Trong vài thế kỉ qua, kính hiển vi đã cách mạng hoá thế giới.
Cho chúng ta thấy thế giới nhỏ bé của vật thể, cuộc sống, cấu trúc
những vật quá nhỏ để nhìn bằng mắt thường.
Chúng đóng vai trò to lớn trong khoa học và công nghệ.
Hôm nay tôi sẽ giới thiệu với các bạn một loại kính hiển vi mới,
kính hiển vi cho những biến đổi.
Nó không dùng quang học như những kính hiển vi thông thường
để làm những vật nhỏ lớn hơn,
thay vào đó, nó dùng máy quay video và xử lý hình ảnh
để cho ta thấy những chuyển động nhỏ nhất và sự thay đổi màu sắc của người và vật,
những thay đổi mà ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Và cho ta nhìn thế giới theo một cách hoàn toàn khác.
Ý tôi là gì khi nói thay đổi màu sắc?
ví dụ, da của chúng ta thay đổi màu sắc không đáng kể
khi máu chảy dưới nó.
Sự thay đổi này vô cùng khó thấy,
vì vậy, khi bạn nhìn người khác,
hay nhìn người ngồi cạnh bạn,
bạn không thấy da hoặc mặt của họ thay đổi màu sắc.
Khi chúng ta xem hình ảnh của Steve ở đây, nó như một ảnh tĩnh,
nhưng khi chúng ta xem video bằng kính hiển vi đặc biệt của chúng tôi
đột nhiên ta thấy một hình ảnh hoàn toàn khác.
Chúng ta thấy những thay đổi nhỏ của màu sắc trên da Steve,
được phóng đại 100 lần vì vậy chúng trở lên hữu hình.
Chúng ta thậm chí có thể thấy mạch đập.
Chúng ta có thể thấy tim của Steve đập nhanh mức nào,
không những thế còn có thể thấy cách mà máu chảy trên mặt anh ấy.
Chúng tôi làm vậy không chỉ để thấy mạch đập,
mà còn để biết nhịp tim của chúng ta,
và đo nhịp tim chúng ta.
Chúng tôi có thể đo với camera thường và không cần chạm vào người bệnh.
Đây là mạch đập và nhịp tim chúng tôi thu được từ em bé mới sinh
từ video chúng tôi quay với máy quay DSLR thông thường,
và nhịp tim chúng tôi đo được
đúng với nhịp hiển thị trên màn hình chuẩn trong bệnh viện.
Và thậm chí không cần là video mà chúng tôi quay được.
Về cơ bản chúng tôi có thể làm với những video khác.
Vì vậy tôi lấy một đoạn clip ngắn trong "Batman Begins" ở đây
để xem mạch của Christina Bale
(Tiếng cười)
và có lẽ anh ta được trang điểm,
ánh sáng ở đây là một trở ngại
nhưng chúng tôi vẫn có thể tách được mạch của anh ấy
và cho các bạn thấy tương đối rõ.
Vậy tại sao chúng tôi làm vậy?
Cơ bản, chúng tôi phân tích sự thay đổi trong ánh sáng mà chúng tôi quay được
đến từng pixel trong video,
và phóng đại chúng lên
Làm chúng rõ hơn để ta có thể thấy chúng.
Phần khó là những tín hiệu
thay đổi rất tinh vi
vậy chúng ta phải rất cẩn thận khi cố tách chúng
khỏi phần nhiễu luôn có trong video
Chúng tôi sử dụng một số kỹ thuật sử lý hình ảnh thông minh
để có được đo đạc chính xác của màu sắc đến từng pixel trong video,
và sau đó là cách màu sắc thay đổi theo thời gian,
sau đó chúng tôi khuếch đại những thay đổi đó.
Làm chúng lớn hơn để tạo ra những video được phóng đại
cho chúng ta thấy những thay đổi.
Nhưng hoá ra chúng tôi không chỉ có thể cho thấy sự thay đổi nhỏ trong màu sắc,
mà còn cả sự thay đổi nhỏ trong chuyển động,
và bởi vì ánh sáng được quay lại trong camera
thay đổi không chỉ khi màu sắc của vật thể thay đổi,
mà còn khi vật thể chuyển động.
Đây là con gái của tôi khi cô bé khoảng hai tháng tuổi.
Đây là video tôi quay được khoảng ba năm trước.
Và như những người bố mẹ trẻ, chúng tôi muốn chắc là con chúng tôi khoẻ mạnh,
rằng chúng đang thở, dĩ nhiên là đang sống.
Vậy tôi cũng có thiết bị theo dõi em bé
để tôi có thể thấy con gái khi bé đang ngủ.
Đây là những gì bạn thấy với thiết bị theo dõi em bé chuẩn.
Bạn có thể thấy bé đang ngủ, nhưng không có nhiều thông tin.
Không thể thấy nhiều ở đây.
Không phải sẽ tốt hơn, nhiều thông tin hơn hữu dụng hơn,
nếu thay vào đó chúng ta có thể nhìn thấy cảnh như thế này.
Ở đây, tôi ghi lại chuyển động và phóng đại chúng lên 30 lần,
sau đó tôi có thể thấy rõ con gái tôi đúng là đang sống và đang thở.
(Tiếng cười)
Đây là so sánh
Một lần nữa, trong video gốc,
không có nhiều thứ ta có thể thấy,
nhưng khi phóng đại chuyển động, nhịp thở trở lên dẽ thấy hơn.
và thành ra, có nhiều hiện tượng
chúng ta có thể phát hiện và phóng đại với kinh hiển vi chuyển động mới này.
Chúng ta có thể thấy động mạch và tĩnh mạch hoạt động trong người chúng ta.
Có thể thấy mắt của chúng ta không ngừng
chuyển động hỗn độn
Và đây là mắt tôi
và video này cũng được quay ngay sau khi con gái tôi ra đời
các bạn có thể thấy tôi không ngủ nhiều (tiếng cười)
Thậm chí khi một người ngồi bất động,
chúng ta cũng có thể thấy được nhiều thứ
như nhịp thở, những biểu hiện nhỏ trên mặt.
Có thể dùng những chuyển động này
để cho ta biết về suy nghĩ và cảm xúc.
Chúng ta có thể phóng đại chuyển động cơ học,
như dao động của động cơ,
điều đó có thể giúp kỹ sư xác định và chuẩn đoán vấn đề của thiết bị,
hoặc xem các toà nhà và công trình lắc lư trong gió và phản ứng với lực tác động.
Những thứ đó xã hội chúng ta biết nhiều cách khác để đo,
nhưng đo những chuyển động cũng là một cách,
thực tế, xem những chuyển động khi chúng diễn ra
là một việc hoàn toàn khác.
Và từ khi chúng tôi tìm ra công nghệ này,
chúng tôi đưa chúng lên mạng để người khác có thể dùng và trải nghiệm.
Nó rất dễ sử dụng.
Nó có thể chạy trên video của các bạn.
Cộng tác viên của chúng tôi ở Quanta Research còn tạo một trang web
Nơi bạn có thể đăng video và thực hiện chúng trực tuyến,
thậm chí bạn không có kinh nghiệm làm việc với công nghệ thông tin hay lập trình,
bạn vẫn có thể trải nghiệm dễ dàng với kính hiển vi mới này.
Và tôi muốn cho quý vị xem một số ví dụ
những gì mà mọi người làm với nó.
Video này làm bởi người dùng Youtube có tên Tamez85.
Tôi không biết người này,
nhưng anh ấy hoặc cô ấy sử dụng mã của chúng tôi
để phóng đại những chuyển động nhỏ ở bụng trong quá trình mang thai.
Hơi nổi da gà.
(Tiếng cười)
Mọi người dùng nó để phóng đại mạch ở tay.
Và bạn biết đây không phải là khoa học thực sự nếu bạn không sử dụng con Bọ,
và có vẻ như chú Bọ này tên là Tiffany
chủ video cho rằng nó loài động vật gặm nhấm đầu tiên trái đất
được phóng đại chuyển động .
Bạn có thể làm nó nghệ thuật hơn.
Video được gửi từ một sinh viên chuyên ngành thiết kế ở Yale.
Cô ấy muốn xem xem có bất kì khác biệt gì
trong cử động của bạn cùng lớp
Cô yêu cầu họ đứng yên sau đó phóng đại chuyển động của họ.
Giống như xem những bức ảnh tĩnh trở nên sống động.
Và điều tuyệt vời với những ví dụ trên
là chúng tôi không có gì để làm với chúng.
Chúng tôi chỉ cung cấp công cụ mới, cách nhìn thế giới mới,
sau đó mọi người thấy những cách sử dụng thú vị, mới và sáng tạo hơn.
Nhưng chúng tôi không dừng lại ở đó.
Công cụ này không chỉ cho phép chúng ta nhìn thế giới theo cách mới,
nó còn xác định lại việc chúng ta có thể làm
đẩy lùi giới hạn của những việc chúng ta có thể làm với máy quay.
Như những nhà khoa học, chúng bắt đầu tự hỏi,
hiện tượng vật lý nào nữa cũng tạo ra những chuyển động nhỏ
mà chúng tôi có thể dùng máy quay để đo?
Một trong những hiện tượng mà chúng tôi tập trung nghiên cứu gần đây là âm thanh.
Âm thanh, như chúng ta biết là thay đổi
trong khí áp khi di chuyển trong không khí.
Những sóng áp suất va vào vật và tạo ra cho chúng những rung động nhỏ,
đấy là cách ta nghe và ghi lại âm thanh.
Nhưng thực tế, âm thanh cũng có thể tạo ra những chuyển động thấy được.
Chúng là những chuyển động ta không thể thấy
nhưng máy quay có thể thấy với xử lý đúng.
Đây là hai ví dụ.
Đây là tôi biểu diễn ra năng ca hát tuyệt vời của mình.
(tiếng hát)
(tiếng cười)
Và tôi quay video tốc độ cao cổ họng của mình khi hát nho nhỏ
Một lần nữa nếu bạn chăm chú nhìn vào video,
bạn sẽ không thể thấy gì nhiều
nhưng khi chúng tôi phóng đại lên 100 lần, chúng ta có thể thấy chuyển động gợn nhỏ
ở phần cổ tham gia vào việc tạo âm thanh.
Tín hiệu ở đó trong video.
Chúng ta biết rằng ca sĩ có thể làm vỡ cốc rượu
nếu ngân đúng nốt.
Vậy, chúng tôi chuẩn bị chơi một nốt
trong tần số sóng cộng hưởng với chiếc cốc
qua một loa đặt cạnh nó.
Khi chúng tôi chơi nốt nhạc và phóng đại 250 lần,
chúng ta có thể thấy chiếc cốc rung thế nào
và cộng hưởng với âm thanh.
Đây không phải là những gì bạn thường thấy
nhưng nó làm chúng ta suy nghĩ. Nó cho chúng ta ý tưởng điên rồ này.
Chúng ta có thể đảo ngược quá trình này tái tạo lại âm thanh từ video
bằng việc phân tích những rung động nhỏ được tạo ra bởi sóng âm thanh
và chuyển được trở lại thành âm thanh tạo ra chúng.
Theo cách này, chúng ta có thể biến những vật thường ngày thành máy thu âm.
Đó chính xác là những gì chúng tôi đã làm.
Đây là một cái túi bim bim rỗng nằm trên bàn,
và chúng tôi sẽ biến nó thành máy ghi âm
bằng cách quay lại nó bằng camera
và phân tích những chuyển động nhỏ mà sóng âm thanh tạo nên.
Đây là âm thanh chúng tôi đã bật trong phòng.
(nhạc "Mary Had a Little Lamb")
Và đây là video tốc độ cao mà chúng tôi quay chiếc túi.
Và chơi lần nữa.
Bạn không thể nhìn thấy gì trong video này
chỉ bằng cách nhìn vào nó,
nhưng đây là âm thanh chúng tôi có thể khôi phục bởi phân tích
chuyển động nhỏ trong video.
(nhạc "Mary Had a Little Lamb")
Tôi gọi nó là -- Cảm ơn
(vỗ tay)
Tôi gọi nó là may ghi âm bằng hình ảnh.
Chúng ta có thể tách tín hiệu âm từ tín hiệu hình.
Để quý vị cảm nhận được mức độ chuyển động ở đây,
âm thanh rất lớn sẽ khiến cho cái túi chuyển động ít hơn micro-met.
Là một phần nghìn của mm.
Chuyển động nhỏ đến như thế và bây giờ chúng ta có thể lôi chúng ra
chỉ bằng cách quan sát cách ánh sáng bật ra khỏi vật thể
và thu được bởi máy quay của chúng tôi.
Chúng tôi có thể tái hiện tại âm thanh từ những vật khác như cây cối.
(nhạc "Mary Had a Little Lamb")
Chúng ta cũng có thể tạo lại đoạn diễn văn
Đây là một người đang nói trong phòng.
Giọng nói: Mary đã có một chú cừu nhỏ có lông trắng như tuyết,
và bất kì đâu Mary tới, chú cừu chắc chắn sẽ theo sau.
Michael Rubinstein: Đây là đoạn âm thanh được tạo lại
chỉ từ video quay cùng một chiếc vỏ bim bim.
Tiếng nói: Mary đã có một chú cừu nhỏ có lông trắng như tuyết,
và bất kì đâu Mary tới, chú cừu chắc chắn sẽ theo sau.
Michael Rubinstein: Chúng tôi sử dụng "Mary had a little lamb"
bởi vì đây là những từ đầu tiên
mà Thomas Edison nói vào chiếc máy hát năm 1877.
Đấy là công cụ ghi âm đầu tiên trong lịch sử.
Nó cơ bản đưa âm thanh lên một màng chắn
màng này rung một cây kim khắc âm thanh lên giấy thiếc
được bọc xung quanh một ống trụ.
Đây là mô phỏng của thu âm và phát lại âm thanh với máy hát của Edison.
(Video) Giọng nói: đang thử, đang thử, một hai ba.
Mary đã có một chú cừu nhỏ có lông trắng như tuyết,
và bất kì đâu Mary tới, chú cừu chắc chắn sẽ theo sau.
Đang thử, đang thử, một hai ba.
Mary đã có một chú cừu nhỏ có lông trắng như tuyết,
và bất kì đâu Mary tới, chú cừu chắc chắn sẽ theo sau.
MR: và bây giờ, sau 137 năm,
chúng ta có thể thu được âm thanh một cách tương tự
nhưng chỉ bằng việc xem vật chuyển động bởi âm thanh với máy quay,
chúng ta vẫn làm được khi máy quay
cách vật 15 feet, sau lớp kính cách âm.
Và đây là âm thanh chúng tôi thu lại được trong trường hợp này.
Mary đã có một chú cừu nhỏ có lông trắng như tuyết,
và bất kì đâu Mary tới, chú cừu chắc chắn sẽ theo sau.
Và tất nhiên, theo dõi là ứng dụng đầu tiên được nghĩ tới.
(Tiếng cười)
Nhưng nó cũng có thể hữu dụng cho những việc khác.
Có thể trong tương lai, ta sử dụng nó, ví dụ như,
để lấy được âm thanh qua vũ trụ,
bởi vì âm thanh không thể truyền qua vũ trụ, nhưng ánh sáng có thể.
Chúng tôi mới chỉ bắt đầu khám phá
những ứng dụng khác cho công nghệ mới này.
nó cho ta thấy những quá trình vật lý mà ta biết nó ở đó
nhưng cho đến bây giờ chưa bao giờ có thể nhìn bằng mắt thường.
Đây là nhóm chúng tôi.
Những gì tôi chỉ ra hôm nay là kết quả của sợ hợp tác
với nhóm người tuyệt vời mà quý vị thấy ở đây,
tôi khuyến khích và hoan nghênh quý vị vào trang web của chúng tôi,
tự mình trải nghiệm,
và cùng chúng tôi khám phá thế giới của những chuyển động nhỏ.
Cảm ơn.
(Vỗ tay)