0:00:01.114,0:00:08.956
Tijdens de laatste paar eeuwen hebben[br]microscopen onze wereld gerevolutioneerd.

0:00:08.956,0:00:14.252
Ze onthullen een piepkleine wereld van[br]objecten, leven en structuren aan ons

0:00:14.252,0:00:17.158
die te klein zijn om met onze[br]blote ogen gezien te worden.

0:00:17.158,0:00:20.177
Ze dragen in enorme mate bij aan[br]wetenschap en technologie.

0:00:20.177,0:00:23.404
Vandaag wil ik jullie voorstellen[br]aan een nieuw soort microscoop,

0:00:23.404,0:00:25.982
een microscoop voor veranderingen.

0:00:25.982,0:00:28.884
Hij gebruikt geen optica zoals[br]een normale microscoop

0:00:28.884,0:00:30.881
om kleine objecten mee te vergroten,

0:00:30.881,0:00:35.257
maar in plaats daarvan wordt een[br]videocamera en beeldverwerking gebruikt

0:00:35.257,0:00:40.513
om ons de kleinste bewegingen en kleur-[br]mutaties in objecten en mensen te tonen,

0:00:40.513,0:00:44.355
veranderingen die onmogelijk[br]te zien zijn met ons blote oog.

0:00:44.355,0:00:48.475
Het laat ons de wereld op een[br]compleet nieuwe manier bekijken.

0:00:48.475,0:00:50.385
Wat bedoel ik nou met kleurmutaties?

0:00:50.385,0:00:53.217
Onze huid verandert bijvoorbeeld[br]heel lichtjes van kleur

0:00:53.217,0:00:55.214
als er bloed onderdoor stroomt.

0:00:55.214,0:00:57.611
Die verandering is ongelooflijk subtiel

0:00:57.611,0:00:59.674
en daarom, wanneer je naar anderen kijkt,

0:00:59.674,0:01:01.925
als je naar degene die naast je zit kijkt,

0:01:01.925,0:01:05.500
zie je niet dat hun huid of hun[br]gezicht van kleur verandert.

0:01:05.500,0:01:09.860
Als we naar deze video van Steve[br]kijken lijkt het een onbeweeglijk beeld,

0:01:09.860,0:01:13.720
maar wanneer we door onze nieuwe,[br]speciale microscoop een kijkje nemen

0:01:13.720,0:01:16.320
zien we opeens een totaal ander beeld.

0:01:16.320,0:01:20.250
Wat je ziet zijn kleine veranderingen[br]in de huidskleur van Steve,

0:01:20.250,0:01:24.686
100x vergroot om zichtbaar[br]te kunnen worden.

0:01:24.686,0:01:27.953
We kunnen zelfs een hartslag zien.

0:01:27.953,0:01:31.180
We kunnen zien hoe snel zijn hartslag is,

0:01:31.180,0:01:36.535
maar ook de manier waarop[br]het bloed in zijn gezicht stroomt.

0:01:36.544,0:01:39.175
Behalve dat we hiermee[br]de hartslag visualiseren

0:01:39.175,0:01:42.646
kunnen we er ook onze[br]hartslag mee herstellen

0:01:42.646,0:01:44.429
en onze hartslag meten.

0:01:44.429,0:01:48.892
Dat kunnen we zonder reguliere camera's[br]en zonder de patiënten aan te raken.

0:01:48.892,0:01:54.509
Hier zie je de polsslag en het[br]hartritme van een neonatale baby

0:01:54.509,0:01:57.390
in een video die gemaakt is[br]met een normale DSLR camera

0:01:57.390,0:01:59.206
en de hartslagmeting die we verkrijgen

0:01:59.206,0:02:04.017
is net zo secuur als degene die[br]met een standaardmonitor in 't ziekenhuis.

0:02:04.017,0:02:06.659
Het hoeft geen door ons[br]opgenomen video te zijn.

0:02:06.659,0:02:09.654
We kunnen het in principe ook[br]bij andere video's toepassen.

0:02:09.655,0:02:13.555
Ik heb hier even een kort fragment[br]van "Batman Begins" genomen om

0:02:13.555,0:02:15.459
de hartslag van Christian Bale te tonen.

0:02:15.459,0:02:17.281
(Gelach)

0:02:17.281,0:02:19.404
En weet je, hij draagt[br]vermoedelijk make-up,

0:02:19.404,0:02:21.357
de belichting hier is nogal lastig

0:02:21.357,0:02:24.308
en nog steeds kunnen we zijn[br]hartslag uit de video halen

0:02:24.308,0:02:26.326
en best aardig laten zien.

0:02:26.326,0:02:28.246
Dus hoe doen we dat nou allemaal?

0:02:28.246,0:02:32.844
In principe analyseren we [br]de veranderingen in het licht

0:02:32.844,0:02:35.115
die per pixel worden gefilmd

0:02:35.115,0:02:36.913
en dan vergroten we de veranderingen.

0:02:36.913,0:02:39.075
We vergroten ze opdat we[br]ze kunnen waarnemen.

0:02:39.075,0:02:40.977
Het lastige is dat die signalen,

0:02:40.977,0:02:43.910
die mutaties waar we naar[br]zoeken, extreem subtiel zijn,

0:02:43.910,0:02:46.689
zodat we erg precies moeten zijn[br]als we ze loskoppelen

0:02:46.689,0:02:50.520
van de ruis die altijd in[br]dit soort video's voorkomt.

0:02:50.520,0:02:53.515
We gebruiken dus enkele slimme[br]beeldverwerkingstechnieken

0:02:53.515,0:02:57.509
om in elke pixel van de video een[br]precieze meting van de kleur te krijgen

0:02:57.509,0:03:00.179
en de manier waarop die kleur verandert

0:03:00.179,0:03:02.872
waarna we die veranderingen versterken.

0:03:02.872,0:03:06.852
We maken ze groter zodat dit soort[br]versterkte, of vergrootte video's

0:03:06.852,0:03:09.024
ons echt die veranderingen[br]kunnen laten zien.

0:03:09.024,0:03:13.262
Het blijkt echter dat we niet alleen[br]veranderingen in kleur kunnen tonen,

0:03:13.262,0:03:15.503
maar ook piepkleine bewegingen,

0:03:15.503,0:03:19.079
omdat het licht dat in onze[br]camera's opgeslagen wordt

0:03:19.079,0:03:21.889
niet alleen verandert als de[br]kleur van het object wijzigt,

0:03:21.889,0:03:24.257
maar ook wanneer het object beweegt.

0:03:24.257,0:03:27.893
Dit is mijn dochter, toen[br]ze twee maanden oud was

0:03:27.893,0:03:30.892
Deze video heb ik drie[br]jaar geleden opgenomen.

0:03:30.892,0:03:34.100
Als nieuwe ouders willen we allemaal[br]dat onze kinderen gezond zijn,

0:03:34.100,0:03:36.642
dat ze ademen, dat ze leven, natuurlijk.

0:03:36.642,0:03:38.784
Dus ik kocht ook zo'n baby-monitor

0:03:38.784,0:03:41.253
om naar mijn dochter te[br]kunnen kijken als ze sliep.

0:03:41.253,0:03:44.780
Dit is wat je zo ongeveer ziet[br]op een normale baby-monitor.

0:03:44.780,0:03:47.078
Je ziet dat de baby slaapt,

0:03:47.078,0:03:49.628
maar verder is er [br]niet veel informatie zichtbaar.

0:03:49.628,0:03:52.902
Zou het niet fijner zijn, of meer[br]informatief en bruikbaar

0:03:52.902,0:03:55.892
als we in plaats daarvan[br]dit perspectief zouden hebben.

0:03:55.892,0:04:02.248
Hier heb ik de bewegingen[br]30 keer uitvergroot

0:04:02.248,0:04:06.074
en daardoor kon ik duidelijk zien dat[br]mijn dochter inderdaad in leven was.

0:04:06.074,0:04:08.327
(Gelach)

0:04:08.327,0:04:10.249
Hier kun je het naast elkaar zien.

0:04:10.249,0:04:12.732
Nogmaals, in de bronvideo,[br]de oorspronkelijke video,

0:04:12.732,0:04:14.368
kunnen we niet erg veel zien,

0:04:14.368,0:04:18.075
maar wanneer we de bewegingen versterken,[br]wordt de ademhaling beter zichtbaar.

0:04:18.075,0:04:20.145
Het blijkt dat we veel verschijnselen

0:04:20.145,0:04:23.768
kunnen ontdekken en versterken[br]met onze nieuwe bewegingsmicroscoop.

0:04:23.768,0:04:28.332
We kunnen zien hoe onze aders en[br]slagaders kloppen in ons lichaam.

0:04:28.332,0:04:29.960
We kunnen zien dat onze ogen

0:04:29.960,0:04:31.297
voortdurend wiebelen.

0:04:32.987,0:04:34.546
Dit is mijn oog,

0:04:34.546,0:04:37.421
opgenomen vlak nadat [br]mijn dochter was geboren,

0:04:37.421,0:04:41.623
dus je kunt zien dat ik slaap tekort kwam.[br](Gelach)

0:04:41.623,0:04:44.339
Zelfs wanneer iemand stil zit,

0:04:44.339,0:04:46.383
is er veel zichtbare informatie

0:04:46.383,0:04:49.912
over hun ademhalingspatroon en[br]kleine gezichtsuitdrukkingen.

0:04:49.912,0:04:51.537
Mogelijk kunnen we deze bewegingen

0:04:51.537,0:04:54.691
gebruiken om ons iets te vertellen[br]over onze gedachten en emoties.

0:04:54.691,0:04:57.946
We kunnen ook kleine mechanische[br]bewegingen versterken,

0:04:57.946,0:04:59.501
zoals trillingen in motoren,

0:04:59.501,0:05:03.193
die ingenieurs helpen met het opsporen[br]en analyseren van machinale problemen,

0:05:03.193,0:05:07.931
of om te zien hoe onze bouwwerken door[br]wind gaan wiegen en op krachten reageren.

0:05:07.931,0:05:12.512
Onze maatschappij weet hoe we dit alles op[br]verschillende manieren dit kunnen meten,

0:05:12.512,0:05:14.965
maar deze bewegingen meten is één ding,

0:05:14.965,0:05:17.241
om ze daadwerkelijk waar te nemen

0:05:17.241,0:05:19.795
is iets heel anders.

0:05:19.795,0:05:22.836
Sinds dat we deze nieuwe[br]technologie ontdekt hebben

0:05:22.836,0:05:26.789
is onze code online gepubliceerd zodat[br]anderen ermee kunnen experimenteren.

0:05:26.789,0:05:28.664
Het is erg eenvoudig te gebruiken.

0:05:28.664,0:05:30.708
Het werkt ook bij je eigen video's.

0:05:30.708,0:05:33.901
Onze collega's van Quanta Research[br]hebben deze mooie site gemaakt

0:05:33.901,0:05:36.579
waar je je video's online kan verwerken,

0:05:36.579,0:05:40.395
zodat je zonder enige ervaring met[br]computers of programmeren

0:05:40.395,0:05:43.331
heel makkelijk kan[br]experimenteren met deze microscoop.

0:05:43.331,0:05:45.735
Ik wil jullie graag een[br]aantal voorbeelden tonen

0:05:45.735,0:05:48.470
van wat anderen er al mee gedaan hebben.

0:05:48.470,0:05:53.787
Deze video is gemaakt door de[br]YouTube-gebruiker Tamez85.

0:05:53.787,0:05:55.250
Ik heb geen idee wie 't is,

0:05:55.250,0:05:57.595
maar hij, of zij, heeft onze code gebruikt

0:05:57.595,0:06:01.310
om kleine bewegingen in de buik[br]tijdens een zwangerschap te vergroten.

0:06:01.310,0:06:02.912
Het is een beetje eng.

0:06:02.912,0:06:04.525
(Gelach)

0:06:04.525,0:06:09.486
Men heeft het gebruikt om kloppende[br]aderen in hun handen te vergroten.

0:06:09.486,0:06:13.268
Je weet dat het niet echt wetenschap is[br]tenzij er cavia's gebruikt worden

0:06:13.268,0:06:16.658
en blijkbaar heet deze cavia Tiffany,

0:06:16.658,0:06:19.797
die volgens deze YouTuber het[br]eerste knaagdier ter wereld is

0:06:19.797,0:06:22.295
waarvan de bewegingen vergoot zijn.

0:06:22.295,0:06:24.483
Je kan er ook kunst mee maken.

0:06:24.483,0:06:27.501
Deze video werd door een[br]designstudent van Yale ingestuurd.

0:06:27.501,0:06:29.638
Ze wilde weten of er[br]een verschil te zien was

0:06:29.638,0:06:31.160
in hoe haar klasgenoten bewegen.

0:06:31.160,0:06:35.369
Ze liet ze allemaal stilstaan en[br]vergrootte toen hun bewegingen.

0:06:35.369,0:06:38.747
Het is alsof roerloze[br]beelden tot leven komen.

0:06:38.747,0:06:41.180
Het mooie van al deze voorbeelden

0:06:41.180,0:06:43.476
is dat wij er niks mee te[br]maken hebben gehad.

0:06:43.476,0:06:47.330
We hebben slechts deze nieuwe manier[br]aangeleverd, een nieuwe blik op de wereld,

0:06:47.330,0:06:52.462
waarna anderen weer interessante, nieuwe[br]en creatieve gebruiksvormen bedachten.

0:06:52.462,0:06:54.226
Maar daar eindigt het niet.

0:06:54.226,0:06:57.477
Dit instrument zorgt niet alleen[br]voor een andere blik op de wereld.

0:06:57.477,0:06:59.845
Het geeft een nieuwe definitie[br]van wat we kunnen

0:06:59.845,0:07:03.026
en verlegt de grenzen van wat[br]er mogelijk is met onze camera's.

0:07:03.026,0:07:05.255
Als wetenschappers [br]begonnen we na te denken

0:07:05.255,0:07:09.040
over welke andere soorten fysieke[br]verschijnselen kleine bewegingen opleveren

0:07:09.040,0:07:11.943
die nu met onze camera's[br]gemeten kunnen worden.

0:07:11.943,0:07:15.944
Een van de verschijnselen waarop we ons[br]recentelijk richtten, is geluid.

0:07:15.944,0:07:18.049
Geluid, zoals je weet, is de verandering

0:07:18.049,0:07:20.232
van luchtdruk die door de lucht beweegt.

0:07:20.232,0:07:23.853
Deze drukgolven raken objecten en[br]creëren er kleine trillingen in,

0:07:23.853,0:07:26.385
waardoor wij geluid kunnen[br]horen en opnemen.

0:07:26.385,0:07:30.053
Het blijkt echter dat geluid ook[br]visuele bewegingen creëert.

0:07:30.053,0:07:32.886
De bewegingen zijn niet[br]waarneembaar voor ons,

0:07:32.886,0:07:35.887
maar wel voor een camera[br]met de juiste bewerkingen.

0:07:35.887,0:07:37.460
Hier zijn twee voorbeelden.

0:07:37.460,0:07:40.074
Dit ben ik met mijn enorme zangtalent.

0:07:41.064,0:07:42.698
(Zingend)

0:07:42.698,0:07:44.134
(Gelach)

0:07:44.134,0:07:47.120
Dit is een hogesnelheidsvideo[br]van mijn keel toen ik neuriede.

0:07:47.120,0:07:48.884
Nogmaals, als je naar de video kijkt

0:07:48.884,0:07:50.960
is er niet veel dat je kunt zien,

0:07:50.960,0:07:55.292
maar als we de bewegingen 100 keer groter[br]maken, zien we alle bewegingen en golfjes

0:07:55.292,0:07:58.566
die in de nek plaatsvinden[br]om het geluid te produceren.

0:07:58.566,0:08:01.306
Dat signaal is zichtbaar in die video.

0:08:01.306,0:08:03.976
We weten ook dat zangers[br]een wijnglas kunnen breken

0:08:03.976,0:08:05.439
als ze de juist noot bereiken.

0:08:05.439,0:08:07.204
Hier gaan we een noot spelen,

0:08:07.204,0:08:09.730
die in de resonantiefrequentie[br]van dat glas ligt,

0:08:09.730,0:08:11.778
door middel van de luidspreker ernaast.

0:08:11.778,0:08:16.197
Wanneer we die nooit spelen en[br]de bewegingen 250 maal vergroten

0:08:16.197,0:08:18.535
kunnen we duidelijk[br]zien dat het glas trilt

0:08:18.535,0:08:22.105
en weerklinkt als gevolg van het geluid.

0:08:22.105,0:08:24.525
Dat is niet iets dat je[br]iedere dag te zien krijgt.

0:08:24.525,0:08:28.054
Dit zorgde ervoor dat we gingen nadenken.[br]Het gaf ons dit gekke idee.

0:08:28.054,0:08:33.392
Kunnen we dit proces omdraaien [br]en geluid uit een video herkrijgen

0:08:33.392,0:08:37.697
door de kleine trillingen te analyseren[br]die geluidsgolven in objecten creëren

0:08:37.697,0:08:42.474
en eigenlijk deze golven weer omzetten in[br]de geluiden waardoor ze geproduceerd zijn?

0:08:42.474,0:08:46.931
Op de manier kunnen we alledaagse[br]objecten omtoveren tot microfoons.

0:08:46.931,0:08:49.163
Dus dat is precies wat we gedaan hebben.

0:08:49.163,0:08:51.979
Hier zie je een lege zak[br]chips die op tafel ligt

0:08:51.979,0:08:54.804
en wij gaan die zak chips[br]veranderen in een microfoon

0:08:54.804,0:08:56.395
door te filmen met een camera en

0:08:56.395,0:08:59.623
de kleine bewegingen die geluidsgolven[br]erin creëren te analyseren.

0:08:59.623,0:09:02.419
Hier is het geluid dat we[br]in de kamer afspeelden.

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

0:09:10.007,0:09:13.032
Dit is een hogesnelheidsvideo[br]waarin de zak chips gefilmd is.

0:09:13.032,0:09:14.306
Het speelt opnieuw.

0:09:14.306,0:09:17.648
Je kan met geen enkele mogelijkheid[br]zien wat er in de video gebeurt

0:09:17.648,0:09:18.706
door gewoon te kijken,

0:09:18.706,0:09:21.690
maar hier is het geluid dat we[br]hebben gevonden aan de hand van

0:09:21.690,0:09:23.873
een video-analyse van[br]die kleine bewegingen.

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

0:09:40.985,0:09:42.471
Ik noem het -- Dank u.

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

0:09:49.878,0:09:52.223
Ik noem het de visuele microfoon.

0:09:52.223,0:09:55.613
We extraheren in feite[br]audiosignalen uit videosignalen.

0:09:55.613,0:09:58.794
Om een idee te geven van[br]de schaal van deze bewegingen;

0:09:58.799,0:10:04.135
een vrij hard geluid zorgt ervoor dat de[br]chips minder dan een micrometer bewegen.

0:10:04.135,0:10:06.874
Dat is een duizendste van een millimeter.

0:10:06.874,0:10:10.435
Zo klein zijn de bewegingen[br]die wij nu kunnen ontdekken

0:10:10.435,0:10:13.678
door gewoon te bekijken hoe[br]licht weerkaatst van objecten

0:10:13.678,0:10:15.814
en hoe onze camera's dat vastleggen.

0:10:15.814,0:10:19.064
We kunnen geluid herstellen vanuit[br]andere objecten zoals planten.

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

0:10:27.214,0:10:29.211
En we kunnen ook spraak herleiden.

0:10:29.211,0:10:31.788
Hier is een persoon die[br]in een kamer spreekt.

0:10:31.788,0:10:35.991
Stem: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow,

0:10:35.991,0:10:40.221
and everywhere that Mary went,[br]that lamb was sure to go.

0:10:40.221,0:10:42.980
Michael Rubinstein: Hier is[br]de spraak dan weer herleid

0:10:42.980,0:10:46.254
van de video van diezelfde zak chips.

0:10:46.254,0:10:51.085
Stem: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow,

0:10:51.085,0:10:55.944
and everywhere that Mary went,[br]that lamb was sure to go.

0:10:55.944,0:10:58.290
MR: We namen "Mary Had a Little Lamb"

0:10:58.290,0:11:00.413
omdat dat de eerste woorden waren

0:11:00.413,0:11:04.574
die Thomas Edison in 1877[br]in zijn grammofoon sprak.

0:11:04.574,0:11:07.802
Het was een van de eerste[br]geluidsopnameapparaten in de geschiedenis.

0:11:07.802,0:11:11.129
Het stuurde de woorden[br]eigenlijk naar een trilplaat

0:11:11.129,0:11:15.208
die een naald deed vibreren waardoor[br]het geluid werd gegraveerd op bladtin

0:11:15.208,0:11:17.483
dat om een cilinder heen was verpakt.

0:11:17.483,0:11:23.426
Nu een voorbeeld van het opnemen en af-[br]spelen van geluid met Edison's grammofoon.

0:11:23.426,0:11:26.446
(Video) Stem: Test, test, een twee drie

0:11:26.446,0:11:29.859
Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow,

0:11:29.859,0:11:33.528
and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go.

0:11:33.528,0:11:36.268
Test, test, een twee drie.

0:11:36.268,0:11:40.424
Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow,

0:11:40.424,0:11:45.648
and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go.

0:11:45.648,0:11:49.665
MR: En nu, 137 jaar later,

0:11:49.665,0:11:53.752
kunnen we geluid opwekken[br]in ongeveer dezelfde kwaliteit

0:11:53.752,0:11:57.831
door via camera's te kijken naar[br]objecten die slechts trillen

0:11:57.831,0:11:59.765
en dat kan zelfs als de camera

0:11:59.765,0:12:03.999
5 meter van het object afstaat,[br]achter geluiddicht glas.

0:12:03.999,0:12:07.219
Dit is het geluid dat we in zo'n[br]geval wisten te reconstrueren/

0:12:07.219,0:12:12.513
Stem: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow,

0:12:12.513,0:12:16.704
and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go.

0:12:17.314,0:12:21.034
MR: Natuurlijk is surveillance de eerste[br]toepassing die je te binnen schiet.

0:12:21.034,0:12:24.029
(Gelach)

0:12:24.029,0:12:28.085
Maar het zou voor andere zaken[br]ook erg nuttig kunnen blijken.

0:12:28.085,0:12:30.925
Misschien kunnen we 't in[br]de toekomst bijvoorbeeld gebruiken

0:12:30.925,0:12:33.177
om geluid in de ruimte te reconstrueren,

0:12:33.177,0:12:36.753
want geluid kan niet door de ruimte[br]heen, maar licht kan dat wel.

0:12:36.753,0:12:39.157
We zijn pas net begonnen[br]met het ontdekken van

0:12:39.157,0:12:42.176
andere mogelijke gebruiksvormen[br]voor deze nieuwe technologie.

0:12:42.176,0:12:45.008
Het toont fysieke processen[br]waarvan we weten dat ze er zijn,

0:12:45.008,0:12:48.564
maar die we nog niet met onze [br]blote ogen konden waarnemen.

0:12:48.564,0:12:49.768
Dit is ons team.

0:12:49.768,0:12:52.647
Alles wat jullie vandaag zagen[br]is het gevolg van

0:12:52.647,0:12:54.838
de samenwerking van deze groep mensen.

0:12:54.838,0:12:57.805
Ik wil jullie aansporen[br]om onze website te bekijken,

0:12:57.805,0:12:59.191
het zelf te proberen

0:12:59.191,0:13:02.423
en met ons de wereld van [br]kleine bewegingen te verkennen.

0:13:02.423,0:13:03.538
Dankjewel.

0:13:03.538,0:13:04.902
(Applaus)