WEBVTT

00:00:15.088 --> 00:00:21.142
過去数世紀に渡って
顕微鏡は世界を変えてきました

00:00:23.204 --> 00:00:27.563
小さすぎて肉眼では見えない
物や生物や構造の世界を

00:00:27.563 --> 00:00:30.567
顕微鏡が明らかにし

00:00:30.567 --> 00:00:34.064
科学や技術に対して
大いなる貢献をしました

00:00:34.064 --> 00:00:37.839
今日ご紹介したいのは
新しいタイプの顕微鏡

00:00:37.839 --> 00:00:40.230
「変化を見る顕微鏡」です

00:00:40.230 --> 00:00:43.438
普通の顕微鏡のように
光学的に小さなものを大きく

00:00:43.438 --> 00:00:45.350
見せるのではなく

00:00:45.350 --> 00:00:49.673
ビデオと画像処理を使って

00:00:49.673 --> 00:00:54.387
肉眼では見えないような
人や物の微細な動きや

00:00:54.526 --> 00:00:58.368
色の変化を
見えるようにします

00:00:58.906 --> 00:01:02.970
これは世界に対する
まったく別の見方を与えてくれます

00:01:03.295 --> 00:01:05.715
色の変化とは
どんなものかですが

00:01:07.093 --> 00:01:09.896
例えば人の肌というのは
血の流れに応じて

00:01:09.896 --> 00:01:12.211
色がかすかに変化します

00:01:12.211 --> 00:01:14.443
これはとても
微妙な変化であるため

00:01:14.443 --> 00:01:16.872
隣に座っている人を
見たところで

00:01:16.872 --> 00:01:19.171
肌や顔の色が

00:01:19.171 --> 00:01:21.920
変わっているようには
見えません

00:01:21.920 --> 00:01:27.150
このスティーブの映像を見ても
静止画のように見えます

00:01:27.849 --> 00:01:31.292
しかし私達の新しい顕微鏡を
通して見ると

00:01:31.292 --> 00:01:34.550
まったく異なる
イメージが現れます

00:01:35.276 --> 00:01:39.200
肌の色の小さな変化を
100倍増幅することで

00:01:39.200 --> 00:01:43.087
目で見て分かる
ようにしています

00:01:43.539 --> 00:01:46.259
脈拍を見て取る
こともできます

00:01:46.554 --> 00:01:49.729
心拍の早さだけでなく

00:01:49.729 --> 00:01:53.994
顔を血がどう流れているかも
分かります

00:01:55.152 --> 00:01:58.055
脈拍を可視化
できるだけでなく

00:01:58.055 --> 00:02:01.448
心拍数を正確に

00:02:01.448 --> 00:02:03.510
計測することもできます

00:02:03.510 --> 00:02:07.692
普通のカメラでできて
患者に触れる必要もありません

00:02:07.692 --> 00:02:12.768
ここでは普通のDSLRカメラで撮った
新生児の映像から

00:02:12.768 --> 00:02:16.250
脈拍と心拍数を
取り出しています

00:02:16.250 --> 00:02:18.364
これで計測した心拍数は

00:02:18.364 --> 00:02:22.588
病院にある通常の計器によるのと
同様の正確さがあります

00:02:23.384 --> 00:02:26.457
映像も自分で撮ったもの
である必要はなく

00:02:26.457 --> 00:02:29.391
既存のビデオを使うこともできます

00:02:29.391 --> 00:02:32.565
これは『バットマン ビギンズ』の一場面から

00:02:32.565 --> 00:02:35.226
クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑）

00:02:35.226 --> 00:02:37.282
クリスチャン・ベールの心拍が
見えるようにしたものです（笑）

00:02:37.282 --> 00:02:39.417
映画なのでメークも
しているだろうし

00:02:39.417 --> 00:02:41.389
光の条件にも
難しい面がありますが

00:02:41.389 --> 00:02:44.392
それでも映像から
彼の心拍を

00:02:44.392 --> 00:02:46.224
非常にうまく
取り出せています

00:02:46.224 --> 00:02:47.995
どうやっているのかですが

00:02:47.995 --> 00:02:52.315
ビデオのそれぞれの
ピクセルに記録された

00:02:52.315 --> 00:02:54.928
光の時間的変化を分析し

00:02:54.928 --> 00:02:56.648
その変化を拡大しています

00:02:56.648 --> 00:02:59.494
変化が見て分かるくらいに
大きくするわけです

00:02:59.494 --> 00:03:01.576
難しいのは
捉えたい変化が

00:03:01.576 --> 00:03:04.359
非常に小さなものだ
ということで

00:03:04.359 --> 00:03:07.353
その変化を
録画につきもののノイズから

00:03:07.353 --> 00:03:10.240
注意深く分離する
必要があります

00:03:10.240 --> 00:03:13.682
それぞれのピクセルの
ごく正確な色を得るために

00:03:13.682 --> 00:03:17.736
巧妙な画像処理を
行っています

00:03:17.736 --> 00:03:20.569
それから色の
時間変化の仕方を捉え

00:03:20.569 --> 00:03:23.227
それを拡大して

00:03:23.227 --> 00:03:27.081
変化が目で見て分かるよう
変化の強調された

00:03:27.081 --> 00:03:29.552
映像を作ります

00:03:32.007 --> 00:03:36.227
このようにして見えるようにできるものには
微細な色の変化だけでなく

00:03:36.227 --> 00:03:38.379
微細な動きもあります

00:03:38.379 --> 00:03:42.064
カメラに記録される光は
色の変化によってだけでなく

00:03:42.064 --> 00:03:45.189
物の動きによっても

00:03:45.189 --> 00:03:47.305
変化するからです

00:03:47.905 --> 00:03:52.543
これは生後２ヶ月の頃の
私の娘です

00:03:56.157 --> 00:03:59.397
３年ほど前に
録画したものです

00:03:59.397 --> 00:04:02.807
親になったばかりの人は
赤ちゃんが健康か 息をしているか

00:04:02.807 --> 00:04:05.373
生きているか
いつも気にかけています

00:04:05.373 --> 00:04:07.465
私も娘の眠っている姿を
見られるよう

00:04:07.465 --> 00:04:10.072
ベビーモニターを
買いました

00:04:10.072 --> 00:04:13.590
普通のベビーモニターで見られるのは
このような映像です

00:04:13.590 --> 00:04:15.686
眠っている様子は分かりますが

00:04:15.686 --> 00:04:17.728
情報は大して得られません

00:04:17.728 --> 00:04:19.516
見て分かる事は
殆どありません

00:04:19.516 --> 00:04:22.358
もしこんな風に
見えたとしたら

00:04:22.358 --> 00:04:25.261
もっと情報が得られて
有用ではないでしょうか？

00:04:25.261 --> 00:04:30.310
動きを30倍拡大することで
娘の動きがはっきり見て取れるようになりました

00:04:31.217 --> 00:04:33.708
これで娘が確かに生きて

00:04:33.708 --> 00:04:35.428
呼吸しているのが分かります

00:04:35.428 --> 00:04:37.565
（笑）

00:04:38.092 --> 00:04:39.891
並べて比較したところですが

00:04:39.891 --> 00:04:42.440
元々のビデオでは

00:04:42.440 --> 00:04:44.260
動きが分かりません

00:04:44.260 --> 00:04:48.212
しかし動きを拡大した映像では
呼吸の様子がよく分かります

00:04:48.212 --> 00:04:50.801
この「変化を見る顕微鏡」によって

00:04:50.801 --> 00:04:54.474
明らかにできる身の回りの現象は
たくさんあります

00:04:54.474 --> 00:04:58.909
体の中で静脈や動脈が
どう脈打っているか分かります

00:04:59.752 --> 00:05:02.560
目が絶えずユラユラ
動いていることも

00:05:02.560 --> 00:05:04.776
よく分かります

00:05:04.776 --> 00:05:06.354
これは私の目で

00:05:06.354 --> 00:05:09.414
娘が生まれた頃に
撮ったので

00:05:09.414 --> 00:05:13.103
あまり寝ていないのが
分かるかと思います（笑）

00:05:13.539 --> 00:05:16.403
じっと座っている人からでさえ

00:05:16.403 --> 00:05:18.997
多くの情報が得られます

00:05:18.997 --> 00:05:21.989
呼吸のパターンとか
小さな顔の表情とか

00:05:22.672 --> 00:05:24.623
このような動きから

00:05:24.623 --> 00:05:27.488
その人の思っていることや
感情も分かるかもしれません

00:05:29.003 --> 00:05:32.385
エンジンの振動のような
小さな機械の動きも

00:05:32.385 --> 00:05:34.337
拡大して見えるようにできます

00:05:34.337 --> 00:05:38.017
機械の問題の検出や診断を技術者がするのに
役立つかもしれません

00:05:40.130 --> 00:05:45.547
建物や構造物が風に揺れたり
反発したりする様子も見て取れます

00:05:45.547 --> 00:05:50.333
こういった動きを計測する方法なら
以前からありましたが

00:05:50.333 --> 00:05:52.875
その動いている様子を

00:05:52.875 --> 00:05:55.479
実際に目で見えるようにする
というのは

00:05:55.479 --> 00:05:57.614
また別の話になります

00:05:58.450 --> 00:06:02.021
私達はこの技術を開発して以来

00:06:02.021 --> 00:06:03.723
ネット上でプログラムを公開して

00:06:03.723 --> 00:06:06.269
誰でも実験できるようにしています

00:06:08.005 --> 00:06:09.809
とても簡単に使え

00:06:09.809 --> 00:06:11.853
自分のビデオで
試すことができます

00:06:11.853 --> 00:06:15.357
私達の協力者のQuanta Researchは
ご覧のようなサイトも用意していて

00:06:15.357 --> 00:06:18.036
ビデオをアップするだけで
結果を見られます

00:06:18.036 --> 00:06:21.603
だからコンピュータサイエンスや
プログラミングの知識がまったくなくても

00:06:21.603 --> 00:06:24.509
簡単にこの顕微鏡で
実験ができます

00:06:24.509 --> 00:06:26.941
これを使ってみんなが
どんなことをしているのか

00:06:26.941 --> 00:06:28.919
いくつかご覧に入れましょう

00:06:32.363 --> 00:06:37.259
このビデオはTomez85という
YouTubeユーザーが作ったもので

00:06:37.259 --> 00:06:38.807
どういう人なのか知りませんが

00:06:38.807 --> 00:06:41.105
私達のプログラムを使って

00:06:41.105 --> 00:06:43.910
妊婦のお腹の動きを
拡大しています

00:06:44.933 --> 00:06:46.420
ちょっと不気味ですね

00:06:46.420 --> 00:06:48.818
（笑）

00:06:48.818 --> 00:06:52.782
ここでは手の静脈の拍動を
拡大しています

00:06:53.532 --> 00:06:56.699
しかしモルモットを使わなくちゃ
科学っぽくなりませんよね

00:06:58.037 --> 00:07:00.584
このモルモットは
ティファニーという名前で

00:07:00.584 --> 00:07:04.007
作者はこれが
微細な動きを拡大された

00:07:04.007 --> 00:07:05.780
最初の齧歯類だと
主張しています

00:07:06.604 --> 00:07:08.811
美術作品を作ることもできます

00:07:08.811 --> 00:07:12.123
イェール大のデザイン科の学生が
送ってきたもので

00:07:12.123 --> 00:07:14.516
友人の身動きの仕方に
違いがあるか

00:07:14.516 --> 00:07:16.072
知りたかったのだそうです

00:07:16.072 --> 00:07:20.361
じっとしているように頼んで
それから動きを拡大したものです

00:07:20.361 --> 00:07:23.457
写真が動き始めたみたいな
感じがします

00:07:23.714 --> 00:07:26.077
これらの例の良いところは

00:07:26.077 --> 00:07:28.315
我々自身何もする必要が
なかったことです

00:07:28.315 --> 00:07:32.165
ただ新しい道具と
世界を見る新しい方法を提供するだけで

00:07:32.165 --> 00:07:36.683
いろんな人が新しくて面白い
創造的な使い方を見つけてくれます

00:07:37.735 --> 00:07:39.620
しかしそれで終わりではありません

00:07:40.943 --> 00:07:44.597
このツールは世界に対し
新しい見方ができるようにするだけでなく

00:07:44.597 --> 00:07:47.034
カメラで出来ることを再定義し

00:07:47.034 --> 00:07:50.232
可能性の限界を
押し広げもします

00:07:50.232 --> 00:07:52.611
科学者として
私達は考え始めました

00:07:52.611 --> 00:07:56.299
カメラで計測できる
微細な動きを生み出す物理現象として

00:07:56.299 --> 00:07:59.212
他にどんなものがあるだろう？

00:07:59.212 --> 00:08:02.635
そのような現象の１つとして
我々が最近取り組んでいるのが「音」です

00:08:03.664 --> 00:08:05.963
音というのは基本的に

00:08:05.963 --> 00:08:08.134
空気中を伝わる空気圧の変化です

00:08:08.134 --> 00:08:11.857
圧力の波が物にぶつかる時
小さな振動を生じ

00:08:11.857 --> 00:08:14.519
それを使って私達は音を聞いたり
録音したりしています

00:08:14.519 --> 00:08:18.294
しかし音は視覚的な
動きも作り出します

00:08:18.579 --> 00:08:21.303
肉眼では見えなくとも

00:08:21.303 --> 00:08:24.229
カメラを使って適切に処理すれば
見えるようになります

00:08:24.229 --> 00:08:26.045
例を２つお見せします

00:08:26.045 --> 00:08:29.374
これは私が素晴らしい歌唱力を
披露しているところです

00:08:30.845 --> 00:08:33.602
アー

00:08:33.602 --> 00:08:34.710
（笑）

00:08:34.710 --> 00:08:37.706
声を出している時の喉を
高速度カメラで撮影しました

00:08:37.706 --> 00:08:39.355
元の映像を見ても

00:08:39.355 --> 00:08:41.386
ほとんど動きは見られませんが

00:08:41.386 --> 00:08:45.793
動きを100倍拡大してやると
発声に関わる首の部分に

00:08:45.793 --> 00:08:49.103
波のような動きが広がっているのが
分かります

00:08:49.103 --> 00:08:51.528
音の痕跡が映像に
残されているわけです

00:08:51.528 --> 00:08:54.228
歌手は特定の音程の声を出して
グラスを割れる

00:08:54.228 --> 00:08:56.274
という話は
良く知られています

00:08:56.274 --> 00:08:58.325
ここではグラスの

00:08:58.325 --> 00:09:00.849
共鳴周波数の音を

00:09:00.849 --> 00:09:03.125
横のスピーカーから
出しています

00:09:03.125 --> 00:09:07.568
その時の動きを
250倍拡大すると

00:09:07.568 --> 00:09:10.789
グラスが音に共鳴して
振動しているのが

00:09:10.789 --> 00:09:13.623
はっきり分かります

00:09:14.132 --> 00:09:16.545
あまり日常で目にする光景では
ありませんね

00:09:16.545 --> 00:09:19.408
外にデモを用意してあるので

00:09:19.408 --> 00:09:21.300
後でぜひ覗いて

00:09:21.300 --> 00:09:24.347
いじってみてください
実際に体験できます

00:09:24.608 --> 00:09:27.768
しかしここから
突飛なアイデアを思いつきました

00:09:28.078 --> 00:09:32.865
この過程を逆にして 映像から音を
復元できないでしょうか？

00:09:33.454 --> 00:09:37.581
音波が物の表面に作り出す
微細な振動を解析して

00:09:37.581 --> 00:09:41.898
元になった音を
生成するのです

00:09:42.548 --> 00:09:46.472
そのようにすれば 身の回りにある物を
マイクに変えることができます

00:09:47.958 --> 00:09:49.595
私達はまさにそれを
やってみました

00:09:49.595 --> 00:09:52.462
テーブルの上にポテトチップの
空き袋があります

00:09:52.462 --> 00:09:55.234
これをビデオ撮影して
音により生じた —

00:09:55.234 --> 00:09:57.145
微細な動きを
解析することで

00:09:57.145 --> 00:10:00.914
ポテトチップの袋をマイクロフォンに
変えようというわけです

00:10:01.479 --> 00:10:04.242
この部屋では
こんな音楽を流しています

00:10:04.242 --> 00:10:07.634
(曲『メリーさんのひつじ』)

00:10:12.476 --> 00:10:15.426
そしてポテトチップの袋を
高速度カメラで撮影しました

00:10:15.426 --> 00:10:16.528
これを見ても

00:10:16.528 --> 00:10:19.886
何かが起きているようには

00:10:19.886 --> 00:10:21.000
見えませんが

00:10:21.000 --> 00:10:23.962
映像の中の微細な動きを
解析することで

00:10:23.962 --> 00:10:26.273
このような音を
再現できました

00:10:27.127 --> 00:10:30.494
(曲『メリーさんのひつじ』)

00:10:44.607 --> 00:10:46.458
私はこれを—

00:10:46.458 --> 00:10:49.328
（拍手）

00:10:53.834 --> 00:10:56.140
「ビジュアル・マイクロフォン」
と呼んでいます

00:10:56.140 --> 00:10:59.251
ビデオ信号からオーディオ信号を
取り出しているのです

00:10:59.251 --> 00:11:02.435
動きの大きさが
どれくらいかというと

00:11:02.435 --> 00:11:06.696
かなり大きな音でも
ポテトチップの袋の動きは

00:11:06.696 --> 00:11:09.266
１ミクロン未満です

00:11:09.807 --> 00:11:12.485
１ミリの千分の１です

00:11:12.485 --> 00:11:16.179
そのような小さな動きでも

00:11:16.179 --> 00:11:19.282
映像の中で物に反射する光を
観察することによって

00:11:19.282 --> 00:11:21.704
検出できるのです

00:11:22.208 --> 00:11:25.358
他の物を使うこともできます
たとえば植物とか

00:11:25.986 --> 00:11:29.183
(曲『メリーさんのひつじ』)

00:11:34.153 --> 00:11:36.456
声を復元することもできます

00:11:36.456 --> 00:11:38.817
こちらでは部屋の中で
人が話しています

00:11:38.817 --> 00:11:43.632
Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
(メリーさんは小さな羊を飼っていた 雪のように白い毛をして)

00:11:43.632 --> 00:11:47.570
and everywhere that Mary went, that lamb was sure to go.
(メリーさんの行くところは どこにでも付いてきた)

00:11:48.722 --> 00:11:51.486
前と同じ
ポテトチップの袋の映像から

00:11:51.486 --> 00:11:54.220
復元した声です

00:11:54.220 --> 00:11:59.211
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:11:59.211 --> 00:12:03.731
and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go.

00:12:04.352 --> 00:12:06.907
『メリーさんのひつじ』を使ったのは

00:12:06.907 --> 00:12:09.252
エジソンが1877年に
蓄音機で

00:12:09.252 --> 00:12:13.053
最初に録音したのが
この歌だったからです

00:12:13.053 --> 00:12:16.565
それは音を記録する
最初の装置の１つでした

00:12:16.565 --> 00:12:19.842
音を振動板で受け

00:12:19.842 --> 00:12:24.270
その振動を針に伝え
それが筒に巻いたアルミ箔に

00:12:24.270 --> 00:12:26.565
記録される仕掛けでした

00:12:26.565 --> 00:12:29.679
これはエジソンの蓄音機で

00:12:29.679 --> 00:12:32.446
録音し再生するデモです

00:12:33.549 --> 00:12:36.487
（録音）Testing, testing, one two three.

00:12:36.487 --> 00:12:39.654
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:12:39.654 --> 00:12:43.491
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

00:12:43.491 --> 00:12:46.014
（再生）Testing, testing, one two three.

00:12:46.014 --> 00:12:50.103
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:12:50.103 --> 00:12:54.235
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

00:12:55.719 --> 00:12:59.081
137年後の今日

00:13:00.334 --> 00:13:03.492
音に振動する物の映像だけから
同程度のクオリティの音を

00:13:03.492 --> 00:13:07.559
再現できるようになりました

00:13:07.853 --> 00:13:09.952
しかも防音ガラスの
向こう側にある

00:13:09.952 --> 00:13:13.631
５メートル離れた物を使って
それができるのです

00:13:14.178 --> 00:13:17.475
そうやって復元した音がこれです

00:13:17.475 --> 00:13:22.282
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:13:22.282 --> 00:13:26.993
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

00:13:28.111 --> 00:13:31.711
すぐ思いつく応用は
スパイ活動でしょう

00:13:31.711 --> 00:13:33.993
（笑）

00:13:33.993 --> 00:13:38.055
しかし他のことにも使えます

00:13:38.095 --> 00:13:41.196
もしかしたら
将来宇宙の向こうの音を

00:13:41.196 --> 00:13:43.557
再現できるように
なるかもしれません

00:13:43.557 --> 00:13:46.569
音は宇宙を伝わりませんが
光なら伝わるからです

00:13:47.166 --> 00:13:49.525
私達は
この新しい技術の可能性を

00:13:49.525 --> 00:13:52.509
探り始めたばかりです

00:13:52.509 --> 00:13:55.288
これまで存在するのは
知っていたけれど

00:13:55.288 --> 00:13:59.575
自分の目で見られなかった物理現象を
見えるようにしてくれるのです

00:14:00.677 --> 00:14:01.917
これが私の仲間です

00:14:01.917 --> 00:14:04.767
今日お見せしたものは
みんなここに出ている人達の

00:14:04.767 --> 00:14:06.864
協力の結果
得られたものです

00:14:06.864 --> 00:14:10.484
みなさんにもぜひ
私達のウェブサイトを訪れ

00:14:10.484 --> 00:14:12.017
自分で試してみて

00:14:12.017 --> 00:14:15.263
一緒に微細な動きの世界を
探索していただきたいと思います

00:14:15.263 --> 00:14:16.700
ありがとうございました

00:14:16.700 --> 00:14:18.726
（拍手）