Nos últimos séculos,
os microscópios revolucionaram o mundo.
Eles nos revelaram um mundo minúsculo de objetos, vida e estruturas
muito pequeno para ser visto a olho nú.
Eles são uma enorme contribuição à ciência e tecnologia.
Hoje eu gostaria de lhes apresentar um novo tipo de microscópio,
um microscópio de mudanças.
Ele não usa a óptica como um microscópio comum
para ampliar os objetos,
em vez disso, usa uma câmera de vídeo e processamento de imagem
para nos revelar as mudanças mínimas
de movimentos e de cor em objetos e pessoas,
mudanças impossíveis de serem vistas a olho nu.
Ele nos permite olhar o mundo de um modo completamente novo.
O que eu quero dizer com mudanças de cor?
Nossa pele, por exemplo, muda sua cor muito levemente
quando o sangue flui sob ela.
Essa mudança é incrivelmente sutil
e é o motivo pelo qual, quando se olha outras pessoas,
quando se olha a pessoa ao lado,
não se vê sua pele ou seu rosto mudar de cor.
Quando se vê este vídeo de Steve aqui, ele parece uma imagem estática;
mas quando o vemos usando o novo microscópio especial,
vemos, de repente, uma imagem completamente diferente.
O que se vê aqui são pequenas mudanças na cor da pele do Steve.
aumentadas 100 vezes; e assim elas se tornam visíveis.
Podemos realmente ver uma pulsação humana.
Podemos ver a velocidade em que o coração do Steve bate,
e também podemos ver a maneira real do sangue fluir em seu rosto.
Podemos fazê-lo não apenas para visualizar o pulso,
mas também para recuperar os ritmos cardíacos,
e medir esses batimentos.
Isso pode ser feito com câmeras comuns sem tocar nos pacientes.
Aqui se vê o pulso e o batimento cardíaco medidos em um bebê recém-nascido
a partir de um vídeo que fizemos com uma câmera DSLR comum,
e as medidas de batimentos cardíacos obtidas
têm a mesma exatidão que teríamos usando um monitor padrão de um hospital.
E nem precisa ser um vídeo que tenhamos gravado.
Podemos fazê-lo igualmente com outros vídeos.
Aqui eu usei um pequeno clip de “Batman Begins”
apenas para mostrar o pulso do Christian Bale.
(Risos)
Você sabe, ele deve estar usando maquiagem
e a iluminação aqui é um desafio,
mesmo assim, apenas com o vídeo, pudemos medir seu pulso
e mostrá-lo muito bem.
Como fazemos tudo isso?
Basicamente, nós analisamos as mudanças da luz que são gravadas
em cada pixel do vídeo, ao longo do tempo,
e a seguir, ampliamos tais mudanças.
Nós as aumentamos de modo a poder vê-las.
A dificuldade é que esses sinais,
as mudanças que procuramos, são extremamente sutis.
e temos que ser muito cuidadosos quando tentamos separá-las
dos ruídos que sempre existem em vídeos.
Usamos certas técnicas inteligentes de processamento de imagens
para obter uma medida precisa da cor de cada pixel no vídeo,
e a seguir o modo como a cor muda no decorrer do tempo,
e depois amplificamos as mudanças.
Nós as aumentamos para criar aqueles vídeos melhorados ou vídeos amplificados
que nos mostram realmente aquelas mudanças.
Ocorre que podemos fazê-lo não somente para mostrar pequenas mudanças de cor,
mas também movimentos minúsculos,
e isto se deve a a luz gravada por nossas câmeras
mudará não somente quando o objeto se modifica
mas também quando o objeto se movimenta.
Essa é minha filha com mais ou menos...
dois meses de idade.
É um vídeo gravado há cerca de três anos.
Como pais novatos, queríamos ter certeza de que o bebê era saudável,
que respirava, que estava viva, claro.
Eu também adquiri um desses monitores de bebês
de modo que pudesse ver minha filha quando ela dormia.
É bem semelhante ao que se vê em um monitor comum de bebês.
Você pode ver que o bebê está dormindo,
mas não se tem muitas informações ali.
Não há muita coisa que se pode ver.
Não seria melhor, mais informativo, ou mais útil.
se pudéssemos ter uma visão como esta?
Aqui captamos os movimentos e os ampliamos 30 vezes,
e então pudemos ver claramente que minha filha
estava mesmo viva e que respirava.
(Risos)
Eis uma comparação lado a lado.
De novo, no vídeo original,
não há muita coisa que se pode ver,
mas quando amplificamos os movimentos, a respiração torna-se muito mais visível.
Descobriu-se que há muitos fenômenos
que podemos revelar e ampliar com o nosso novo microscópio de movimento.
Podemos ver como nossas veias e artérias pulsam em nosso corpo.
Podemos ver que nossos olhos movem-se constantemente
com esse movimento instável.
Na verdade é o meu olho,
o vídeo foi gravado logo depois que minha filha nasceu,
e podem notar que eu não dormia muito. (Risos)
Mesmo quando uma pessoa está sentada e parada,
podemos extrair muita informação
dos seus padrões de respiração e pequenas expressões faciais.
Talvez possamos usar esses movimentos
para nos contar algo sobre nossos pensamentos e emoções.
Também podemos ampliar pequenos movimentos mecânicos,
como as vibrações de motores,
que ajudam os engenheiros a detectar
e diagnosticar problemas em máquinas,
ou perceber como os edifícios e estruturas balançam com o vento e reagem às forças.
São coisas que a sociedade sabe como medir de várias formas.
Mas medir esses movimentos é uma coisa
e ver os mesmos movimentos no momento em que acontecem
é algo totalmente diferente.
E desde que descobrimos esta nova tecnologia,
nós disponibilizamos seu código online
para que outros possam usá-la e experimentá-la.
É muito simples de usar.
Funciona nos vídeos que vocês gravam.
Nossos colaboradores no Quantum Research
até criaram esse simpático website;
faz-se o upload de vídeos, processados online;
mesmo sem terem experiência em ciência da computação e em programação,
vocês podem facilmente experimentar esse novo microscópio.
Gostaria de mostrar-lhes alguns exemplos
do que outros fizeram com ele.
Este vídeo foi feito por um usuário do YouTube chamado Tamez85.
Não sei quem é esse usuário,
mas ele ou ela, usou o nosso código para ampliar
pequenos movimentos da barriga.
durante a gravidez
É um tanto assustador.
(Risos)
As pessoas o usaram para ampliar as veias que pulsam em suas mãos.
E você sabe, não é a verdadeira ciência se não usarmos cobaias.
Parece que este porquinho-da-índia chama-se Tiffany,
e esse usuário do YouTube declara que é o primeiro roedor da Terra
que teve seu movimento ampliado.
Também é possível criar arte com ele.
Este vídeo me foi enviado por uma estudante de design de Yale.
Ela queria ver
se há alguma diferença
como seus colegas de classe se movem.
Ela os colocou em pé, parados, e então aumentou seus movimentos.
É como ver imagens estáticas ganharem vida.
E o legal em todos esses exemplos
é que não tínhamos nada a ver com eles.
Apenas fornecemos essa nova ferramenta, um modo movo de olhar o mundo,
e as pessoas descobrem outros modos
interessantes, novos e criativos de usá-la.
Mas não paramos por aqui.
Esta ferramenta não nos permite apenas olhar o mundo de um novo modo,
ela também redefine o que podemos fazer
e expande os limites do que podemos fazer com as câmeras.
Como cientistas, começamos a nos perguntar:
quais outros tipos de fenômenos físicos produzem movimentos muito pequenos
que agora podemos medir com nossas câmeras?
Um desses fenômenos que focalizamos recentemente é o som.
Sabemos que o som são mudanças na pressão do ar
que se deslocam por ele.
Essas ondas de pressão atingem os objetos
e criam pequenas vibrações neles.
É assim que podemos ouvir e gravar o som.
Mas acontece que o som também produz movimentos visuais.
Esses movimentos não são visíveis para nós
mas o são para uma câmera com o processamento adequado.
Aqui estão dois exemplos.
Esse sou eu demonstrando minhas grandes qualidades de cantor.
(Canto)
(Risos)
Gravei a minha garganta, cantarolando,
em um vídeo de alta velocidade, no qual não se vê muita coisa.
Mas quando aumentamos os movimentos 100 vezes,
podemos observar todos os movimentos e ondas
no pescoço, envolvidas na produção do som.
Esse sinal está lá no vídeo.
Sabemos que os cantores podem quebrar uma taça de vinho
se alcançarem a nota correta.
Aqui vamos tocar uma nota
que está na frequência de ressonância daquela taça
através de um alto-falante próximo a ela.
Quando tocamos essa nota e amplificamos os movimentos 250 vezes,
podemos ver muito claramente como a taça vibra
e entra em ressonância em resposta ao som.
Não é algo que se vê todos os dias.
Lá fora temos o demo já preparado
e eu os incentivo a parar
e a vocês mesmos o acionarem, e assim poderem vê-lo ao vivo.
Isso nos fez pensar e nos deu uma ideia maluca.
Será possível inverter o processo e recuperar o som através do vídeo,
analisando as vibrações mínúsculas que as ondas de som criam nos objetos,
e basicamente convertê-las de novo nos sons que as produziram?
Desse modo, podemos transformar os objetos cotidianos em microfones.
Foi exatamente o que fizemos.
Aqui está um saco vazio de batatas fritas deixado sobre uma mesa,
e vamos transformá-lo em um microfone
filmando-o com uma câmera de vídeo
e analisando os minúsculos movimentos que as ondas sonoras criam nele.
Aqui está o som que tocamos na sala.
(Música: "Mary Had a Little Lamb")
E este é um vídeo de alta velocidade desse saco de chips.
De novo, está tocando.
Não há chance de vermos qualquer coisa nesse vídeo
apenas olhando-o.
Eis o som que pudemos recuperar
analisando os minúsculos movimentos nesse vídeo.
(Música: "Mary Had a Little Lamb")
Eu o chamo… Obrigado.
(Aplausos)
Eu o chamo de microfone visual.
Na verdade, extraímos sinais de áudio de sinais de vídeo.
Somente para lhes dar uma ideia da magnitude dos movimentos aqui,
um som bem alto fará aquele saco de batatas
mover-se menos do que um micrômetro.
Isso é um milésimo de um milímetro.
São tão pequenos assim os movimentos que agora somos capazes de captar
observando como a luz é refletida pelos objetos
e é gravada pelas câmeras.
Podemos recuperar sons pelo uso de outros objetos, como plantas.
(Música: "Mary Had a Little Lamb")
E também podemos recuperar a fala.
Aqui está uma pessoa falando em uma sala
Voz: Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
and everywhere that Mary went, that lamb was sure to go.
Michael Rubinstein: E aqui está a mesma fala recuperada
por meio do vídeo do mesmo saco de batatas.
Voz: Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
and everywhere that Mary went, that lamb was sure to go.
MR: Usamos "Mary Had a Little Lamb"
porque dizem que foram as primeiras palavras
que Thomas Edison falou em seu fonógrafo em 1877.
Foi um dos primeiros aparelhos de gravação de som da história.
Basicamente, ele dirigia os sons para um diafragma
que fazia vibrar uma agulha
e esta gravava o som
fazendo um sulco numa folha de estanho em volta de um cilindro.
Aqui está a demonstração de gravação
e a reprodução do som com o fonógrafo de Edison.
(Vídeo) Voz: Testing, testing, one two three.
Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
and everywhere that Mary went, the lamb was sure to go
Testing, testing, one two three.
Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
and everywhere that Mary went, the lamb was sure to go.
MR: E agora, 137 anos depois,
podemos captar o som com qualidade bem semelhante
mas apenas observando objetos que vibram pelo som, por meio de câmeras,
e até podemos fazê-lo quando a câmera
está a uns 4,5 metros do objeto atrás de vidros a prova de som.
Esse é o som que pudemos recuperar em um caso assim.
Voz: Mary had a little lamb whose fleece was white as snow,
and everywhere that Mary went, the lamb was sure to go.
MR: Claro, a espionagem é a primeira aplicação que vem à mente.
(Risos)
Mas também poderia ser útil para outras coisas.
Quem sabe, no futuro, seremos capazes de usá-lo, por exemplo,
para recuperar o som pelo espaço,
porque o som não se propaga no espaço, mas a luz o faz.
Nós apenas começamos a explorar
outros possíveis usos para essa nova tecnologia.
Ela nos deixa ver processos físicos que sabemos que existem
mas que até agora não conseguíamos ver com os nossos próprios olhos.
Essa é a nossa equipe.
Tudo o que lhes mostrei hoje
é o resultado de uma colaboração
com este grande grupo de pessoas
e eu os incentivo e os convido
a conferir nosso website,
experimentarem vocês mesmos,
e se juntarem a nós na exploração desse mundo de movimentos mínimos.
Obrigado.
(Aplausos)