1
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

2
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

3
00:00:27,563 --> 00:00:30,567
顕微鏡が明らかにし

4
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

5
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

6
00:00:37,839 --> 00:00:40,230
「変化を見る顕微鏡」です

7
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

8
00:00:43,438 --> 00:00:45,350
見せるのではなく

9
00:00:45,350 --> 00:00:49,673
ビデオと画像処理を使って

10
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

11
00:00:54,526 --> 00:00:58,368
色の変化を
見えるようにします

12
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

13
00:01:03,295 --> 00:01:05,715
色の変化とは
どんなものかですが

14
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

15
00:01:09,896 --> 00:01:12,211
色がかすかに変化します

16
00:01:12,211 --> 00:01:14,443
これはとても
微妙な変化であるため

17
00:01:14,443 --> 00:01:16,872
隣に座っている人を
見たところで

18
00:01:16,872 --> 00:01:19,171
肌や顔の色が

19
00:01:19,171 --> 00:01:21,920
変わっているようには
見えません

20
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

21
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

22
00:01:31,292 --> 00:01:34,550
まったく異なる
イメージが現れます

23
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

24
00:01:39,200 --> 00:01:43,087
目で見て分かる
ようにしています

25
00:01:43,539 --> 00:01:46,259
脈拍を見て取る
こともできます

26
00:01:46,554 --> 00:01:49,729
心拍の早さだけでなく

27
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

28
00:01:55,152 --> 00:01:58,055
脈拍を可視化
できるだけでなく

29
00:01:58,055 --> 00:02:01,448
心拍数を正確に

30
00:02:01,448 --> 00:02:03,510
計測することもできます

31
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

32
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

33
00:02:12,768 --> 00:02:16,250
脈拍と心拍数を
取り出しています

34
00:02:16,250 --> 00:02:18,364
これで計測した心拍数は

35
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

36
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

37
00:02:26,457 --> 00:02:29,391
既存のビデオを使うこともできます

38
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

39
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）

40
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）

41
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

42
00:02:39,417 --> 00:02:41,389
光の条件にも
難しい面がありますが

43
00:02:41,389 --> 00:02:44,392
それでも映像から
彼の心拍を

44
00:02:44,392 --> 00:02:46,224
非常にうまく
取り出せています

45
00:02:46,224 --> 00:02:47,995
どうやっているのかですが

46
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

47
00:02:52,315 --> 00:02:54,928
光の時間的変化を分析し

48
00:02:54,928 --> 00:02:56,648
その変化を拡大しています

49
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

50
00:02:59,494 --> 00:03:01,576
難しいのは
捉えたい変化が

51
00:03:01,576 --> 00:03:04,359
非常に小さなものだ
ということで

52
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

53
00:03:07,353 --> 00:03:10,240
注意深く分離する
必要があります

54
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

55
00:03:13,682 --> 00:03:17,736
巧妙な画像処理を
行っています

56
00:03:17,736 --> 00:03:20,569
それから色の
時間変化の仕方を捉え

57
00:03:20,569 --> 00:03:23,227
それを拡大して

58
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

59
00:03:27,081 --> 00:03:29,552
映像を作ります

60
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

61
00:03:36,227 --> 00:03:38,379
微細な動きもあります

62
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

63
00:03:42,064 --> 00:03:45,189
物の動きによっても

64
00:03:45,189 --> 00:03:47,305
変化するからです

65
00:03:47,905 --> 00:03:52,543
これは生後２ヶ月の頃の
私の娘です

66
00:03:56,157 --> 00:03:59,397
３年ほど前に
録画したものです

67
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

68
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

69
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

70
00:04:07,465 --> 00:04:10,072
ベビーモニターを
買いました

71
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

72
00:04:13,590 --> 00:04:15,686
眠っている様子は分かりますが

73
00:04:15,686 --> 00:04:17,728
情報は大して得られません

74
00:04:17,728 --> 00:04:19,516
見て分かる事は
殆どありません

75
00:04:19,516 --> 00:04:22,358
もしこんな風に
見えたとしたら

76
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？

77
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

78
00:04:31,217 --> 00:04:33,708
これで娘が確かに生きて

79
00:04:33,708 --> 00:04:35,428
呼吸しているのが分かります

80
00:04:35,428 --> 00:04:37,565
（笑）

81
00:04:38,092 --> 00:04:39,891
並べて比較したところですが

82
00:04:39,891 --> 00:04:42,440
元々のビデオでは

83
00:04:42,440 --> 00:04:44,260
動きが分かりません

84
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

85
00:04:48,212 --> 00:04:50,801
この「変化を見る顕微鏡」によって

86
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

87
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

88
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

89
00:05:02,560 --> 00:05:04,776
よく分かります

90
00:05:04,776 --> 00:05:06,354
これは私の目で

91
00:05:06,354 --> 00:05:09,414
娘が生まれた頃に
撮ったので

92
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）

93
00:05:13,539 --> 00:05:16,403
じっと座っている人からでさえ

94
00:05:16,403 --> 00:05:18,997
多くの情報が得られます

95
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

96
00:05:22,672 --> 00:05:24,623
このような動きから

97
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

98
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

99
00:05:32,385 --> 00:05:34,337
拡大して見えるようにできます

100
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

101
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

102
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

103
00:05:50,333 --> 00:05:52,875
その動いている様子を

104
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

105
00:05:55,479 --> 00:05:57,614
また別の話になります

106
00:05:58,450 --> 00:06:02,021
私達はこの技術を開発して以来

107
00:06:02,021 --> 00:06:03,723
ネット上でプログラムを公開して

108
00:06:03,723 --> 00:06:06,269
誰でも実験できるようにしています

109
00:06:08,005 --> 00:06:09,809
とても簡単に使え

110
00:06:09,809 --> 00:06:11,853
自分のビデオで
試すことができます

111
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

112
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

113
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

114
00:06:21,603 --> 00:06:24,509
簡単にこの顕微鏡で
実験ができます

115
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

116
00:06:26,941 --> 00:06:28,919
いくつかご覧に入れましょう

117
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

118
00:06:37,259 --> 00:06:38,807
どういう人なのか知りませんが

119
00:06:38,807 --> 00:06:41,105
私達のプログラムを使って

120
00:06:41,105 --> 00:06:43,910
妊婦のお腹の動きを
拡大しています

121
00:06:44,933 --> 00:06:46,420
ちょっと不気味ですね

122
00:06:46,420 --> 00:06:48,818
（笑）

123
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

124
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

125
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

126
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

127
00:07:04,007 --> 00:07:05,780
最初の齧歯類だと
主張しています

128
00:07:06,604 --> 00:07:08,811
美術作品を作ることもできます

129
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

130
00:07:12,123 --> 00:07:14,516
友人の身動きの仕方に
違いがあるか

131
00:07:14,516 --> 00:07:16,072
知りたかったのだそうです

132
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

133
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

134
00:07:23,714 --> 00:07:26,077
これらの例の良いところは

135
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

136
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

137
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

138
00:07:37,735 --> 00:07:39,620
しかしそれで終わりではありません

139
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

140
00:07:44,597 --> 00:07:47,034
カメラで出来ることを再定義し

141
00:07:47,034 --> 00:07:50,232
可能性の限界を
押し広げもします

142
00:07:50,232 --> 00:07:52,611
科学者として
私達は考え始めました

143
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

144
00:07:56,299 --> 00:07:59,212
他にどんなものがあるだろう？

145
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

146
00:08:03,664 --> 00:08:05,963
音というのは基本的に

147
00:08:05,963 --> 00:08:08,134
空気中を伝わる空気圧の変化です

148
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

149
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

150
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

151
00:08:18,579 --> 00:08:21,303
肉眼では見えなくとも

152
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

153
00:08:24,229 --> 00:08:26,045
例を２つお見せします

154
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

155
00:08:30,845 --> 00:08:33,602
アー

156
00:08:33,602 --> 00:08:34,710
（笑）

157
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

158
00:08:37,706 --> 00:08:39,355
元の映像を見ても

159
00:08:39,355 --> 00:08:41,386
ほとんど動きは見られませんが

160
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

161
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

162
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

163
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

164
00:08:54,228 --> 00:08:56,274
という話は
良く知られています

165
00:08:56,274 --> 00:08:58,325
ここではグラスの

166
00:08:58,325 --> 00:09:00,849
共鳴周波数の音を

167
00:09:00,849 --> 00:09:03,125
横のスピーカーから
出しています

168
00:09:03,125 --> 00:09:07,568
その時の動きを
250倍拡大すると

169
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

170
00:09:10,789 --> 00:09:13,623
はっきり分かります

171
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

172
00:09:16,545 --> 00:09:19,408
外にデモを用意してあるので

173
00:09:19,408 --> 00:09:21,300
後でぜひ覗いて

174
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

175
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

176
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？

177
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

178
00:09:37,581 --> 00:09:41,898
元になった音を
生成するのです

179
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

180
00:09:47,958 --> 00:09:49,595
私達はまさにそれを
やってみました

181
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

182
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 —

183
00:09:55,234 --> 00:09:57,145
微細な動きを
解析することで

184
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

185
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

186
00:10:04,242 --> 00:10:07,634
(曲『メリーさんのひつじ』)

187
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

188
00:10:15,426 --> 00:10:16,528
これを見ても

189
00:10:16,528 --> 00:10:19,886
何かが起きているようには

190
00:10:19,886 --> 00:10:21,000
見えませんが

191
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

192
00:10:23,962 --> 00:10:26,273
このような音を
再現できました

193
00:10:27,127 --> 00:10:30,494
(曲『メリーさんのひつじ』)

194
00:10:44,607 --> 00:10:46,458
私はこれを—

195
00:10:46,458 --> 00:10:49,328
（拍手）

196
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

197
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

198
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

199
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

200
00:11:06,696 --> 00:11:09,266
１ミクロン未満です

201
00:11:09,807 --> 00:11:12,485
１ミリの千分の１です

202
00:11:12,485 --> 00:11:16,179
そのような小さな動きでも

203
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

204
00:11:19,282 --> 00:11:21,704
検出できるのです

205
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

206
00:11:25,986 --> 00:11:29,183
(曲『メリーさんのひつじ』)

207
00:11:34,153 --> 00:11:36,456
声を復元することもできます

208
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

209
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)

210
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)

211
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

212
00:11:51,486 --> 00:11:54,220
復元した声です

213
00:11:54,220 --> 00:11:59,211
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

214
00:11:59,211 --> 00:12:03,731
and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go.

215
00:12:04,352 --> 00:12:06,907
『メリーさんのひつじ』を使ったのは

216
00:12:06,907 --> 00:12:09,252
エジソンが1877年に
蓄音機で

217
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

218
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

219
00:12:16,565 --> 00:12:19,842
音を振動板で受け

220
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

221
00:12:24,270 --> 00:12:26,565
記録される仕掛けでした

222
00:12:26,565 --> 00:12:29,679
これはエジソンの蓄音機で

223
00:12:29,679 --> 00:12:32,446
録音し再生するデモです

224
00:12:33,549 --> 00:12:36,487
（録音）Testing, testing, one two three.

225
00:12:36,487 --> 00:12:39,654
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

226
00:12:39,654 --> 00:12:43,491
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

227
00:12:43,491 --> 00:12:46,014
（再生）Testing, testing, one two three.

228
00:12:46,014 --> 00:12:50,103
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

229
00:12:50,103 --> 00:12:54,235
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

230
00:12:55,719 --> 00:12:59,081
137年後の今日

231
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

232
00:13:03,492 --> 00:13:07,559
再現できるようになりました

233
00:13:07,853 --> 00:13:09,952
しかも防音ガラスの
向こう側にある

234
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

235
00:13:14,178 --> 00:13:17,475
そうやって復元した音がこれです

236
00:13:17,475 --> 00:13:22,282
Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow,

237
00:13:22,282 --> 00:13:26,993
and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go.

238
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

239
00:13:31,711 --> 00:13:33,993
（笑）

240
00:13:33,993 --> 00:13:38,055
しかし他のことにも使えます

241
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

242
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

243
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

244
00:13:47,166 --> 00:13:49,525
私達は
この新しい技術の可能性を

245
00:13:49,525 --> 00:13:52,509
探り始めたばかりです

246
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

247
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

248
00:14:00,677 --> 00:14:01,917
これが私の仲間です

249
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

250
00:14:04,767 --> 00:14:06,864
協力の結果
得られたものです

251
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

252
00:14:10,484 --> 00:14:12,017
自分で試してみて

253
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

254
00:14:15,263 --> 00:14:16,700
ありがとうございました

255
00:14:16,700 --> 00:14:18,726
（拍手）