WEBVTT 00:00:01.114 --> 00:00:08.606 За останні декілька століть мікроскопи змінили наш світ. 00:00:09.036 --> 00:00:14.252 Вони відкрили нам крихітний світ предметів, життів та структур, 00:00:14.252 --> 00:00:17.158 яких ми досі не могли побачити неозброєним оком через їхній малий розмір. 00:00:17.158 --> 00:00:20.177 Вони зробили величезний внесок у науку й технологію. 00:00:20.177 --> 00:00:23.404 Сьогодні я б хотів представити новий вид мікроскопа. 00:00:23.404 --> 00:00:25.982 Мікроскоп для спостереження за змінами. 00:00:25.982 --> 00:00:28.884 В ньому немає лінз, як у звичайному мікроскопі, 00:00:28.884 --> 00:00:30.881 які б збільшували предмети, 00:00:30.881 --> 00:00:35.257 але в нього є відеокамера та система для обробки зображень, 00:00:35.257 --> 00:00:40.513 які виявляють найменші рухи та зміни кольору предметів та людей, 00:00:40.513 --> 00:00:44.355 зміни, що неможливо побачити неозброєним оком. 00:00:44.355 --> 00:00:48.475 Він дає нам змогу поглянути на світ у зовсім інший спосіб. NOTE Paragraph 00:00:48.475 --> 00:00:50.385 Що ж я маю на увазі під змінами кольору? 00:00:50.385 --> 00:00:53.217 Наприклад, наша шкіра поступово змінює колір, 00:00:53.217 --> 00:00:55.214 коли кров тече під нею. 00:00:55.214 --> 00:00:57.611 Ці зміни ледь помітні, 00:00:57.611 --> 00:00:59.674 і ось чому, коли ви дивитесь на людину, 00:00:59.674 --> 00:01:01.925 що сидить поряд з вами, 00:01:01.925 --> 00:01:05.500 ви не помічаєте, як її шкіра змінює колір. 00:01:05.500 --> 00:01:09.860 Коли ми дивимось на відео Стіва, нам здається, що він не рухається, 00:01:09.860 --> 00:01:13.720 але якщо ми поглянемо на це відео через наш спеціальний мікроскоп, 00:01:13.720 --> 00:01:16.320 раптово з'явиться зовсім інша картинка. 00:01:16.320 --> 00:01:20.250 Все, що ми тут бачимо - це маленькі зміни в кольорі шкіри Стіва 00:01:20.250 --> 00:01:24.686 збільшені в 100 разів, аби бути помітнішими. 00:01:24.686 --> 00:01:27.953 Ми навіть можемо розгледіти пульс людини. 00:01:27.953 --> 00:01:31.180 А також як швидко б'ється серце Стіва, 00:01:31.180 --> 00:01:36.535 як кров приливає до шкіри його обличчя. 00:01:36.544 --> 00:01:39.175 Ми можемо зробити це не лише для того, аби уявити собі пульс, 00:01:39.175 --> 00:01:42.646 а щоб відновити нормальний серцевий ритм 00:01:42.646 --> 00:01:44.439 та виміряти його. 00:01:44.439 --> 00:01:48.892 Ми можемо зробити це за допомогою звичайної камери, не торкаючись пацієнта. 00:01:48.892 --> 00:01:54.509 Зараз ви бачите пульс та серцевий ритм, який ми виміряли у новонародженого 00:01:54.509 --> 00:01:57.390 за допомогою відео, знятого на звичайний дзеркальний фотоапарат. 00:01:57.390 --> 00:01:59.206 Отримані показники точно співпадають з тими, 00:01:59.206 --> 00:02:04.017 що ми могли б одержати зі звичайного монітора в лікарні. 00:02:04.017 --> 00:02:06.659 Для цього нам навіть не потрібно знімати відео. 00:02:06.659 --> 00:02:09.654 Фактично, ми можемо зробити це і з інших відео. 00:02:09.654 --> 00:02:13.555 Зараз я покажу вам короткий уривок з фільму "Бетмен: початок", 00:02:13.555 --> 00:02:15.459 щоб ви побачили пульс Крістіана Бейла. 00:02:15.459 --> 00:02:17.281 (Сміх) 00:02:17.281 --> 00:02:19.404 Напевно, у нього багато гриму, 00:02:19.404 --> 00:02:21.357 та й освітлення заважає. 00:02:21.357 --> 00:02:24.308 Але все рівно, з цього відео ми змогли дізнатись його пульс 00:02:24.308 --> 00:02:26.326 і показати його вам. NOTE Paragraph 00:02:26.326 --> 00:02:28.246 Так от, як нам це все вдається? 00:02:28.246 --> 00:02:32.844 Загалом ми аналізуємо зміни світла, що записується, 00:02:32.844 --> 00:02:35.115 у кожному пікселі відеозапису за певний відрізок часу, 00:02:35.115 --> 00:02:36.913 а потім збільшуємо ці зміни. 00:02:36.913 --> 00:02:39.075 Ми збільшуємо їх настільки, щоб ми могли їх бачити. 00:02:39.075 --> 00:02:40.977 Проблема в тому, що ті сигнали, 00:02:40.977 --> 00:02:43.910 ті зміни, які ми намагаємось розгледіти, є ледь помітними, 00:02:43.910 --> 00:02:46.689 тому потрібно бути вкрай обережним, коли намагаєшся відокремити їх 00:02:46.689 --> 00:02:50.520 від шуму, що завжди є на відео. 00:02:50.520 --> 00:02:53.515 Ми використовуємо розумні технології обробки відео, 00:02:53.515 --> 00:02:57.509 щоб отримати найточніші дані про колір у кожному пікселі, 00:02:57.509 --> 00:03:00.179 і про те, як він змінюється за період часу, 00:03:00.179 --> 00:03:02.872 а потім ми посилюємо ці зміни. 00:03:02.872 --> 00:03:06.852 Ми їх збільшуємо, щоб створити такий вид покращеного, або просунутого відео, 00:03:06.852 --> 00:03:09.024 що зображає ці зміни. NOTE Paragraph 00:03:09.024 --> 00:03:13.262 Виявляється, ми можемо показати не лише найменші зміни кольору, 00:03:13.262 --> 00:03:15.503 а й непомітні рухи, 00:03:15.503 --> 00:03:19.079 тому що колір, записаний на камеру, 00:03:19.079 --> 00:03:21.889 зміниться не лише, якщо предмет змінює колір, 00:03:21.889 --> 00:03:24.257 а й якщо він рухається. 00:03:24.257 --> 00:03:27.893 Це моя дочка у віці приблизно 2 місяці. 00:03:27.893 --> 00:03:30.892 Це відео я записав роки три тому. 00:03:30.892 --> 00:03:34.100 Як усі молоді батьки, ми хотіли одного - бути впевненими, що наші діти здорові, 00:03:34.100 --> 00:03:36.642 що вони дихають, і звісно, що вони - живі. 00:03:36.642 --> 00:03:38.784 Я купив радіоняню, 00:03:38.784 --> 00:03:41.253 аби спостерігати за донькою, коли вона спить. 00:03:41.253 --> 00:03:44.780 За допомогою звичайної радіоняні ми побачимо доволі багато. 00:03:44.780 --> 00:03:48.462 Ви можете спостерігати, як спить дитина, 00:03:48.474 --> 00:03:50.078 але цього замало. 00:03:50.078 --> 00:03:52.902 Чи не було б краще чи інформативніше, або корисніше, 00:03:52.902 --> 00:03:55.892 якби ми могли дивитись на щось отаке. 00:03:55.892 --> 00:04:02.248 На цьому відео я зняв рухи, які я потім збільшив у 30 разів, 00:04:02.248 --> 00:04:06.074 після чого я зміг переконатись, що моя донька дійсно жива та дихає. 00:04:06.074 --> 00:04:08.327 (Сміх) 00:04:08.327 --> 00:04:10.249 Тут ми бачимо наочне порівняння. 00:04:10.249 --> 00:04:12.732 І знову ж таки, на оригінальному відео 00:04:12.732 --> 00:04:14.368 ми майже нічого не помічаємо, 00:04:14.368 --> 00:04:18.075 але якщо збільшити рухи, дихання видно набагато краще. 00:04:18.075 --> 00:04:20.145 Насправді існує багато явищ, 00:04:20.145 --> 00:04:23.768 які можна виявити та збільшити за допомогою цього мікроскопа. 00:04:23.768 --> 00:04:28.332 Можна побачити, як вени та артерії пульсують у нашому тілі. 00:04:28.332 --> 00:04:30.960 Можна побачити, як наші очі 00:04:30.960 --> 00:04:32.847 постійно коливаються. 00:04:32.847 --> 00:04:34.356 А ось і моє око, 00:04:34.356 --> 00:04:37.421 це відео я зняв одразу ж після народження доньки. 00:04:37.421 --> 00:04:41.623 Як бачите, я спав не дуже багато. (Сміх) 00:04:41.623 --> 00:04:44.339 Навіть коли людина сидить нерухомо, 00:04:44.339 --> 00:04:46.383 ми можемо отримати багато даних про її спосіб дихання, 00:04:46.383 --> 00:04:49.912 дрібні порухи обличчя. 00:04:49.912 --> 00:04:51.537 Можливо, ми навіть можемо використати ці дані, 00:04:51.537 --> 00:04:54.691 аби прочитати думки чи емоції. 00:04:54.691 --> 00:04:57.946 Ми також можемо збільшити механічні рухи, 00:04:57.946 --> 00:04:59.501 такі як вібрації двигуна, 00:04:59.501 --> 00:05:03.193 що може допомогти механікам знайти та визначити проблеми, 00:05:03.193 --> 00:05:07.931 або як будинки та споруди хитаються від вітру, та як на них діють сили. 00:05:07.931 --> 00:05:12.512 Людство знає безліч способів, як виміряти всі ці речі, 00:05:12.512 --> 00:05:14.965 але виміряти ці рухи - це одне, 00:05:14.965 --> 00:05:17.241 а спостерігати за ними - 00:05:17.241 --> 00:05:19.795 зовсім інше. NOTE Paragraph 00:05:19.795 --> 00:05:22.836 З моменту, коли ми винайшли цю нову технологію, 00:05:22.836 --> 00:05:26.789 ми виклали програму онлайн, щоб інші могли користуватись нею і експериментувати. 00:05:26.789 --> 00:05:28.664 Вона дуже проста для користування. 00:05:28.664 --> 00:05:30.708 Вона працює з вашими власними відео. 00:05:30.708 --> 00:05:33.901 Наші колеги з Quanta Research навіть розробити чудовий сайт, 00:05:33.901 --> 00:05:36.579 де ви можете завантажити власне відео та обробити його онлайн, 00:05:36.579 --> 00:05:40.395 навіть якщо у вас немає досвіду в інформатиці або програмуванні, 00:05:40.395 --> 00:05:43.331 ви легко зможете поекспериментувати з новим мікроскопом. 00:05:43.331 --> 00:05:45.735 Зараз я покажу вам пару прикладів, 00:05:45.735 --> 00:05:48.470 як ним користувались інші. NOTE Paragraph 00:05:48.470 --> 00:05:53.787 Це відео створив користувач YouTube - Tamez85. 00:05:53.787 --> 00:05:55.250 Мені невідомо, хто він, 00:05:55.250 --> 00:05:57.595 але він чи вона використали нашу програму, 00:05:57.595 --> 00:06:01.310 щоб збільшити крихітні рухи живота під час вагітності. 00:06:01.310 --> 00:06:02.912 Трохи моторошно. 00:06:02.912 --> 00:06:04.525 (Сміх) 00:06:04.525 --> 00:06:09.486 Люди використовували цю програму, щоб збільшувати пульсування вен на руках. 00:06:09.486 --> 00:06:13.268 І що ж це буде за наука без тестування на морських свинках? 00:06:13.268 --> 00:06:16.658 Ось цю звати Тіффані. 00:06:16.658 --> 00:06:19.607 Цей користувач YouTube стверджує, що це перший гризун на Землі, 00:06:19.607 --> 00:06:22.295 чиї рухи було збільшено. NOTE Paragraph 00:06:22.295 --> 00:06:24.483 Разом з цією програмою ви можете навіть творити. 00:06:24.483 --> 00:06:27.501 Це відео надіслала мені студентка факультету дизайну Уельського університету. 00:06:27.501 --> 00:06:29.638 Вона хотіла поглянути, чи є різниця в тому, 00:06:29.638 --> 00:06:31.160 як рухаються її одногрупники. 00:06:31.160 --> 00:06:35.369 Вона попросила їх не рухатись, і потім збільшила їхні рухи. 00:06:35.369 --> 00:06:38.747 Виглядає начебто оживають картинки. 00:06:38.747 --> 00:06:41.180 Найприємніше в тих прикладах те, 00:06:41.180 --> 00:06:43.476 що нам нічого не потрібно робити для цього. 00:06:43.476 --> 00:06:47.330 Ми створили цей інструмент, спосіб по-новому поглянути на світ, 00:06:47.330 --> 00:06:52.462 а люди знайшли інші цікаві, новаторські способи користування ним. NOTE Paragraph 00:06:52.462 --> 00:06:54.226 Ми не зупинились на цьому. 00:06:54.226 --> 00:06:57.477 Цей інструмент дає нам змогу не лише поглянути на світ по-новому, 00:06:57.477 --> 00:06:59.845 а й переосмислити наші можливості 00:06:59.845 --> 00:07:03.026 та розширити межі використання наших камер. 00:07:03.026 --> 00:07:05.255 Як науковці, ми почали розмірковувати, 00:07:05.255 --> 00:07:09.040 які ще фізичні явища створюють крихітні рухи, NOTE Paragraph 00:07:09.040 --> 00:07:11.943 що їх ми тепер можемо виміряти за допомогою нової камери? 00:07:11.943 --> 00:07:15.944 І один такий феномен, на якому ми зосередилися недавно, - це звук. 00:07:15.944 --> 00:07:18.049 Звук, як ми всі знаємо, - це здебільшого зміни 00:07:18.049 --> 00:07:20.232 тиску повітря, що рухаються по повітрю. 00:07:20.232 --> 00:07:23.853 Ці хвилі тиску вдаряють об'єкти, і ті створюють незначні коливання, 00:07:23.853 --> 00:07:26.385 що є тим, що ми чуємо, і як записуємо звук. 00:07:26.385 --> 00:07:30.053 Але виявляється, що звук також виробляє візуальні рухи. 00:07:30.053 --> 00:07:32.886 Ті рухи, що є непомітними для нас, 00:07:32.886 --> 00:07:35.887 але помітні на камері з правильною обробкою. 00:07:35.887 --> 00:07:37.460 Ось два приклади. 00:07:37.460 --> 00:07:40.074 Це я демонструю свої чудові здібності до співу. 00:07:41.064 --> 00:07:42.870 (Спів) 00:07:42.870 --> 00:07:43.110 (Сміх) 00:07:43.110 --> 00:07:44.134 Я зняв високошвидкісне відео свого горла, коли я наспівував. 00:07:44.134 --> 00:07:47.120 Знову ж таки, якщо ви дивитеся на це відео, 00:07:47.120 --> 00:07:48.884 не надто багато ви зможете побачити, 00:07:48.884 --> 00:07:50.960 але як тільки ми збільшили рухи в 100 разів, ми бачимо всі рухи й пульсацію 00:07:50.960 --> 00:07:55.292 в області шиї, які беруть участь у виробленні звуку. 00:07:55.292 --> 00:07:58.566 Цей сигнал є в цьому відео. 00:07:58.566 --> 00:08:01.306 Ми також знаємо, що співаки можуть розбити келих вина, NOTE Paragraph 00:08:01.306 --> 00:08:03.976 якщо потраплять у правильну ноту. 00:08:03.976 --> 00:08:05.439 Так от, ми збираємося зіграти ноту, 00:08:05.439 --> 00:08:07.204 яка є в резонансі частоти цього скла 00:08:07.204 --> 00:08:09.730 через гучномовець, що поруч із ним. 00:08:09.730 --> 00:08:11.778 Після того ми граємо цю ноту і збільшуємо рухи в 250 разів - 00:08:11.778 --> 00:08:16.197 дуже чітко бачимо, як скло вібрує 00:08:16.197 --> 00:08:18.535 і резонує у відповідь на звук. 00:08:18.535 --> 00:08:22.105 Таке не побачиш щодня. 00:08:22.105 --> 00:08:24.525 Але це змусило нас задуматися. Це наштовхнуло нас на божевільну ідею. 00:08:24.525 --> 00:08:28.054 Чи можемо ми повернути цей процес навспак і відновити звук з відео, 00:08:28.054 --> 00:08:33.662 аналізуючи найдрібніші вібрації, що їх звукові хвилі створюють в об'єктах, 00:08:33.662 --> 00:08:37.697 і перетворити їх назад у ті звуки, що їх ми виробляємо? 00:08:37.697 --> 00:08:42.474 Таким чином, ми зможемо перетворити предмети побуту в мікрофони. 00:08:42.474 --> 00:08:46.931 Саме це ми й зробили. NOTE Paragraph 00:08:46.931 --> 00:08:49.163 Ось порожній пакетик з-під чіпсів, що лежав на столі, 00:08:49.163 --> 00:08:51.979 і ми збираємося перетворити той пакетик чіпсів у мікрофон, 00:08:51.979 --> 00:08:54.804 знімаючи його відеокамерою 00:08:54.804 --> 00:08:56.395 та аналізуючи крихітні рухи, що звукові хвилі створюють в ньому. 00:08:56.395 --> 00:08:59.623 Ось звук, який ми грали в кімнаті. 00:08:59.623 --> 00:09:02.419 (Музика: "У Мері було маленьке ягнятко") NOTE Paragraph 00:09:02.419 --> 00:09:06.853 І це високошвидкісне відео ми записали з цього пакетика чіпсів. NOTE Paragraph 00:09:10.007 --> 00:09:13.032 Знову грає. 00:09:13.032 --> 00:09:14.306 Ви ніяк не зможете побачити, що відбувається на цьому відео, 00:09:14.306 --> 00:09:17.648 просто глянувши на нього, 00:09:17.648 --> 00:09:18.706 але ось звук, який ми змогли відновити, просто проаналізувавши 00:09:18.706 --> 00:09:21.690 крихітні рухи в цьому відео. 00:09:21.690 --> 00:09:23.873 (Музика: "У Мері було маленьке ягнятко") NOTE Paragraph 00:09:23.873 --> 00:09:26.682 Я називаю це ... - Дякую. NOTE Paragraph 00:09:40.985 --> 00:09:42.471 (Оплески) 00:09:42.471 --> 00:09:47.696 Я називаю це візуальний мікрофон. 00:09:49.878 --> 00:09:52.223 Ми вирізали аудіосигнали із відеосигналів. 00:09:52.223 --> 00:09:55.613 Щоб ви розуміли, про який масштаб рухів тут йдеться: 00:09:55.613 --> 00:09:58.794 досить гучний звук змусить пакет чіпсів порухатися не більше, ніж на мікрометр. 00:09:58.799 --> 00:10:04.135 Це одна тисячна міліметра. 00:10:04.135 --> 00:10:06.874 Ось якими крихітні є рухи, що ми тепер в змозі виявити, 00:10:06.874 --> 00:10:10.435 просто спостерігаючи, як світло відбивається від об'єктів 00:10:10.435 --> 00:10:13.678 і записується нашими камерами. 00:10:13.678 --> 00:10:15.814 Ми можемо відновити звук із інших об'єктів, як-от рослин. NOTE Paragraph 00:10:15.814 --> 00:10:19.064 (Музика: "У Мері було маленьке ягнятко") NOTE Paragraph 00:10:19.064 --> 00:10:25.380 Окрім того, ми можемо відновити мову. NOTE Paragraph 00:10:27.214 --> 00:10:29.211 До прикладу, голос людини в кімнаті. 00:10:29.211 --> 00:10:31.788 Голос: "У Мері було маленьке ягнятко, чия шерсть була біла, як сніг, NOTE Paragraph 00:10:31.788 --> 00:10:35.991 скрізь, куди Мері ходить, ягня упевнено йде за нею". 00:10:35.991 --> 00:10:40.221 Майкл Рубінштейн: А ось та ж мова, відновлена NOTE Paragraph 00:10:40.221 --> 00:10:42.980 з цього відео, з того ж таки пакетика чіпсів. 00:10:42.980 --> 00:10:46.254 Голос: "У Мері було маленьке ягнятко, чия шерсть була біла, як сніг, NOTE Paragraph 00:10:46.254 --> 00:10:51.085 скрізь, куди що Мері ходить, ягня упевнено йде за нею". 00:10:51.085 --> 00:10:55.944 МР: Ми використали пісню "У Мері було маленьке ягнятко", NOTE Paragraph 00:10:55.944 --> 00:10:58.290 тому що вважається, що це були перші слова, 00:10:58.290 --> 00:11:00.413 що їх Томас Едісон сказав у фонограф в 1877 році. 00:11:00.413 --> 00:11:04.574 Це був один із перших звукозаписувальних пристроїв в історії. 00:11:04.574 --> 00:11:07.802 Він спрямовував звуки на діафрагму, 00:11:07.802 --> 00:11:11.129 що змушувала вібрувати голку, і та вигравіювала звук на фользі, 00:11:11.129 --> 00:11:15.208 якою було обгорнуто циліндр. 00:11:15.208 --> 00:11:17.483 Ось демонстрація запису і відтворення звуку з фонографа Едісона. NOTE Paragraph 00:11:17.483 --> 00:11:23.426 (Відео) Голос: Тестування, перевірка. Один, два, три. NOTE Paragraph 00:11:23.426 --> 00:11:26.446 У Мері було маленьке ягнятко, чия шерсть була біла, як сніг, 00:11:26.446 --> 00:11:29.859 скрізь, куди Мері ходила, ягня впевнено йшло за нею. 00:11:29.859 --> 00:11:33.528 Тестування, перевірка. Один, два, три. 00:11:33.528 --> 00:11:36.268 У Мері було маленьке ягнятко чия шерсть була біла, як сніг, 00:11:36.268 --> 00:11:40.424 скрізь, куди Мері ходила, ягня упевнено йшло за нею. 00:11:40.424 --> 00:11:45.648 МР: І тепер, через 137 років, NOTE Paragraph 00:11:45.648 --> 00:11:49.665 ми в змозі отримати звук аналогічної якості, 00:11:49.665 --> 00:11:53.752 всього лишень спостерігаючи через камеру, як предмети вібрують від звуку, 00:11:53.752 --> 00:11:57.831 і ми можемо зробити це, навіть якщо камера 00:11:57.831 --> 00:11:59.765 віддалена від об'єкта майже на 5 метрів, і розташована за звуконепроникним склом. 00:11:59.765 --> 00:12:03.999 Це звук, який ми відновили в цьому випадку. NOTE Paragraph 00:12:03.999 --> 00:12:07.219 Голос: У Мері було маленьке ягнятко, чия шерсть була біла, як сніг, NOTE Paragraph 00:12:07.219 --> 00:12:12.513 скрізь, куди Мері ходила, ягня упевнено йшло за нею. 00:12:12.513 --> 00:12:17.272 МР: Звичайно, найперше на думку спадає використати цей винахід для стеження. NOTE Paragraph 00:12:17.404 --> 00:12:21.034 (Сміх) 00:12:21.034 --> 00:12:24.029 Але ним можна скористатися і з іншою метою. 00:12:24.029 --> 00:12:28.085 Можливо, в майбутньому ми зможемо використовувати це, наприклад, 00:12:28.085 --> 00:12:30.925 щоб відновлювати звук в космосі, 00:12:30.925 --> 00:12:33.177 бо звук не поширюється в космосі, на відміну від світла. 00:12:33.177 --> 00:12:36.753 Ми тільки почали вивчати NOTE Paragraph 00:12:36.753 --> 00:12:39.157 інші можливі способи застосування цієї нової технології. 00:12:39.157 --> 00:12:42.176 Вона дає нам змогу бачити фізичні процеси, про які ми знаємо, 00:12:42.176 --> 00:12:45.008 але яких ми досі не могли побачити на власні очі. 00:12:45.008 --> 00:12:48.564 Це наша команда. NOTE Paragraph 00:12:48.564 --> 00:12:49.768 Все, що я показав вам сьогодні - це результат співпраці 00:12:49.768 --> 00:12:52.647 з цією великою групою людей, яких ви бачите тут. 00:12:52.647 --> 00:12:54.838 Я закликаю вас і запрошую ознайомитися з нашим сайтом, 00:12:54.838 --> 00:12:58.005 заходьте на нього 00:12:58.005 --> 00:12:59.451 і приєднуйтесь до нас у вивченні світу крихітних рухів. 00:12:59.451 --> 00:13:02.423 Дякую. NOTE Paragraph 00:13:02.423 --> 00:13:04.048 (Оплески)