WEBVTT

00:00:15.088 --> 00:00:22.732
За последние несколько столетий
микроскопы перевернули наш мир.

00:00:22.734 --> 00:00:27.563
Они открыли нам мир крохотных
существ, объектов, структур

00:00:27.563 --> 00:00:30.567
слишком малых, чтобы увидеть их
невооружённым глазом.

00:00:30.567 --> 00:00:34.064
Вклад микроскопов в науку
и технологии огромен.

00:00:34.064 --> 00:00:37.839
Сегодня я хотел бы рассказать вам
о новом типе микроскопа —

00:00:37.839 --> 00:00:40.230
микроскопе для обнаружения перемен.

00:00:40.230 --> 00:00:43.438
В отличие от обычного микроскопа
для увеличения маленьких объектов

00:00:43.438 --> 00:00:45.350
здесь не используется оптика.

00:00:45.350 --> 00:00:49.673
Вместо этого здесь используется
видеокамера и метод обработки изображений,

00:00:49.673 --> 00:00:54.527
которые делают видимыми едва уловимые
движения и изменения цвета объектов,

00:00:54.527 --> 00:00:58.368
то есть изменения, которые нельзя увидеть
невооружённым глазом.

00:00:58.906 --> 00:01:02.970
А это позволяет нам совершенно по-новому
взглянуть на наш мир.

00:01:03.295 --> 00:01:05.715
Что такое изменения цвета?

00:01:07.093 --> 00:01:09.896
Наша кожа, например,
чуть заметно меняет цвет

00:01:09.896 --> 00:01:12.211
при пульсации крови.

00:01:12.211 --> 00:01:14.443
Это изменение еле заметно,

00:01:14.443 --> 00:01:16.872
поэтому когда вы смотрите
на других людей,

00:01:16.872 --> 00:01:19.171
на сидящего напротив вас человека,

00:01:19.171 --> 00:01:21.920
вы не видите, что его лицо меняет цвет.

00:01:21.920 --> 00:01:27.150
Вы смотрите на эту видеозапись Стива,
и картинка кажется неизменной,

00:01:27.849 --> 00:01:31.292
но если мы посмотрим на неё
используя наш новый, особый микроскоп,

00:01:31.292 --> 00:01:34.550
мы неожиданно увидим
совершенно другую картину.

00:01:35.276 --> 00:01:39.200
То, что вы видите — незначительные
изменения цвета кожи Стива,

00:01:39.200 --> 00:01:43.087
усиленные в 100 раз,
чтобы они стали заметными.

00:01:43.539 --> 00:01:46.259
Мы можем увидеть пульс человека.

00:01:46.554 --> 00:01:49.729
Мы можем увидеть, как бьётся сердце Стива

00:01:49.729 --> 00:01:53.994
и как кровь течёт под кожей лица.

00:01:55.152 --> 00:01:58.055
Но мы это делаем не только
чтобы увидеть пульс,

00:01:58.055 --> 00:02:01.448
но и реально выявить частоту
сердечных сокращений

00:02:01.448 --> 00:02:03.510
и измерить её.

00:02:03.510 --> 00:02:07.692
Мы можем сделать это с помощью обычных
камер, не прикасаясь к пациентам.

00:02:07.692 --> 00:02:12.768
Здесь вы видите пульс и частоту
сердечных сокращений новорождённого,

00:02:12.768 --> 00:02:16.250
выявленные по видео, снятому
на цифровую зеркальную камеру,

00:02:16.250 --> 00:02:18.364
и точность измерений сердечных сокращений

00:02:18.364 --> 00:02:22.588
такая же, как и для обычного
больничного монитора.

00:02:23.384 --> 00:02:26.457
Причём не обязательно,
чтобы видеозапись была именно наша.

00:02:26.457 --> 00:02:29.391
Мы можем сделать то же самое
с чужими видео записями.

00:02:29.391 --> 00:02:32.565
В этом коротком отрывке
из «Бэтмен: начало»

00:02:32.565 --> 00:02:35.226
мы показали пульс Кристиана Бейла.

00:02:35.226 --> 00:02:37.282
(Смех)

00:02:37.282 --> 00:02:39.417
Скорее всего, он в гриме,

00:02:39.417 --> 00:02:41.389
освещение здесь достаточно сложное,

00:02:41.389 --> 00:02:44.392
но всё же нам достаточно этого видео,
чтобы определить пульс

00:02:44.392 --> 00:02:46.224
и наглядно показать его.

00:02:46.224 --> 00:02:47.995
Как мы всё это делаем?

00:02:47.995 --> 00:02:52.315
По сути, мы анализируем
изменения в освещении

00:02:52.315 --> 00:02:54.928
каждого пикселя изображения,

00:02:54.928 --> 00:02:56.648
а затем усиливаем их.

00:02:56.648 --> 00:02:59.494
Мы увеличиваем эти изменения,
делая их заметными.

00:02:59.494 --> 00:03:01.576
Сложность состоит в том, что эти сигналы,

00:03:01.576 --> 00:03:04.359
эти изменения, которые мы отслеживаем,
едва заметны,

00:03:04.359 --> 00:03:07.353
поэтому мы должны
крайне осторожно отделять их

00:03:07.353 --> 00:03:10.240
от случайных шумов,
неизбежных при видеозаписи.

00:03:10.240 --> 00:03:13.682
Поэтому мы используем некоторые
продвинутые методы обработки видео,

00:03:13.682 --> 00:03:17.736
чтобы очень точно определить цвет
каждого пикселя изображения

00:03:17.736 --> 00:03:20.569
и то, как этот цвет меняется во времени,

00:03:20.569 --> 00:03:23.227
а затем мы усиливаем эти изменения.

00:03:23.227 --> 00:03:27.081
Мы усиливаем их, чтобы получить
усиленные или увеличенные видео,

00:03:27.081 --> 00:03:29.552
которые наглядно показывают нам
эти изменения.

00:03:32.007 --> 00:03:36.227
И оказывается, это можно делать не только
с еле заметными изменениями цвета,

00:03:36.227 --> 00:03:38.379
но и с еле заметными движениями,

00:03:38.379 --> 00:03:42.064
поскольку свет,
записанный нашими камерами,

00:03:42.064 --> 00:03:45.189
будет меняться не только если
меняется цвет объекта,

00:03:45.189 --> 00:03:47.305
но и если объект перемещается.

00:03:47.905 --> 00:03:55.053
Это моя дочь, здесь ей два месяца.

00:03:55.787 --> 00:03:59.397
Я записал это видео
примерно три года назад.

00:03:59.397 --> 00:04:02.807
Любой молодой родитель хочет точно знать,
что его ребёнок здоров,

00:04:02.807 --> 00:04:05.373
что он дышит,
что он жив, в конце-то концов.

00:04:05.373 --> 00:04:07.465
Так что я купил детский монитор,

00:04:07.465 --> 00:04:10.072
по нему я мог видеть свою девочку,
пока она спала.

00:04:10.072 --> 00:04:13.590
В общем-то, это единственное,
что вам покажет такой монитор.

00:04:13.590 --> 00:04:15.686
Вы увидите, что ребёнок спит,

00:04:15.686 --> 00:04:17.728
но это не особо содержательно.

00:04:17.728 --> 00:04:19.516
Мы не так много можем увидеть.

00:04:19.516 --> 00:04:22.358
Не было бы лучше, информативнее, полезнее,

00:04:22.358 --> 00:04:25.261
если бы вместо этого мы видели вот это?

00:04:25.261 --> 00:04:31.230
Я заснял движения и увеличил их в 30 раз,

00:04:31.230 --> 00:04:33.708
и теперь я ясно видел, что моя дочь

00:04:33.708 --> 00:04:35.428
действительно жива и дышит.

00:04:35.428 --> 00:04:37.565
(Смех)

00:04:37.862 --> 00:04:39.891
Вот что мы увидим,
если поставить их рядом.

00:04:39.891 --> 00:04:42.440
Ещё раз, в исходном видео, источнике,

00:04:42.440 --> 00:04:44.260
доступной информации немного,

00:04:44.260 --> 00:04:48.212
но после увеличения движений
дыхание становится заметным.

00:04:48.212 --> 00:04:50.801
Оказалось, что существует
множество явлений,

00:04:50.801 --> 00:04:54.474
которые мы можем выявить и увеличить
с нашим новым микроскопом.

00:04:54.474 --> 00:04:58.909
Теперь мы видим наши вены и артерии,
в которых пульсирует кровь.

00:04:59.752 --> 00:05:02.560
Мы видим, что наши глаза
постоянно находятся

00:05:02.560 --> 00:05:04.776
в пульсирующем движении.

00:05:04.776 --> 00:05:06.354
Это мой глаз,

00:05:06.354 --> 00:05:09.174
а видео было снято
сразу после рождения моей дочери,

00:05:09.174 --> 00:05:13.103
когда, как видите, я сильно не высыпался.
(Смех)

00:05:13.539 --> 00:05:16.403
Даже когда человек спокойно сидит,

00:05:16.403 --> 00:05:18.997
мы можем извлечь массу информации

00:05:18.997 --> 00:05:21.989
о ритме дыхания или мелкой мимике.

00:05:22.672 --> 00:05:24.623
Мы могли бы использовать
эти движения,

00:05:24.623 --> 00:05:27.488
чтобы узнать что-нибудь
о наших мыслях или эмоциях.

00:05:29.003 --> 00:05:32.385
Ещё мы можем усилить
мелкие механические движения,

00:05:32.385 --> 00:05:34.337
такие как вибрация двигателя,

00:05:34.337 --> 00:05:38.267
что могло бы помочь инженерам
найти проблемы в механизмах

00:05:40.130 --> 00:05:45.547
или увидеть, как здания прогибаются под
порывами ветра и реагируют на воздействия.

00:05:45.547 --> 00:05:50.333
У нас есть много способов,
чтобы измерить всё это,

00:05:50.333 --> 00:05:52.875
но измерить — это одно,

00:05:52.875 --> 00:05:55.479
а увидеть эти движения вживую —

00:05:55.479 --> 00:05:57.614
совершенно другое.

00:05:58.450 --> 00:06:02.021
После того, как мы создали
эту технологию,

00:06:02.021 --> 00:06:03.723
мы сделали её код доступным онлайн,

00:06:03.723 --> 00:06:06.269
чтобы его могли использовать другие люди.

00:06:08.005 --> 00:06:09.809
Его очень просто использовать.

00:06:09.809 --> 00:06:11.853
Он может обрабатывать ваши видео.

00:06:11.853 --> 00:06:15.357
Наши коллеги из Quantum Research
даже создали этот отличный веб-сайт,

00:06:15.357 --> 00:06:18.126
где вы можете загружать свои видео
и обрабатывать их онлайн,

00:06:18.126 --> 00:06:21.603
и вам необязательно уметь
программировать,

00:06:21.603 --> 00:06:24.509
чтобы экспериментировать
с новым микроскопом.

00:06:24.509 --> 00:06:26.941
Я хочу показать вам пару примеров того,

00:06:26.941 --> 00:06:28.919
что сделали другие люди.

00:06:32.363 --> 00:06:37.259
Это видео пользователя YouTube
с ником Tamez85.

00:06:37.259 --> 00:06:38.807
Я не знаю, кто это,

00:06:38.807 --> 00:06:41.105
но он или она использовали наш код,

00:06:41.105 --> 00:06:44.130
чтобы увеличить мелкие движения
живота во время беременности.

00:06:44.933 --> 00:06:46.420
Выглядит жутковато.

00:06:46.420 --> 00:06:48.818
(Смех)

00:06:48.818 --> 00:06:52.782
Люди увеличивали пульсацию вен на руках.

00:06:53.532 --> 00:06:56.699
И раз уж без морских свинок
не бывает науки,

00:06:57.357 --> 00:07:00.454
вот вам морская свинка по кличке Тиффани,

00:07:00.454 --> 00:07:04.007
и как утверждает этот пользователь
YouTube — это первый грызун на планете,

00:07:04.007 --> 00:07:05.780
которого увеличили методом изменений.

00:07:06.604 --> 00:07:08.811
Вы можете создавать
произведения искусства.

00:07:08.811 --> 00:07:12.123
Это видео было прислано мне студенткой
с отделения дизайна Йеля.

00:07:12.123 --> 00:07:14.516
Она хотела увидеть,
есть ли какие-то различия

00:07:14.516 --> 00:07:16.072
в движениях её сокурсников.

00:07:16.072 --> 00:07:20.361
Она засняла всех их, стоящих спокойно,
а потом увеличила движения.

00:07:20.361 --> 00:07:23.457
Это как ожившие фотографии.

00:07:23.714 --> 00:07:26.077
Во всех этих материалах хорошо то,

00:07:26.077 --> 00:07:28.315
что мы не имеем никакого к ним отношения.

00:07:28.315 --> 00:07:32.165
Мы просто дали новый инструмент,
новый способ взглянуть на наш мир,

00:07:32.165 --> 00:07:36.683
и люди нашли другие новые, интересные,
творческие пути его использования.

00:07:37.735 --> 00:07:39.620
Но мы не остановились на этом.

00:07:40.943 --> 00:07:44.597
Этот инструмент не только позволяет нам
по-новому взглянуть на мир,

00:07:44.597 --> 00:07:47.034
но и переопределяет то,
что мы можем,

00:07:47.034 --> 00:07:50.232
расширяя границы возможностей
наших фотоаппаратов.

00:07:50.232 --> 00:07:52.611
И нам как учёным стало интересно,

00:07:52.611 --> 00:07:56.299
при каких ещё физических явлениях
возникают эти мельчайшие движения,

00:07:56.299 --> 00:07:59.252
которые мы теперь можем измерить
с помощью наших фотоаппаратов?

00:07:59.252 --> 00:08:02.745
Одним из таких явлений, на котором мы
недавно сосредоточились, стал звук.

00:08:03.454 --> 00:08:05.963
Все знают, что звук —
это разница в давлении воздуха,

00:08:05.963 --> 00:08:08.134
что распространяется по воздуху.

00:08:08.134 --> 00:08:11.857
Волны этого давления воздействуют
на предметы и заставляют их вибрировать,

00:08:11.857 --> 00:08:14.519
таким образом мы слышим и записываем звук.

00:08:14.519 --> 00:08:18.294
Но оказалось, что звук порождает
и видимые движения.

00:08:18.579 --> 00:08:21.303
Мы эти движения не видим,

00:08:21.303 --> 00:08:24.229
но их видит фотоаппарат
с правильной обработкой.

00:08:24.229 --> 00:08:26.045
Вот два примера.

00:08:26.045 --> 00:08:29.374
Это я демонстрирую свои выдающиеся
навыки пения.

00:08:30.845 --> 00:08:33.602
(Поёт)

00:08:33.602 --> 00:08:34.710
(Смех)

00:08:34.710 --> 00:08:37.486
А здесь я вдвое ускорил съёмку
своего горла во время пения.

00:08:37.486 --> 00:08:39.155
На этих кадрах вам мало что видно,

00:08:39.155 --> 00:08:40.537
но при увеличении в 100 раз,

00:08:40.537 --> 00:08:45.793
становятся видны все движения
и пульсации шеи,

00:08:45.793 --> 00:08:49.103
связанные с издаванием звуков.

00:08:49.103 --> 00:08:51.528
И этот звук записан в этом видео.

00:08:51.528 --> 00:08:54.228
Мы знаем, что певцы могут разбить бокал,

00:08:54.228 --> 00:08:56.274
если возьмут нужную ноту.

00:08:56.274 --> 00:08:58.325
Здесь мы проигрываем ноту

00:08:58.325 --> 00:09:00.849
с такой же частотой резонанса,
как у этого бокала,

00:09:00.849 --> 00:09:03.125
через стоящие перед ним динамики.

00:09:03.125 --> 00:09:07.568
Воспроизведя ноту
и увеличив движения в 250 раз,

00:09:07.568 --> 00:09:10.789
мы ясно видим, как бокал вибрирует

00:09:10.789 --> 00:09:13.623
и входит в резонанс с нотой.

00:09:14.132 --> 00:09:16.545
Такое увидишь не каждый день.

00:09:16.545 --> 00:09:19.408
Наша демонстрационная версия
установлена здесь же в холле,

00:09:19.408 --> 00:09:21.300
и я призываю вас остановиться

00:09:21.300 --> 00:09:24.347
и поэкспериментировать с этим
самостоятельно, увидеть всё вживую.

00:09:24.608 --> 00:09:27.768
И это заставило нас задуматься.
У нас возникла одна безумная идея.

00:09:28.078 --> 00:09:32.865
Можем ли мы обратить этот процесс
и восстановить звук по видео,

00:09:33.114 --> 00:09:37.581
по анализу малых движений,
создаваемых звуковыми волнами в предметах,

00:09:37.581 --> 00:09:41.898
и перевести их обратно в звук,
который их породил?

00:09:42.548 --> 00:09:46.472
Так мы можем превращать обычные
предметы в микрофоны.

00:09:47.958 --> 00:09:49.595
Именно это мы и сделали.

00:09:49.595 --> 00:09:52.462
Вот на столе пустая упаковка от чипсов,

00:09:52.462 --> 00:09:55.234
и чтобы превратить её в микрофон,

00:09:55.234 --> 00:09:57.145
мы снимаем её на видеокамеру

00:09:57.145 --> 00:10:00.914
и анализируем её мелкие вибрации,
возникшие из-за звуковой волны.

00:10:01.479 --> 00:10:04.242
Вот то, что прозвучало в комнате.

00:10:04.242 --> 00:10:07.114
(Музыка: «Mary Had a Little Lamb»)

00:10:10.984 --> 00:10:12.394
(Конец музыки)

00:10:12.484 --> 00:10:15.426
А вот высокоскоростная съёмка
этой упаковки от чипсов.

00:10:15.426 --> 00:10:16.528
Снова звучит музыка.

00:10:16.528 --> 00:10:19.886
Вы никогда не смогли бы увидеть
что-то на этом видео

00:10:19.886 --> 00:10:21.000
при простом просмотре,

00:10:21.000 --> 00:10:23.962
но мы можем восстановить звук,
просто анализируя

00:10:23.962 --> 00:10:26.273
снятые нами мелкие вибрации.

00:10:26.567 --> 00:10:29.924
(Музыка: «Mary Had a Little Lamb»)

00:10:43.014 --> 00:10:44.524
(Конец музыки)

00:10:44.624 --> 00:10:46.458
Я называю это... Спасибо.

00:10:46.458 --> 00:10:49.328
(Аплодисменты)

00:10:53.834 --> 00:10:56.140
Я называю это визуальным микрофоном.

00:10:56.140 --> 00:10:59.251
По сути, мы извлекаем аудио сигнал
из видеосигнала.

00:10:59.251 --> 00:11:02.435
И чтобы вы поняли масштаб
этих вибраций:

00:11:02.435 --> 00:11:06.696
при достаточно громком звуке
эта упаковка

00:11:06.696 --> 00:11:09.266
пошевелится меньше,
чем на микрометр.

00:11:09.807 --> 00:11:12.485
Это одна тысячная миллиметра.

00:11:12.485 --> 00:11:16.179
Настолько малы движения,
которые мы можем выявить,

00:11:16.179 --> 00:11:19.282
просто наблюдая за тем,
как свет отражается от предметов,

00:11:19.282 --> 00:11:21.704
и записав это на видео.

00:11:22.208 --> 00:11:25.358
Можно извлечь звук и из других
предметов, например, растений.

00:11:25.706 --> 00:11:28.563
(Музыка: «Mary Had a Little Lamb»)

00:11:32.861 --> 00:11:34.031
(Конец музыки)

00:11:34.073 --> 00:11:36.456
И мы можем восстановить также речь.

00:11:36.456 --> 00:11:38.817
Вот человек говорит в комнате.

00:11:38.817 --> 00:11:43.632
Голос: Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

00:11:43.632 --> 00:11:47.570
and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go.

00:11:48.722 --> 00:11:51.486
Майкл Рубинштейн: А вот звук речи,
восстановленный

00:11:51.486 --> 00:11:54.220
из видео по той же упаковке от чипсов.

00:11:54.220 --> 00:11:59.211
Голос: 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
МР: Мы использовали
«Mary had a little lamb»,

00:12:06.907 --> 00:12:09.252
потому что это первые слова,

00:12:09.252 --> 00:12:13.053
которые Томас Эдисон записал
с помощью фонографа в 1877 году.

00:12:13.053 --> 00:12:16.565
Это первое звукозаписывающее
устройство в истории.

00:12:16.565 --> 00:12:19.842
Звуки в нём направляются на диафрагму,

00:12:19.842 --> 00:12:24.270
в результате чего игла вибрирует,
записывая звук на оловянную фольгу,

00:12:24.270 --> 00:12:26.565
обёрнутую вокруг цилиндра.

00:12:26.565 --> 00:12:29.679
Вот демонстрация записи

00:12:29.679 --> 00:12:32.446
и воспроизведения звука
на фонографе Эдисона.

00:12:33.549 --> 00:12:36.487
(Видео) Голос: 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
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.

00:12:56.339 --> 00:12:59.081
МР: Сегодня, спустя 137 лет,

00:13:00.334 --> 00:13:03.492
мы можем извлечь звук
такого же качества,

00:13:03.492 --> 00:13:07.559
просто снимая на камеру вибрации предметов
под воздействием звука,

00:13:07.853 --> 00:13:09.952
мы можем это, даже если камера

00:13:09.952 --> 00:13:13.631
находится в 4,5 метрах от объекта
за звуконепроницаемым стеклом.

00:13:14.178 --> 00:13:17.475
Вот звук, который мы смогли восстановить
в нашем случае.

00:13:17.475 --> 00:13:22.282
Голос: 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
МР: Конечно, первая область применения,
которая приходит на ум — это слежка.

00:13:31.711 --> 00:13:33.993
(Смех)

00:13:33.993 --> 00:13:38.055
Но в действительности есть и другие
способы полезного применения.

00:13:38.095 --> 00:13:41.196
Возможно, мы сможем
использовать это, например,

00:13:41.196 --> 00:13:43.557
чтобы извлечь звук из космоса,

00:13:43.557 --> 00:13:47.179
ведь звук не распространяется в космосе,
но распространяется свет.

00:13:47.179 --> 00:13:49.525
Мы только начинаем исследовать

00:13:49.525 --> 00:13:52.439
другие возможности применения
этой новой технологии.

00:13:52.439 --> 00:13:55.528
Теперь мы можем наблюдать процессы,
о существовании которых знаем,

00:13:55.528 --> 00:13:59.575
но которых мы до сих пор никогда
не могли увидеть собственными глазами.

00:14:00.677 --> 00:14:01.917
Это наша команда.

00:14:01.917 --> 00:14:04.767
Всё, что я показывал сегодня, —
результат сотрудничества

00:14:04.767 --> 00:14:06.934
группы замечательных людей,
которых вы видите,

00:14:06.934 --> 00:14:10.484
и я призываю вас и буду рад,
если вы зайдёте на наш сайт,

00:14:10.484 --> 00:14:12.017
попробуете сами

00:14:12.017 --> 00:14:15.263
и присоединитесь к нам в исследовании
мира микроскопических движений.

00:14:15.263 --> 00:14:16.700
Спасибо.

00:14:16.700 --> 00:14:18.726
(Аплодисменты)