1
00:00:01,544 --> 00:00:09,036
幾世紀以來，
顯微鏡對世界產生革命性的影響

2
00:00:09,036 --> 00:00:14,252
它為我們揭開了微小世界的
物體、生命和結構

3
00:00:14,252 --> 00:00:17,158
那些因為太過微小而沒有辦法用肉眼觀察

4
00:00:17,158 --> 00:00:20,177
對於科學和科技是個巨大的貢獻

5
00:00:20,177 --> 00:00:23,404
今天我想介紹大家一種新的顯微鏡

6
00:00:23,404 --> 00:00:25,982
一種觀察變化的顯微鏡

7
00:00:25,982 --> 00:00:28,884
不像一般顯微鏡使用光線

8
00:00:28,884 --> 00:00:30,881
放大微小的物體

9
00:00:30,881 --> 00:00:35,257
而是使用攝影機和圖像處理

10
00:00:35,257 --> 00:00:40,513
來讓我們看見
人與物的微小運動和顏色變化

11
00:00:40,513 --> 00:00:44,355
那些變化是我們沒有辦法用肉眼觀察的

12
00:00:44,355 --> 00:00:48,475
讓我們以全新的方式去看世界

13
00:00:48,475 --> 00:00:50,385
而我所說的顏色變化到底是甚麼?

14
00:00:50,385 --> 00:00:53,217
舉例來說:皮膚
我們的皮膚會產生極細微的顏色變化

15
00:00:53,217 --> 00:00:55,214
當我們的血液流過

16
00:00:55,214 --> 00:00:57,611
這個變化是極度細微的

17
00:00:57,611 --> 00:00:59,674
這也是為什麼當大家看向別人時

18
00:00:59,674 --> 00:01:01,925
當你看著坐在你身旁的人

19
00:01:01,925 --> 00:01:05,500
你不會看到他臉部皮膚的顏色變化

20
00:01:05,500 --> 00:01:09,860
當我們看到影片中的史蒂夫，
顯示出的是一張靜態的圖片

21
00:01:09,860 --> 00:01:13,720
但當我們以新的、特殊的顯微鏡

22
00:01:13,720 --> 00:01:16,320
突然間看見一個全然不同的影像

23
00:01:16,320 --> 00:01:19,968
這裡你們看見的是
史蒂夫臉部皮膚的微小顏色變化

24
00:01:19,996 --> 00:01:22,695
放大一百倍後

25
00:01:22,695 --> 00:01:24,254
變得肉眼可見

26
00:01:24,254 --> 00:01:25,762
我們可以真的看見

27
00:01:25,762 --> 00:01:27,690
人類的脈搏

28
00:01:27,690 --> 00:01:30,920
我們可以看見史蒂夫的心跳
是多麼的快速

29
00:01:30,920 --> 00:01:36,535
而且我們也看見
血液實際上如何流過他的臉部

30
00:01:36,544 --> 00:01:39,175
而且我們不只是將脈搏變得可見

31
00:01:39,175 --> 00:01:42,646
還能夠真的獲取我們的心跳

32
00:01:42,646 --> 00:01:44,439
和測量我們的心跳速率

33
00:01:44,439 --> 00:01:48,892
並且我們可以使用普通的鏡頭
而不需要觸碰病人

34
00:01:48,892 --> 00:01:50,684
因此在這裡你們可以看見

35
00:01:50,684 --> 00:01:54,556
得自新生嬰兒的脈搏和心跳速率

36
00:01:54,556 --> 00:01:57,390
透過我們攝自普通的數位單眼相機

37
00:01:57,390 --> 00:01:59,206
我們測量出心跳速率

38
00:01:59,206 --> 00:02:04,017
是與醫院中標準監測設備一樣準確的

39
00:02:04,017 --> 00:02:06,659
而且甚至不需要使用我們拍攝的影片

40
00:02:06,659 --> 00:02:09,654
我們可以實質上使用在其他人拍攝的影片

41
00:02:09,654 --> 00:02:13,555
因此我擷取了
"蝙蝠俠：開戰時刻"裡的一個片段

42
00:02:13,555 --> 00:02:15,459
來顯示克里斯汀·貝爾的脈搏

43
00:02:15,459 --> 00:02:17,281
(大笑)

44
00:02:17,281 --> 00:02:19,404
而你們知道，他大概有化妝

45
00:02:19,404 --> 00:02:21,357
這樣的明暗變化有點挑戰性

46
00:02:21,357 --> 00:02:24,308
但還是一樣，在這個影片
我們仍能夠取得他的脈搏

47
00:02:24,308 --> 00:02:26,326
而且還蠻明顯的

48
00:02:26,326 --> 00:02:28,246
然而我們到底是怎麼做到的?

49
00:02:28,246 --> 00:02:32,844
基本上，我們分析記錄到的光線變化

50
00:02:32,844 --> 00:02:35,115
每一個畫面中的像素

51
00:02:35,115 --> 00:02:36,913
然後我們處理這些變化

52
00:02:36,913 --> 00:02:39,075
我們放大這些變化讓它們可以被看見

53
00:02:39,075 --> 00:02:40,977
其中最難處理的是那些訊號

54
00:02:40,977 --> 00:02:43,910
那些我們想要尋找的變化，
是非常細微的

55
00:02:43,910 --> 00:02:46,689
所以當我們分離出變化時必須非常細心

56
00:02:46,689 --> 00:02:50,520
因為干擾會一直出現在影像中

57
00:02:50,520 --> 00:02:53,515
因此我們使用巧妙的圖像處理技巧

58
00:02:53,515 --> 00:02:57,509
自影像裡每個像素取得
非常精確的顏色辨識

59
00:02:57,509 --> 00:03:00,179
和隨著時間產生的顏色變化

60
00:03:00,179 --> 00:03:02,872
然後我們放大這些變化

61
00:03:02,872 --> 00:03:06,852
我們讓變化增大制出改進的影像
或是放大的影像

62
00:03:06,852 --> 00:03:09,024
而確實地向我們顯示出變化來

63
00:03:09,024 --> 00:03:13,262
[運動顯微鏡]
但後來我們不僅能展示微小的顏色變化

64
00:03:13,262 --> 00:03:15,503
還能表現出細微的動作

65
00:03:15,503 --> 00:03:19,079
那是因為我們鏡頭紀錄的光線

66
00:03:19,079 --> 00:03:21,889
不只有物體顏色上的變化

67
00:03:21,889 --> 00:03:24,257
還有物體的運動

68
00:03:24,257 --> 00:03:27,893
這是我女兒，當時兩個月大

69
00:03:27,893 --> 00:03:30,892
這是我三年前拍攝的影片

70
00:03:30,892 --> 00:03:34,100
而且像所有的新手父母親一樣，
我希望我們的小孩健康

71
00:03:34,100 --> 00:03:36,642
他們有沒有呼吸，還活著，想當然

72
00:03:36,642 --> 00:03:38,784
所以我也買了嬰兒監視器

73
00:03:38,784 --> 00:03:41,253
讓我能夠在我女兒睡覺時看見她

74
00:03:41,253 --> 00:03:44,780
一般嬰兒監視器拍到的
差不多就像這樣

75
00:03:44,780 --> 00:03:48,462
你知道的，你可以看到嬰兒的睡眠
但資訊顯現的不多

76
00:03:48,474 --> 00:03:50,078
我們能看見的不多

77
00:03:50,078 --> 00:03:52,902
如果換成這種觀看的視角

78
00:03:52,902 --> 00:03:55,892
更多的訊息、更有幫助會好很多

79
00:03:55,892 --> 00:04:02,248
所以我拍攝了這些動作並且放大30倍

80
00:04:02,248 --> 00:04:06,074
然後我可以清楚看見我的女兒
的確活著而且有呼吸

81
00:04:06,074 --> 00:04:08,327
(大笑)

82
00:04:08,327 --> 00:04:10,249
這裡並列的是比較圖

83
00:04:10,249 --> 00:04:12,732
在原始的影像裡

84
00:04:12,732 --> 00:04:14,368
並沒有太多可以觀察的

85
00:04:14,368 --> 00:04:18,075
而一旦經過我們放大動作，
呼吸變得更容易觀察

86
00:04:18,075 --> 00:04:20,145
而這表示，許多現象的出現

87
00:04:20,145 --> 00:04:23,768
透過新式運動顯微鏡我們可以找且放大

88
00:04:23,768 --> 00:04:28,332
我們可以觀察我們的動脈和靜脈
如何在我們身體裡脈動

89
00:04:28,332 --> 00:04:30,960
可以看見我們的眼睛是不斷的移動

90
00:04:30,960 --> 00:04:32,847
不穩定的擺動

91
00:04:32,847 --> 00:04:34,356
並且那實際上是我的眼睛

92
00:04:34,356 --> 00:04:37,421
再次，這個影片拍攝就在我女兒出生之後

93
00:04:37,421 --> 00:04:41,623
所以你看得出我那時候沒甚麼睡
(大笑)

94
00:04:41,623 --> 00:04:44,339
就算一個人坐著

95
00:04:44,339 --> 00:04:46,383
還是有許多的訊息我們能夠獲取

96
00:04:46,383 --> 00:04:49,912
他們呼吸的模式、細微的臉部表情

97
00:04:49,912 --> 00:04:51,537
說不定我們可以運用這些運動

98
00:04:51,537 --> 00:04:54,691
從而得知我們的想法或情緒

99
00:04:54,691 --> 00:04:57,946
我們可以放大細微的機械運動

100
00:04:57,946 --> 00:04:59,501
像是引擎的顫動

101
00:04:59,501 --> 00:05:03,193
這可以幫助工程師檢測和診斷出機械問題

102
00:05:03,193 --> 00:05:07,931
或是我們的大樓和建築物
在風吹、地震影響下的晃動

103
00:05:07,931 --> 00:05:12,512
在這個社會中知道
各種不同測量物體的方式

104
00:05:12,512 --> 00:05:14,965
但這種測量是另一回事

105
00:05:14,965 --> 00:05:17,241
真的看見這些運動的發生

106
00:05:17,241 --> 00:05:19,795
是完全不同的事情

107
00:05:19,795 --> 00:05:22,836
自我們發現這個新科技後

108
00:05:22,836 --> 00:05:26,789
我們就將編碼放在網路上
讓其他人能夠使用並測試它

109
00:05:26,789 --> 00:05:28,664
它是非常容易上手的

110
00:05:28,664 --> 00:05:30,708
它能夠運用在你的影片上

111
00:05:30,708 --> 00:05:33,901
我們量子研究的合作人
還架設了一個很好的網站

112
00:05:33,901 --> 00:05:36,579
可以讓你上傳影片和在網路上進行處理

113
00:05:36,579 --> 00:05:40,395
所以即使你沒有任何電腦科學
和寫軟體的經驗

114
00:05:40,395 --> 00:05:43,331
還是很容易就能測試新式顯微鏡

115
00:05:43,331 --> 00:05:45,735
並且在這裡我很樂意秀幾個例子給你們

116
00:05:45,735 --> 00:05:48,470
其他人如何去使用它

117
00:05:48,470 --> 00:05:53,787
而這是 YouTube 使用者
Tamez85 所做的影片

118
00:05:53,787 --> 00:05:55,250
我並不知道使用者是誰

119
00:05:55,250 --> 00:05:57,595
但他或她，使用了編碼

120
00:05:57,595 --> 00:06:01,310
放大懷孕中腹部的細微運動

121
00:06:01,310 --> 00:06:02,912
是有點詭異

122
00:06:02,912 --> 00:06:04,525
(大笑)

123
00:06:04,525 --> 00:06:09,486
有人使用它去放大手部的靜脈脈博

124
00:06:09,486 --> 00:06:13,268
你們也知道只有用天竺鼠測試過
才叫真的科學

125
00:06:13,268 --> 00:06:16,658
這隻天竺鼠叫做蒂芬妮

126
00:06:16,658 --> 00:06:19,607
這位YouTube使用者表示
這是世界上第一隻囓齒動物

127
00:06:19,607 --> 00:06:22,295
使用動作放大化

128
00:06:22,295 --> 00:06:24,483
你還可以加入藝術

129
00:06:24,483 --> 00:06:27,501
這個影片是一位
耶魯大學設計系的學生寄給我的

130
00:06:27,501 --> 00:06:31,108
她想要看到
她同學的移動方式是否有所差異

131
00:06:31,108 --> 00:06:35,369
她讓同學們都站直不動
然後放大他們的動作

132
00:06:35,369 --> 00:06:38,747
像把靜止的相片變得有生命

133
00:06:38,747 --> 00:06:41,180
而這些不錯的例子

134
00:06:41,180 --> 00:06:43,476
完全不是我們做出的

135
00:06:43,476 --> 00:06:47,330
我們只提供新工具，
一種新的方式去觀察世界

136
00:06:47,330 --> 00:06:52,462
然後有人發現一些
有趣、有創意的新方式去使用

137
00:06:52,462 --> 00:06:54,226
而我們沒有就停在這裡

138
00:06:54,226 --> 00:06:57,477
這個工具並非只讓我們用新的方式看世界

139
00:06:57,477 --> 00:06:59,845
它還重新定義我們能夠做的

140
00:06:59,845 --> 00:07:03,026
並且將相機的使用推向極限

141
00:07:03,026 --> 00:07:05,255
所以身為科學家，我們開始想

142
00:07:05,255 --> 00:07:09,040
有哪些物理現象會產生細微的運動

143
00:07:09,040 --> 00:07:11,943
可以讓我們用相機去測量

144
00:07:11,943 --> 00:07:15,944
最近我們專注於聲音這個現象

145
00:07:15,944 --> 00:07:18,049
聲音就我們所知是一種

146
00:07:18,049 --> 00:07:20,232
大氣壓力的變化通過空氣

147
00:07:20,232 --> 00:07:23,853
壓力波動打在物體上使其產生微小的顫動

148
00:07:23,853 --> 00:07:26,385
而我們透過它聽見和紀錄聲音

149
00:07:26,385 --> 00:07:30,053
結果我們還發現聲音會產生可見的運動

150
00:07:30,053 --> 00:07:32,886
那些不能用肉眼觀察

151
00:07:32,886 --> 00:07:35,887
但相機可以看見且處理的

152
00:07:35,887 --> 00:07:37,460
而這裡是兩個例子

153
00:07:37,460 --> 00:07:41,064
這裡展示著我厲害的歌唱能力

154
00:07:41,064 --> 00:07:42,698
(唱歌)

155
00:07:42,698 --> 00:07:44,134
(大笑)

156
00:07:44,134 --> 00:07:47,120
而我拍攝了一段當我在唱歌時
我喉嚨的高速影片

157
00:07:47,120 --> 00:07:48,884
再次，如果你注意這個影片

158
00:07:48,884 --> 00:07:50,340
並沒有太多東西你能看到的

159
00:07:50,340 --> 00:07:52,688
但一旦以 100 倍放大那些動作

160
00:07:52,688 --> 00:07:55,414
我們可以看見運動和波紋

161
00:07:55,414 --> 00:07:58,566
在脖子裡面，參與聲音的製造

162
00:07:58,566 --> 00:08:01,306
這個聲音訊息就在這部影片中

163
00:08:01,306 --> 00:08:03,976
我們還知道歌手可以唱破酒杯

164
00:08:03,976 --> 00:08:05,439
假設他們抓到了對的音

165
00:08:05,439 --> 00:08:07,204
所以這裡我們要來播放一個音

166
00:08:07,204 --> 00:08:09,730
在玻璃的共振頻率範圍內

167
00:08:09,730 --> 00:08:11,778
透過旁邊的擴音器

168
00:08:11,778 --> 00:08:16,197
一旦我們放出並且放大動作 250 倍

169
00:08:16,197 --> 00:08:19,075
可以清晰地看到玻璃是如何顫動

170
00:08:19,075 --> 00:08:22,105
和與聲音的共振

171
00:08:22,105 --> 00:08:24,525
這並非我們平日能夠所見

172
00:08:24,525 --> 00:08:28,054
但這讓我們思考。
給我們一個瘋狂的想法

173
00:08:28,054 --> 00:08:33,662
我們能夠反過來處理
並恢復影像中的聲音嗎?

174
00:08:33,662 --> 00:08:37,697
透過分析這些由聲音
影響物體產生的微小顫動

175
00:08:37,697 --> 00:08:42,474
然後實際上還原出源頭的聲音

176
00:08:42,474 --> 00:08:46,931
透過這個方式，我們可以
讓所有東西都變成麥克風

177
00:08:46,931 --> 00:08:49,163
而這裡是我們實際做的

178
00:08:49,163 --> 00:08:51,979
一個空的洋芋片包裝放在桌上

179
00:08:51,979 --> 00:08:56,254
然後我們要將那包洋芋片
藉由拍攝將它變成我們的麥克風

180
00:08:56,254 --> 00:08:59,623
並且分析它因為聲音影響
而生的細微運動

181
00:08:59,623 --> 00:09:02,419
這是我們在房間裡撥放的聲音

182
00:09:02,419 --> 00:09:10,453
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

183
00:09:10,453 --> 00:09:13,372
這裡是我們拍攝包裝袋的高速影像

184
00:09:13,372 --> 00:09:14,584
聲音在撥放

185
00:09:14,584 --> 00:09:18,338
若只是用看的
你無法看見影片中發生甚麼事

186
00:09:18,347 --> 00:09:20,444
但這裡我們能還原聲音

187
00:09:20,444 --> 00:09:23,902
就只依靠分析影片中的細微運動

188
00:09:23,902 --> 00:09:26,682
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

189
00:09:40,985 --> 00:09:42,471
我稱呼它 -- 謝謝

190
00:09:42,471 --> 00:09:47,696
(掌聲)

191
00:09:49,878 --> 00:09:52,223
我稱呼它為視覺麥克風

192
00:09:52,223 --> 00:09:55,613
我們真的從影像訊號中擷取聲音訊號

193
00:09:55,613 --> 00:09:58,794
而這裡給你了解運動的規模

194
00:09:58,799 --> 00:10:04,135
響亮的聲音只會讓
洋芋片包裝袋移動不到一微米

195
00:10:04,135 --> 00:10:06,874
那是一千分之一毫米

196
00:10:06,874 --> 00:10:10,435
這就是我們現在找出的動作，如此細微

197
00:10:10,435 --> 00:10:13,678
只透過反射自物體的光線

198
00:10:13,678 --> 00:10:15,814
並且用我們的相機記錄

199
00:10:15,814 --> 00:10:19,064
我們可以從物體上還原聲音，像植物

200
00:10:19,064 --> 00:10:25,380
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

201
00:10:27,214 --> 00:10:29,211
還可以還原言語

202
00:10:29,211 --> 00:10:31,788
使用喇叭，這是一個人在房間裡講話

203
00:10:31,788 --> 00:10:35,991
聲音：瑪莉有一隻小羊，
牠的毛和雪一樣白

204
00:10:35,991 --> 00:10:40,221
而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊

205
00:10:40,221 --> 00:10:42,980
麥可·魯賓斯坦：
這裡是那段話被再次還原

206
00:10:42,980 --> 00:10:46,254
正是從這影片中同樣的洋芋片包裝袋

207
00:10:46,254 --> 00:10:51,085
聲音：瑪莉有一隻小羊，
牠的毛和雪一樣白

208
00:10:51,085 --> 00:10:55,944
而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊

209
00:10:55,944 --> 00:10:58,290
我們使用
"Mary Had a Little Lamb"

210
00:10:58,290 --> 00:11:00,413
是因為這據說是愛迪生

211
00:11:00,413 --> 00:11:04,574
在 1877 年，第一次對他的留聲機所留

212
00:11:04,574 --> 00:11:07,802
這是歷史上第一個聲音紀錄裝置

213
00:11:07,802 --> 00:11:11,129
它基本上在一個隔膜上接受聲音

214
00:11:11,129 --> 00:11:15,208
而隔膜震動了針而雕刻錫板

215
00:11:15,208 --> 00:11:17,483
錫板是包裹在圓柱體上

216
00:11:17,483 --> 00:11:23,426
此處展示的是愛迪生的留聲機
如何錄入和重放

217
00:11:23,426 --> 00:11:26,446
(影片)聲音：測試，測試，一二三

218
00:11:26,446 --> 00:11:29,859
瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

219
00:11:29,859 --> 00:11:33,528
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

220
00:11:33,528 --> 00:11:36,268
測試，測試，一二三

221
00:11:36,268 --> 00:11:40,424
瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

222
00:11:40,424 --> 00:11:45,648
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

223
00:11:45,648 --> 00:11:49,665
而現在，137 年後的現在

224
00:11:49,665 --> 00:11:53,752
我們能夠擷取聲音到非常相似的程度

225
00:11:53,752 --> 00:11:57,831
卻只是藉由相機觀察物體對聲音的顫動

226
00:11:57,831 --> 00:11:59,765
我們還能做到這件事在相機

227
00:11:59,765 --> 00:12:01,639
離物體 15 英呎

228
00:12:01,639 --> 00:12:03,873
在隔音玻璃外

229
00:12:03,873 --> 00:12:07,219
而這是我們在這個情況下得到的聲音

230
00:12:07,219 --> 00:12:12,513
聲音：瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

231
00:12:12,513 --> 00:12:18,132
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

232
00:12:18,132 --> 00:12:21,034
想當然，監控裝置
是第一個被想到的應用方式

233
00:12:21,034 --> 00:12:24,029
（大笑）

234
00:12:24,029 --> 00:12:28,085
但這可能真的對其他事情很有用

235
00:12:28,085 --> 00:12:30,925
可能在未來我們能夠使用它，舉例來說

236
00:12:30,925 --> 00:12:33,177
在外太空還原聲音

237
00:12:33,177 --> 00:12:36,753
因為聲音不能在太空中傳播而光線可以

238
00:12:36,753 --> 00:12:39,157
我們才剛開始探索

239
00:12:39,157 --> 00:12:42,176
這個裝置其他的運用可能

240
00:12:42,176 --> 00:12:45,008
它讓看見我們實際知道存在的物理運作

241
00:12:45,008 --> 00:12:48,564
但直到現在我們才能用肉眼觀察

242
00:12:48,564 --> 00:12:49,768
這是我的團隊

243
00:12:49,768 --> 00:12:52,647
每一個在今天展示出的東西是團隊成果

244
00:12:52,647 --> 00:12:54,838
和你在這裡看到的一群偉大的人

245
00:12:54,838 --> 00:12:58,005
而我鼓勵各位並且
歡迎各位看看我們的網站

246
00:12:58,005 --> 00:12:59,451
自己試試看

247
00:12:59,451 --> 00:13:02,423
並且加入我們一起探索世界中的微小運動

248
00:13:02,423 --> 00:13:04,048
謝謝大家

249
00:13:04,048 --> 00:13:05,302
（掌聲）