WEBVTT 00:00:01.114 --> 00:00:05.493 Przez ostatnie kilka stuleci 00:00:05.493 --> 00:00:09.872 mikroskopy zrewolucjonizowały świat. 00:00:09.872 --> 00:00:12.300 Odkryły przed nami maleńki świat obiektów, 00:00:12.300 --> 00:00:14.728 żywych organizmów i struktur, 00:00:14.728 --> 00:00:17.158 zbyt małych, by dostrzec je gołym okiem. 00:00:17.158 --> 00:00:20.177 To olbrzymi wkład w naukę i technikę. 00:00:20.177 --> 00:00:23.404 Chcę przedstawić nowy typ mikroskopu, 00:00:23.404 --> 00:00:25.982 mikroskop śledzący zmiany. 00:00:25.982 --> 00:00:28.884 Nie stosuje optyki, tak jak tradycyjny mikroskop, 00:00:28.884 --> 00:00:30.881 by powiększać małe obiekty, 00:00:30.881 --> 00:00:35.257 zamiast tego za pomocą kamery i przetwarzania obrazów, 00:00:35.257 --> 00:00:40.513 odkrywa najdrobniejsze ruchy i zmiany w kolorze obiektów i ludzi. 00:00:40.513 --> 00:00:44.355 Zmiany niewidoczne dla nas gołym okiem. 00:00:44.355 --> 00:00:48.475 Pozwala to spojrzeć na świat w zupełnie nowy sposób. NOTE Paragraph 00:00:48.475 --> 00:00:50.385 O co chodzi ze zmianą kolorów? 00:00:50.385 --> 00:00:53.217 Otóż skóra nieznacznie zmienia kolor, 00:00:53.217 --> 00:00:55.214 kiedy krąży pod nią krew. 00:00:55.214 --> 00:00:57.611 Zmiany te są niebywale subtelne, 00:00:57.611 --> 00:00:59.674 dlatego patrząc na innych, 00:00:59.674 --> 00:01:01.925 na osobę siedzącą obok, 00:01:01.925 --> 00:01:05.500 nie widzimy zmian w odcieniu skóry. 00:01:05.500 --> 00:01:09.860 To nagranie Steve'a wygląda jak statyczny obraz, 00:01:09.860 --> 00:01:12.013 ale gdy przepuścimy je 00:01:12.013 --> 00:01:14.166 przez nasz nowy mikroskop, 00:01:14.166 --> 00:01:16.320 zobaczymy zupełnie inny obraz. 00:01:16.320 --> 00:01:20.250 To nieznaczne zmiany w kolorze skóry, 00:01:20.250 --> 00:01:24.686 zwiększone 100 razy, żeby było je widać. 00:01:24.686 --> 00:01:27.953 Widzimy ludzki puls. 00:01:27.953 --> 00:01:31.180 Widzimy, jak szybko bije serce, 00:01:31.180 --> 00:01:36.535 a nawet w którą stronę płynie krew. 00:01:36.544 --> 00:01:39.175 Można to robić nie tylko w celu wizualizacji pulsu, 00:01:39.175 --> 00:01:42.646 ale też by odtworzyć rytm pracy serca 00:01:42.646 --> 00:01:44.439 i go zmierzyć. 00:01:44.439 --> 00:01:48.892 Możemy to robić zwykłymi kamerami, bez dotykania pacjentów. 00:01:48.892 --> 00:01:54.509 Tu widzimy puls i pracę serca noworodka 00:01:54.509 --> 00:01:57.390 z filmu nagranego zwykłą kamerą cyfrową. 00:01:57.390 --> 00:01:59.206 Otrzymany pomiar pracy serca 00:01:59.206 --> 00:02:04.017 jest równie dokładny, jak pomiary standardowym sprzętem szpitalnym. 00:02:04.017 --> 00:02:06.659 Nie musi to być koniecznie film nagrany przez nas. 00:02:06.659 --> 00:02:09.654 Możemy to zrobić z dowolnym filmem. 00:02:09.654 --> 00:02:13.555 Oto fragment filmu "Batman: Początek", 00:02:13.555 --> 00:02:15.459 widzimy puls Christiana Bale'a. 00:02:15.459 --> 00:02:17.281 (Śmiech) 00:02:17.281 --> 00:02:19.404 Zapewne ma na sobie makijaż, 00:02:19.404 --> 00:02:21.357 oświetlenie nie jest najlepsze, 00:02:21.357 --> 00:02:24.308 a i tak można wydobyć jego puls ze zwykłego nagrania 00:02:24.308 --> 00:02:26.326 i pokazać go całkiem dobrze. NOTE Paragraph 00:02:26.326 --> 00:02:28.246 Jak to robimy? 00:02:28.246 --> 00:02:32.844 Głównie analizujemy zmiany światła 00:02:32.844 --> 00:02:35.115 nagrane z czasem w każdym pikselu, 00:02:35.115 --> 00:02:36.913 a potem podkręcamy te zmiany. 00:02:36.913 --> 00:02:39.075 Zwiększamy je, by były widoczne. 00:02:39.075 --> 00:02:40.977 Najtrudniejsze jednak jest to, 00:02:40.977 --> 00:02:43.910 że zmiany te są niezwykle subtelne, 00:02:43.910 --> 00:02:46.689 trzeba bardzo uważać, by oddzielić je 00:02:46.689 --> 00:02:50.520 od szumów zawartych w każdym nagraniu. 00:02:50.520 --> 00:02:53.515 Stosujemy sprytne techniki przetwarzania obrazów, 00:02:53.515 --> 00:02:57.509 by uzyskać bardzo dokładne pomiary koloru każdego piksela w nagraniu, 00:02:57.509 --> 00:03:00.179 a potem zmiany tego koloru w czasie. 00:03:00.179 --> 00:03:02.872 Następnie wzmacniamy te zmiany. 00:03:02.872 --> 00:03:06.852 Zwiększamy je, by stworzyć mocno przesadzone nagrania, 00:03:06.852 --> 00:03:09.024 które pokażą te zmiany. NOTE Paragraph 00:03:09.024 --> 00:03:13.262 Okazuje się, że można uwidocznić nie tylko zmiany koloru, 00:03:13.262 --> 00:03:15.503 ale też delikatne ruchy. 00:03:15.503 --> 00:03:19.079 Światło zarejestrowane przez kamery 00:03:19.079 --> 00:03:21.889 zmienia się nie tylko wraz z kolorem obiektu, 00:03:21.889 --> 00:03:24.257 ale także podczas ruchu. 00:03:24.257 --> 00:03:27.893 Oto moja córka, kiedy miała dwa miesiące. 00:03:27.893 --> 00:03:30.892 Nagrałem ten film może trzy lata temu. 00:03:30.892 --> 00:03:34.100 Młodzi rodzice martwią się o zdrowie dzieci, 00:03:34.100 --> 00:03:36.642 o to, czy oddychają, czy żyją. 00:03:36.642 --> 00:03:38.784 Dostałem taki monitor dla dzieci, 00:03:38.784 --> 00:03:41.253 aby obserwować córkę, kiedy śpi. 00:03:41.253 --> 00:03:44.780 To widać na standardowym monitorze. 00:03:44.780 --> 00:03:48.462 Widzimy, że dziecko śpi, ale nie mamy wielu informacji. 00:03:48.474 --> 00:03:50.078 Nie widać za wiele. 00:03:50.078 --> 00:03:52.902 Czy nie byłoby lepiej, 00:03:52.902 --> 00:03:55.892 gdybyśmy widzieli coś takiego? 00:03:55.892 --> 00:04:02.248 Ruchy zostały tutaj zwiększone 30 razy, 00:04:02.248 --> 00:04:06.074 dzięki czemu widać wyraźnie, że moja córka żyje i oddycha. 00:04:06.074 --> 00:04:08.327 (Śmiech) 00:04:08.327 --> 00:04:10.249 Oto porównanie. 00:04:10.249 --> 00:04:12.732 W oryginalnym filmie 00:04:12.732 --> 00:04:14.368 nie widać za wiele, 00:04:14.368 --> 00:04:18.075 ale po wzmocnieniu ruchów, oddychanie jest wyraźniejsze. 00:04:18.075 --> 00:04:20.145 Jest wiele zjawisk, 00:04:20.145 --> 00:04:23.768 które możemy wzmacniać za pomocą tego mikroskopu. 00:04:23.768 --> 00:04:28.332 Widać jak pulsują żyły i arterie. 00:04:28.332 --> 00:04:30.960 Widać, że oczy są w ciągłym ruchu, 00:04:30.960 --> 00:04:32.847 drgając na różne strony. 00:04:32.847 --> 00:04:34.356 To moje oko, 00:04:34.356 --> 00:04:37.421 sfilmowane niedługo po narodzinach córki, 00:04:37.421 --> 00:04:41.623 jak widać, nie spałem wtedy za dobrze. (Śmiech) 00:04:41.623 --> 00:04:44.339 Nawet, gdy ktoś siedzi nieruchomo, 00:04:44.339 --> 00:04:46.383 możemy wydobyć wiele informacji. 00:04:46.383 --> 00:04:49.912 Sposób oddychania, delikatna mimika. 00:04:49.912 --> 00:04:51.537 Może moglibyśmy użyć tego, 00:04:51.537 --> 00:04:54.691 by odkrywać myśli czy emocje? 00:04:54.691 --> 00:04:57.946 Możemy zwiększyć także niewielkie ruchy mechaniczne, 00:04:57.946 --> 00:04:59.501 takie jak wibracje silników, 00:04:59.501 --> 00:05:03.193 co pomoże inżynierom wykryć problemy techniczne maszyn, 00:05:03.193 --> 00:05:07.931 albo zobaczyć reakcje budynków na wiatr i przeciążenia. 00:05:07.931 --> 00:05:12.512 Wszystko to możemy już mierzyć na różne sposoby. 00:05:12.512 --> 00:05:14.565 Ale pomiary to jedno, 00:05:14.565 --> 00:05:17.511 a zobaczenie ruchu na własne oczy 00:05:17.511 --> 00:05:19.795 to coś zupełnie innego. NOTE Paragraph 00:05:19.795 --> 00:05:22.836 Po odkryciu tej technologii 00:05:22.836 --> 00:05:26.789 udostępniliśmy kod w sieci, by każdy mógł poeksperymentować. 00:05:26.789 --> 00:05:28.664 Jest łatwy do użycia. 00:05:28.664 --> 00:05:30.708 Może zadziałać na waszych nagraniach. 00:05:30.708 --> 00:05:33.901 Nasi współpracownicy z Quantum Research stworzyli nawet stronę, 00:05:33.901 --> 00:05:36.579 gdzie można umieszczać filmy i przetwarzać je online. 00:05:36.579 --> 00:05:40.395 Nawet nie znając się na programowaniu, 00:05:40.395 --> 00:05:43.331 i tak można eksperymentować z tą techniką. 00:05:43.331 --> 00:05:45.735 Pokażę kilka przykładów, 00:05:45.735 --> 00:05:48.470 co można z nią zrobić. NOTE Paragraph 00:05:48.470 --> 00:05:53.787 Oto film użytkownika Youtube Tamez85. 00:05:53.787 --> 00:05:55.250 Nie wiem, kto to, 00:05:55.250 --> 00:05:57.595 ale użył, lub użyła naszego kodu, 00:05:57.595 --> 00:06:01.310 by zwiększyć niewielkie ruchy brzucha w ciąży. 00:06:01.310 --> 00:06:02.912 Wygląda trochę przerażająco. 00:06:02.912 --> 00:06:04.525 (Śmiech) 00:06:04.525 --> 00:06:09.486 Ludzie zwiększali pulsowanie żył w rękach. 00:06:09.486 --> 00:06:13.268 Nie ma prawdziwej nauki bez świnek morskich. 00:06:13.268 --> 00:06:16.658 Ta tutaj nazywa się Tiffany. 00:06:16.658 --> 00:06:19.607 Ten użytkownik utrzymuje, że to pierwszy gryzoń na ziemi, 00:06:19.607 --> 00:06:22.295 którego ruchy zwiększono. NOTE Paragraph 00:06:22.295 --> 00:06:24.483 Można też tworzyć dzięki temu sztukę. 00:06:24.483 --> 00:06:27.501 Oto film nadesłany przez studentkę designu z Yale. 00:06:27.501 --> 00:06:29.638 Chciała sprawdzić, czy są jakieś różnice 00:06:29.638 --> 00:06:31.160 w ruchach kolegów i koleżanek. 00:06:31.160 --> 00:06:35.369 Kazała im stać nieruchomo, a potem wzmocniła ruchy. 00:06:35.369 --> 00:06:38.747 To tak, jakby obrazy nagle ożyły. 00:06:38.747 --> 00:06:41.180 Najlepsze w tych przykładach jest to, 00:06:41.180 --> 00:06:43.476 że nie musieliśmy nic z nimi robić. 00:06:43.476 --> 00:06:47.330 Dostarczyliśmy tylko nowe narzędzie, nowy sposób patrzenia na świat. 00:06:47.330 --> 00:06:52.462 Ludzie sami znajdują ciekawe i kreatywne sposoby użycia. NOTE Paragraph 00:06:52.462 --> 00:06:54.226 Ale to nie wszystko. 00:06:54.226 --> 00:06:57.477 To narzędzie nie tylko pozwala patrzeć na świat inaczej. 00:06:57.477 --> 00:07:01.185 Zmienia definicje i zwiększa zakres tego, 00:07:01.185 --> 00:07:03.026 co można uchwycić kamerą. 00:07:03.026 --> 00:07:05.255 Jako naukowcy, zastanawialiśmy się, 00:07:05.255 --> 00:07:09.040 jakie inne zjawiska fizyczne powodują niewielkie ruchy, 00:07:09.040 --> 00:07:11.943 które teraz można by zmierzyć kamerą? 00:07:11.943 --> 00:07:15.944 Ostatnio skupiliśmy się na dźwięku. 00:07:15.944 --> 00:07:18.049 Dźwięk to przede wszystkim 00:07:18.049 --> 00:07:20.232 zmiany ciśnienia w powietrzu. 00:07:20.232 --> 00:07:23.853 Fale akustyczne trafiają na obiekty, wprawiając je w niewielkie wibracje. 00:07:23.853 --> 00:07:26.385 Dzięki temu słyszymy i rejestrujemy dźwięki. 00:07:26.385 --> 00:07:30.053 Okazuje się, że dźwięk produkuje też widzialne ruchy. 00:07:30.053 --> 00:07:32.886 Nie są widoczne dla nas, 00:07:32.886 --> 00:07:35.887 ale po odpowiedniej obróbce, są widoczne dla kamery. 00:07:35.887 --> 00:07:37.460 Oto dwa przykłady. 00:07:37.460 --> 00:07:40.074 Tutaj prezentuję wspaniałe zdolności wokalne. 00:07:41.064 --> 00:07:42.698 (Śpiew) 00:07:42.698 --> 00:07:44.134 (Śmiech) 00:07:44.134 --> 00:07:47.120 Nagrałem przyspieszone wideo grdyki podczas śpiewu. 00:07:47.120 --> 00:07:48.884 Patrząc na nagranie, 00:07:48.884 --> 00:07:50.960 nie widać za wiele. 00:07:50.960 --> 00:07:55.292 Ale po zwiększeniu ruchów 100 razy, widzimy ruchy i zmarszczki na szyi 00:07:55.292 --> 00:07:58.566 związane z produkcją dźwięku. 00:07:58.566 --> 00:08:01.306 Widać ten sygnał na filmie. NOTE Paragraph 00:08:01.306 --> 00:08:03.586 Śpiewacy mogą rozbijać kieliszki, 00:08:03.586 --> 00:08:05.439 jeśli trafią w odpowiedni dźwięk. 00:08:05.439 --> 00:08:07.204 Zagramy teraz dźwięki, 00:08:07.204 --> 00:08:09.730 odpowiadające rezonansowi tego kieliszka, 00:08:09.730 --> 00:08:11.778 za pomocą głośnika. 00:08:11.778 --> 00:08:16.197 Po zagraniu i zwiększeniu ruchów 250 razy, 00:08:16.197 --> 00:08:18.535 wyraźnie widać, jak kieliszek wibruje 00:08:18.535 --> 00:08:22.105 i wpada w rezonans w odpowiedzi na dźwięk. 00:08:22.105 --> 00:08:24.525 To niecodzienny widok, 00:08:24.525 --> 00:08:28.054 który dał nam do myślenia. Wpadliśmy na szalony pomysł. 00:08:28.054 --> 00:08:33.662 Możemy odwrócić ten proces i odzyskać dźwięk z nagrania, 00:08:33.662 --> 00:08:37.697 analizując delikatne wibracje, tworzone przez fale na obiektach, 00:08:37.697 --> 00:08:42.474 i następnie przetworzyć je na dźwięki. 00:08:42.474 --> 00:08:46.931 Dzięki temu zwykłe przedmioty można zmienić w mikrofony. NOTE Paragraph 00:08:46.931 --> 00:08:49.163 To właśnie zrobiliśmy. 00:08:49.163 --> 00:08:51.979 Na stole leży pusta paczka po czipsach. 00:08:51.979 --> 00:08:54.804 Zrobimy z niej mikrofon, 00:08:54.804 --> 00:08:56.395 nagrywając ją kamerą 00:08:56.395 --> 00:08:59.623 i analizując delikatne ruchy, wytworzone przez fale dźwiękowe. 00:08:59.623 --> 00:09:02.419 Odtworzyliśmy tam tę piosenkę. NOTE Paragraph 00:09:02.419 --> 00:09:06.853 (Muzyka: "Mary małą owcę ma") NOTE Paragraph 00:09:10.007 --> 00:09:13.032 A to przyśpieszone wideo tej paczki czipsów. 00:09:13.032 --> 00:09:14.306 Znów je słychać. 00:09:14.306 --> 00:09:17.648 Gołym okiem nie widać tu niczego, 00:09:18.706 --> 00:09:21.690 ale można odtworzyć sam dźwięk, 00:09:21.690 --> 00:09:23.873 analizując lekkie ruchy widoczne na nagraniu. NOTE Paragraph 00:09:23.873 --> 00:09:26.682 (Muzyka: "Mary małą owcę ma") NOTE Paragraph 00:09:40.985 --> 00:09:42.471 Nazwałem to... Dziękuję 00:09:42.471 --> 00:09:47.696 (Brawa) 00:09:49.878 --> 00:09:52.223 Nazwałem to wizualnym mikrofonem. 00:09:52.223 --> 00:09:55.613 Wydobywamy sygnały audio z sygnału wideo. 00:09:55.613 --> 00:09:58.794 Żeby przedstawić wam skalę tych ruchów: 00:09:58.799 --> 00:10:04.135 głośny dźwięk sprawi, że paczka poruszy się o mikrometr. 00:10:04.135 --> 00:10:06.874 To jedna tysięczna milimetra. 00:10:06.874 --> 00:10:10.435 Tak małe ruchy możemy wydobyć, 00:10:10.435 --> 00:10:13.678 obserwując światło odbite od obiektów, 00:10:13.678 --> 00:10:15.814 nagrane kamerą. NOTE Paragraph 00:10:15.814 --> 00:10:19.064 To możliwe także z innymi obiektami, na przykład z roślinami. NOTE Paragraph 00:10:19.064 --> 00:10:25.380 (Muzyka: "Mary małą owcę ma") NOTE Paragraph 00:10:27.214 --> 00:10:29.211 A także z mową. 00:10:29.211 --> 00:10:31.788 Ktoś mówi w tym pokoju. NOTE Paragraph 00:10:31.788 --> 00:10:35.991 Głos: Mary małą owcę ma, owcę ma, owcę ma, 00:10:35.991 --> 00:10:40.221 która biała jest jak mgła, Ach, biała jest jak mgła. NOTE Paragraph 00:10:40.221 --> 00:10:42.980 A tutaj ten sam głos po odzyskaniu 00:10:42.980 --> 00:10:46.254 z tej samej paczki czipsów. NOTE Paragraph 00:10:46.254 --> 00:10:51.085 Głos: Mary małą owcę ma, owcę ma, owcę ma, 00:10:51.085 --> 00:10:55.944 która biała jest jak mgła, Ach, biała jest jak mgła. NOTE Paragraph 00:10:55.944 --> 00:10:58.290 Użyliśmy "Mary małą owcę ma", 00:10:58.290 --> 00:11:00.413 bo to ponoć pierwsze słowa, 00:11:00.413 --> 00:11:04.574 które Thomas Edison wypowiedział do fonografu w 1877 roku. 00:11:04.574 --> 00:11:07.802 To jedno z pierwszych nagrań głosu w historii. 00:11:07.802 --> 00:11:11.129 Urządzenie kierowało dźwięki na membranę, 00:11:11.129 --> 00:11:15.208 która wibrując igłą, grawerowała dźwięk na folii aluminiowej, 00:11:15.208 --> 00:11:17.483 owiniętej wokół cylindra. NOTE Paragraph 00:11:17.483 --> 00:11:23.426 Oto pokaz nagrywania i odtwarzania dźwięku za pomocą fonografu Edisona. NOTE Paragraph 00:11:23.426 --> 00:11:26.446 Próba, próba, raz, dwa, trzy. 00:11:26.446 --> 00:11:29.859 Mary małą owcę ma, owcę ma, owcę ma, 00:11:29.859 --> 00:11:33.528 która biała jest jak mgła, Ach, biała jest jak mgła. 00:11:33.528 --> 00:11:36.268 Próba, próba, raz, dwa, trzy. 00:11:36.268 --> 00:11:40.424 Mary małą owcę ma, owcę ma, owcę ma, 00:11:40.424 --> 00:11:44.558 która biała jest jak mgła, Ach, biała jest jak mgła. NOTE Paragraph 00:11:45.648 --> 00:11:49.665 A teraz, 137 lat później, 00:11:49.665 --> 00:11:53.752 możemy odtworzyć dźwięk podobnej jakości 00:11:53.752 --> 00:11:57.831 nagrywając obiekty wibrujące od dźwięku. 00:11:57.831 --> 00:12:01.945 Da się to zrobić nawet kamerą oddaloną o kilka metrów, 00:12:01.945 --> 00:12:03.999 za dźwiękoszczelną szybą. NOTE Paragraph 00:12:03.999 --> 00:12:07.219 Taki dźwięk odtworzymy w tym wypadku. NOTE Paragraph 00:12:07.219 --> 00:12:12.513 Mary małą owcę ma, owcę ma, owcę ma, 00:12:12.513 --> 00:12:17.272 która biała jest jak mgła, Ach, biała jest jak mgła. NOTE Paragraph 00:12:17.404 --> 00:12:21.034 Inwigilacja to pierwsza rzecz, która się przy tym nasuwa. 00:12:21.034 --> 00:12:24.029 (Śmiech) 00:12:24.029 --> 00:12:28.085 Ale może się to przydać i do czegoś innego. 00:12:28.085 --> 00:12:30.925 Może w przyszłości będzie można na przykład 00:12:30.925 --> 00:12:33.177 odzyskiwać dźwięki z kosmosu. 00:12:33.177 --> 00:12:36.753 Dźwięk nie podróżuje w próżni, ale światło tak. NOTE Paragraph 00:12:36.753 --> 00:12:39.157 Dopiero zaczynamy odkrywać 00:12:39.157 --> 00:12:42.176 inne możliwości tej nowej techniki. 00:12:42.176 --> 00:12:45.008 Pokazuje nam procesy fizyczne, o których wiedzieliśmy, 00:12:45.008 --> 00:12:48.564 ale których dotąd nie widać było gołym okiem. NOTE Paragraph 00:12:48.564 --> 00:12:49.768 Oto nasza ekipa. 00:12:49.768 --> 00:12:52.647 Wszystko, co dziś pokazałem, jest wynikiem współpracy 00:12:52.647 --> 00:12:54.838 tej grupy wspaniałych ludzi. 00:12:54.838 --> 00:12:58.005 Zachęcam do odwiedzenia naszej strony, 00:12:58.005 --> 00:12:59.451 spróbujcie sami jak to działa, 00:12:59.451 --> 00:13:02.423 dołączcie do nas, odkrywając świat maleńkich ruchów. NOTE Paragraph 00:13:02.423 --> 00:13:04.048 Dziękuję, NOTE Paragraph 00:13:04.048 --> 00:13:05.302 (Brawa)