigi ir aš nusipirkau kūdikio monitorių,
kad galėčiau matyti kaip mano dukra miega.
Štai ką galima pamatyti su standartiniu kūdikio monitoriumi.
Akivaizdu, kad ji miega, bet daugiau informacijos nėra.
Nedaug ką galime pasakyti.
Argi nebūtų geriau, informatyviau, naudingiau,
jei galėtume šitaip žiūrėti į vaizdą.
Judesius padidinau 30 kartų
ir tik tada aš galėjau aiškiai matyti, kad mano dukra tikrai gyva ir kvėpuoja.
(Juokiasi.)
Štai analogiškas palyginimas.
Ir vėl pradiniame video įraše
nedaug ką matome.
Bet, kai padidiname judesius, kvėpavimas tampa aiškiai matomu.
Ir, pasirodo, yra daug reiškinių,
kuriuos galima atskleisti ir išdidinti su naujuoju judesiniu mikroskopu.
Galime matyti kaip venos ir arterijos pulsuoja mūsų kūnuose,
kad mūsų akys nuolat juda
nepastoviu virpėjimu.
Tai mano akis.
Ši medžiaga nufilmuota iškart po mano dukros gimimo.
Ne per daugiausiai miegojau.
Net ir tada, kai žmogus ramiai sėdi,
galima išgauti daug informacijos
apie jo kvėpavimą, emocijas.
Gal galėtume panaudoti šiuos judesius
ir pasakyti daugiau apie mūsų mintis ir jausmus.
Taip pat galime išdidinti mažus mechaninius judesius,
pavyzdžiui, variklių virpesį.
Tai padėtų inžinieriams rasti gedimą, nustatyti mechanizmo problemas
arba pamatyti pastatų, konstrukcijų svyravimą, reakciją į aplinkos jėgas.
Yra įvairiausių būdų kaip šiuos dalykus apskaičiuoti,
bet apskaičiuoti yra viena,
o realiai pamatyti
yra visai kas kita.
Nuo tada, kai mes atradome šią naują technologiją,
sistemą paleidome internete, kad kiti galėtų išbandyti ir eksperimentuoti.
Naudotis labai paprasta.
Viskas veikia naudojant jūsų pačių įrašus.
„Quanta Research" organizacija sukūrė internetinį puslapį,
kuriame galima įkelti video ir jį apdoroti internetu.
Tad net jei neturite patirties informatikoje ir programavime
vis tiek galite lengvai eksperimentuoti su šiuo nauju mikroskopu.
Noriu parodyti keletą pavyzdžių
kaip kiti juo naudojasi.
Šis video buvo sukurtas vieno „YouTube" vartotojo, pasivadunusio Tamez85.
Aš nežinau, kas šis žmogus,
bet jis, ar ji, pasinaudojo mūsų sistema,
kad padidintų mažus pilvo judesius nėštumo metu.
Atrodo gana baisiai.
(Juokiasi.)
Žmonės panaudojo sistemą, kad padidintų pulsuojančias rankų venas.
Kaip žinote, mokslas laikomas rimtu, kai nadojamos jūrų kiaulytės.
Pasirodo šios vardas yra Tifanė.
„YouTube" naudotojas teigia, kad tai pirmasis planetos graužikas,
kurio judesiai buvo padidinti.
Iš to galima netgi sukurti meną.
Šis video buvo atsiųstas menų fakulteto studentės iš Jeilio
Ji norėjo pamatyti, ar yra skirtumas
tarp to, kaip juda jos bendraklasiai.
Ji liepė visiems stovėti tiesiai, o vėliau išdidino jų judesius.
Lyg atgaivintų vaizdą nuotraukose.
Malonu yra tai, kad su šiais pavyzdžiais
mes niekuo dėti.
Mes tik suteikėme naują įrankį, galimybę žiūrėti į pasaulį kitaip,
tada žmonės atranda įdomius, naujus, kūrybiškus būdus, kaip juo pasinaudoti.
Bet mūsų veikla nesibaigia.
Šis įrankis leidžia ne tik pažvelgti į pasaulį kitu kampu,
bet ir atnaujina mūsų galimybes
ir praplečia ribas, kuriose gali būti naudojamos kameros.
Kaip mokslininkai, mes pradėjome galvoti,
kokie dar fiziniai reiškiniai sukelia mažus judesius,
kuriuos dabar, pasitelkiant kameras, galėtume išmatuoti?
Vienas iš reiškinių, prie kurio neseniai susitelkėme, yra garsas.
Garsas, kaip žinome, iš esmės ir yra pokyčiai.
Oro slėgio, kuris keliauja erdve.
Slėgio bangos atsimuša į daiktus ir sukelia mažus virpėjimus juose,
taip mes galime girdėti ir įrašyti garsą.
Pasirodo, kad garsas taip pat sukelia vaizdinius judesius.
Šie judesiai nėra matomi plika akimi,
bet juos aptinka kamera, su tinkamu vaizdo apdorojimu.
Štai pora pavyzdžių:
aš, demonstruojantis savo puikius dainavimo įgūdžius,
(Dainuoja.)
(Juokiasi.)
ir pagreitintas vaizdas, kuriame matosi gerklė, man gaudžiant.
Vėlgi, žiūrint į šį įrašą
nedaug kas matosi.
Bet padidinus 100 kartų, matomi visi judesiai ir raibuliavimai
tose kaklo srityse, kurios išskiria garsą.
Impulsai akivaizdūs.
Visi žinome, kad dainininkai gali sudaužyti vyno taurę,
jei pasiekia reikiamą natą.
Taigi mes pagrosime natą,
kurios dažnis rezonuoja taurės svyravimo dažnį.
Pasitelksime šalia esantį garsiakalbį.
Pagrojus šią natą ir išdidinus judesius 250 kartų
akivaizdžiai matome kaip taurė vibruoja
ir rezonuoja garsą.
Ne kiekvieną dieną tai pamatysi.
Tai privertė mus susimąstyti ir davė beprotišką idėją.
Ar mes galime apversti šį procesą ir išgauti garsą iš vaizdo įrašo?
Analizuojant mažas vibracijas, kurias daiktuose sukuria garso bangos,
ir atverčiant jas atgal į garsą.
Tokiu būdu mes galėtume kasdienius daiktus paversti mikrofonais.
Būtent tai ir padarėme.
Čia tuščias traškučių pakelis.
Mes ketiname jį paversti mikrofonu
filmuodami su video kamera
ir analizuodami mažus judesius, kuriuos sukelia garso bangos.
Štai garsas, kurį skleidėme kambaryje.
(Muzika.)
O čia pagreitintas video, kurį nurašėme nuo traškučių pakelio.
Ir jis groja.
Nėra jokios galimybės, ką nors pamatyti šiame video
tiesiog žiūrint į jį,
bet štai garsas, kurį atkurėme analizuodami
mažyčius judesius jame.
(Muzika.)
Aš tai vadinu... – Ačiū
(Plojimai.)
Aš tai vadinu vaizdiniu mikrofonu.
Mes netgi išgauname audio signalus iš video signalų.
Noriu leisti jums pajusti judesių amplitudę.
Didelis garsas priverčia traškučių pakelį suvirpėti mažiau nei 1 mikrometrą.
t.y. 1 tūkstantoji milimetro dalis.
Štai kokio mąsto judesius dabar mes pajėgūs išgauti
vien stebėdami kaip šviesa atsimuša nuo paviršiaus
ir užfiksuodami viską mūsų kamerose.
Mes atkuriame garsus ir iš kitų objektų, pavyzdžiui, augalų.
(Muzika.)
Ir taip pat galime atgaminti kalbas.
Štai žmogus, kalbantis kambaryje.
Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio vilna buvo balta kaip sniegas
ir kur tik Merė ėjo, avinėlis sekė paskui."
Štai ta pati kalba, atgaminta vėl
iš video, su tuo pačiu traškučių pakeliu.
Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio vilna buvo balta kaip sniegas
ir kur tik Merė ėjo, avinėlis sekė paskui.“
Mes panaudojome šį tekstą,
nes sakoma, kad tai pirmieji žodžiai,
kuriuos Tomas Edisonas ištarė į fonografą 1877.
Tai buvo vienas iš pirmųjų garso įrašymo prietaisų istorijoje.
Iš esmės jis nukreipė garsą į diafragmą,
kuri virpino adatą ir rėžė garsą į alavo foliją,
apvyniotą apie cilindrą.
Demontruojame, kaip buvo įrašomas ir paleidžiamas garsas su Edisono fonografu.
Balsas: „bandymas, bandymas, vienas du trys".
„Merė turėjo mažą avinėlį, kurio vilna buvo balta kaip sniegas
ir kur tik Merė ėjo, avinėlis sekė paskui.“
„Bandymas, bandymas, vienas du trys.“
„Merė turėjo mažą avinėlį, kurio vilna buvo balta kaip sniegas
ir kur tik Merė ėjo, avinėlis sekė paskui.“
Dabar, praėjus 137 metams,
mes galime išgauti panašios kokybės garsą,
tiesiog stebėdami su kameromis, kaip daiktai virpa nuo garso bangų.
Mes galime tai padaryti netgi jei kamera
yra už 15 pėdų ir už garsą izoliuojančio stiklo.
Štai garsas, kurį galime atkurti net ir tokiu atveju.
Balsas: „Merė turėjo mažą avinėlį, kurio vilna buvo balta kaip sniegas
ir kur tik Merė ėjo, avinėlis sekė paskui.“
Žinoma, apsaugos kameros yra pirmasis pritaikymas, kuris šauna į galvą.
(Juokiasi.)
Bet pritaikyti būtų galima ir kitose srityse.
Pavyzdžiui, gal ateityje galėsime jį panaudoti
atkuriant ūžesį kosmose.
Juk žinome, kad garsas negali sklisti kosmose, o šviesa gali.
Mes dar tik pradėjome tyrinėti
kitus galimus šios naujos technologijos pritaikymus.
Ji leidžia pamatyti tuos fizinius reiškinius,
kurių mes iki šiol nepajėgėme įžiūrėti savo akimis.
Štai mūsų komanda.
Viskas, ką jums šiandien parodžiau, yra bendro darbo vaisius
šios puikios žmonių grupės.
Aš jus skatinu apsilankyti mūsų internetiniame puslapyje,
išbandyti jį
ir prisijungti prie mūsų tyrinėjant mažų judesių pasaulį.
Ačiū.