0:00:15.088,0:00:23.014
In de afgelopen eeuwen hebben microscopen [br]onze wereld grondig veranderd.

0:00:23.014,0:00:27.563
Ze toonden ons een minuscule wereld [br]van objecten, leven en structuren,

0:00:27.563,0:00:30.567
te klein om te zien met het blote oog.

0:00:30.567,0:00:34.064
Ze dragen enorm bij [br]aan de wetenschap en technologie.

0:00:34.064,0:00:37.839
Vandaag wil ik jullie laten kennismaken [br]met een nieuw type microscoop,

0:00:37.839,0:00:40.230
een microscoop voor veranderingen.

0:00:40.230,0:00:43.438
Hij gebruikt geen optiek [br]als een gewone microscoop

0:00:43.438,0:00:45.350
om kleine objecten groter te maken,

0:00:45.350,0:00:49.673
maar in plaats daarvan maakt hij gebruik [br]van een videocamera en beeldverwerking

0:00:49.673,0:00:52.571
om ons de kleinste bewegingen [br]en kleurveranderingen [br]

0:00:52.571,0:00:55.469
in objecten en personen te tonen,

0:00:55.469,0:00:58.368
veranderingen die onmogelijk [br]met het blote oog te zien zijn.

0:00:58.906,0:01:02.970
Hij toont ons de wereld [br]op een geheel nieuwe manier.

0:01:03.295,0:01:05.715
Wat versta ik onder kleurverandering?

0:01:07.093,0:01:09.896
Onze huid verandert bijvoorbeeld [br]zeer licht van kleur

0:01:09.896,0:01:12.211
wanneer het bloed er door stroomt.

0:01:12.211,0:01:14.443
Die verandering is ongelooflijk subtiel.

0:01:14.443,0:01:16.872
Daarom zie je bij andere mensen,

0:01:16.872,0:01:19.171
bijvoorbeeld de persoon [br]die naast je zit,

0:01:19.171,0:01:21.920
hun huid of gezicht [br]niet van kleur veranderen.

0:01:21.920,0:01:27.150
Op deze video van Steve [br]lijkt het beeld statisch,

0:01:27.849,0:01:31.292
maar met onze nieuwe, speciale microscoop

0:01:31.292,0:01:34.550
zien we ineens een heel ander beeld.

0:01:35.276,0:01:39.200
Je ziet hier kleine veranderingen [br]in de kleur van Steve's huid,

0:01:39.200,0:01:43.087
100X vergroot zodat ze zichtbaar worden.

0:01:43.539,0:01:46.259
We zien eigenlijk zijn polsslag.

0:01:46.554,0:01:49.729
We kunnen zien [br]hoe snel Steve's hart klopt,

0:01:49.729,0:01:53.994
maar we kunnen ook zien [br]hoe het bloed in zijn gezicht stroomt.

0:01:55.152,0:01:58.055
Zo kunnen we niet alleen [br]de polsslag visualiseren,

0:01:58.055,0:02:01.448
maar ook onze hartslag registreren

0:02:01.448,0:02:03.510
en meten.

0:02:03.510,0:02:07.692
Dat gaat met gewone camera's [br]en zonder de patiënten aan te raken.

0:02:07.692,0:02:12.768
Hier maten we de pols en hartslag [br]van een neonataal kindje

0:02:12.768,0:02:16.250
uit een video die we maakten [br]met een gewone DSLR camera,

0:02:16.250,0:02:18.364
en de hartslagmeting is zo nauwkeurig

0:02:18.364,0:02:22.588
als die van een een standaard-monitor [br]in een ziekenhuis.

0:02:23.384,0:02:26.457
Het is niet eens nodig [br]dat we de video zelf opnemen.

0:02:26.457,0:02:29.391
Het kan in wezen ook met andere video's.

0:02:29.391,0:02:32.565
Hier een korte clip van "Batman Begins",

0:02:32.565,0:02:35.226
gewoon om Christian Bale's [br]pols te laten zien.

0:02:35.226,0:02:37.282
(Gelach)

0:02:37.282,0:02:39.417
Vermoedelijk draagt hij ook nog make-up

0:02:39.417,0:02:41.389
en de verlichting hier is een probleem,

0:02:41.389,0:02:44.392
maar toch kunnen we [br]zijn polsslag registreren.

0:02:44.392,0:02:46.224
en hem heel goed laten zien.

0:02:46.224,0:02:47.995
Hoe doen we dat nu?

0:02:47.995,0:02:52.315
We analyseren de tijdsveranderingen [br]in het opgenomen licht

0:02:52.315,0:02:54.588
van elke pixel in de video,

0:02:54.588,0:02:56.918
en dan versterken we die veranderingen.

0:02:56.918,0:02:59.494
Wij maken ze groter, [br]zodat we ze kunnen zien.

0:02:59.494,0:03:01.576
Het lastige is dat die signalen,

0:03:01.576,0:03:04.359
de wijzigingen uiterst subtiel zijn,

0:03:04.359,0:03:07.353
dus moeten we ze [br]heel zorgvuldig onderscheiden

0:03:07.353,0:03:10.240
van de ruis in de video.

0:03:10.240,0:03:13.682
Daarvoor gebruiken we een aantal [br]slimme beeldverwerkingstechnieken

0:03:13.682,0:03:17.736
om de kleur van elke pixel in de video [br]zeer nauwkeurig te meten,

0:03:17.736,0:03:20.569
en hoe die kleur verandert in de tijd.

0:03:20.569,0:03:23.227
En dan versterken we die veranderingen.

0:03:23.227,0:03:27.081
Wij maken ze groter om geïntensiveerde [br]of versterkte video's te maken,

0:03:27.081,0:03:29.552
die ons die wijzigingen tonen.

0:03:32.007,0:03:36.227
Maar we kunnen niet alleen [br]kleine kleurveranderingen laten zien,

0:03:36.227,0:03:38.379
maar ook kleine bewegingen,

0:03:38.379,0:03:42.064
omdat het licht dat in onze camera's [br]wordt opgenomen

0:03:42.064,0:03:45.189
niet alleen verandert als de kleur [br]van het object verandert,

0:03:45.189,0:03:47.305
maar ook als het object beweegt.

0:03:47.905,0:03:52.543
Dit is mijn dochter [br]toen ze ongeveer twee maanden oud was.

0:03:55.537,0:03:58.747
Het is een video die ik ongeveer [br]drie jaar geleden heb opgenomen.

0:03:58.747,0:04:02.807
Als nieuwe ouders willen we allemaal [br]ervoor zorgen dat onze baby's gezond zijn,

0:04:02.807,0:04:05.373
dat ze ademen, dat ze leven.

0:04:05.373,0:04:07.465
Met een babymonitor

0:04:07.465,0:04:10.072
kon ik mijn dochter bekijken [br]terwijl ze sliep.

0:04:10.072,0:04:13.590
Dit zie je met een standaard babymonitor.

0:04:13.590,0:04:15.686
Je kunt een slapende baby bekijken,

0:04:15.686,0:04:17.728
maar dat is het dan zowat.

0:04:17.728,0:04:19.516
Veel is er niet te zien.

0:04:19.516,0:04:22.358
Zou het niet beter, [br]informatiever of nuttiger zijn,

0:04:22.358,0:04:25.261
als we in plaats daarvan [br]dit konden zien.

0:04:25.261,0:04:30.907
Ik vergrootte de bewegingen 30 keer,

0:04:30.907,0:04:33.148
en kon toen duidelijk zien

0:04:33.148,0:04:35.428
dat mijn dochter leefde en ademde.

0:04:35.428,0:04:37.565
(Gelach)

0:04:38.092,0:04:39.891
Hier zie je het naast elkaar.

0:04:39.891,0:04:42.440
Op de bronvideo, de originele video,

0:04:42.440,0:04:44.260
is inderdaad niet veel te zien,

0:04:44.260,0:04:48.212
maar na het vergroten wordt [br]de ademhaling veel zichtbaarder.

0:04:48.212,0:04:50.801
Het blijkt dat we nog veel [br]andere verschijnselen

0:04:50.801,0:04:54.474
kunnen onthullen en vergroten [br]met onze nieuwe bewegingsmicroscoop.

0:04:54.474,0:04:58.909
We kunnen zien hoe onze aders [br]en slagaders pulseren in ons lichaam.

0:04:59.752,0:05:01.830
We kunnen zien dat onze ogen

0:05:01.830,0:05:04.776
voortdurend aan het wiebelen zijn.

0:05:04.776,0:05:06.354
Dat is mijn oog.

0:05:06.354,0:05:09.414
De video werd genomen [br]vlak na de geboorte van mijn dochter.

0:05:09.414,0:05:13.103
Je kunt zien dat ik niet [br]aan veel slaap toekwam. (Gelach)

0:05:13.539,0:05:16.403
Zelfs als iemand stil zit,

0:05:16.403,0:05:18.997
kunnen we een hoop informatie registreren

0:05:18.997,0:05:22.052
over zijn ademhaling, [br]kleine gezichtsuitdrukkingen.

0:05:22.052,0:05:24.623
Misschien kunnen we [br]deze bewegingen gebruiken

0:05:24.623,0:05:27.968
om ons iets te vertellen [br]over onze gedachten en emoties.

0:05:29.003,0:05:32.385
We kunnen ook kleine [br]mechanische bewegingen overdrijven,

0:05:32.385,0:05:34.337
zoals trillingen bij motoren.

0:05:34.337,0:05:36.743
Die kunnen ingenieurs helpen [br]bij het opsporen [br]

0:05:36.743,0:05:39.559
en diagnosticeren van machineproblemen...

0:05:40.229,0:05:42.467
...of zien hoe gebouwen en structuren

0:05:42.467,0:05:45.547
zwaaien in de wind [br]en reageren op krachten.

0:05:45.547,0:05:47.989
Dat zijn allemaal dingen [br]waarvan we al weten [br]

0:05:47.989,0:05:50.431
hoe we ze op verschillende manieren [br]moeten meten.

0:05:50.431,0:05:52.875
Het meten van deze bewegingen [br]is echter één ding,

0:05:52.875,0:05:55.479
het zien van die bewegingen [br]terwijl ze gebeuren

0:05:55.479,0:05:57.614
is heel iets anders.

0:05:58.450,0:06:01.311
Na de ontdekking [br]van deze nieuwe technologie,

0:06:01.311,0:06:03.413
maakten we onze code online beschikbaar

0:06:03.413,0:06:06.689
zodat anderen ze konden gebruiken [br]en ermee experimenteren.

0:06:07.885,0:06:09.809
Ze is zeer eenvoudig te gebruiken.

0:06:09.809,0:06:11.853
Je kan werken aan je eigen video's.

0:06:11.853,0:06:15.357
Onze medewerkers aan Quantum Research [br]creëerden zelfs deze mooie website

0:06:15.357,0:06:18.036
waar je je video's kunt uploaden [br]en ze online verwerken.

0:06:18.036,0:06:21.123
Zelfs als je geen ervaring hebt [br]in informatica of programmeren,

0:06:21.123,0:06:23.832
kun je nog steeds [br]heel eenvoudig experimenteren [br]

0:06:23.832,0:06:25.161
met deze nieuwe microscoop.

0:06:25.161,0:06:27.791
Ik wil graag nog [br]een paar voorbeelden laten zien

0:06:27.791,0:06:29.879
van wat anderen ermee hebben gedaan.

0:06:32.363,0:06:37.259
Deze video werd gemaakt [br]door YouTube-gebruiker Tamez85.

0:06:37.259,0:06:38.807
Ik weet niet wie hij is,

0:06:38.807,0:06:41.105
maar hij, of zij, gebruikt onze code

0:06:41.105,0:06:44.710
om kleine buikbewegingen uit te vergroten [br]tijdens de zwangerschap.

0:06:44.713,0:06:46.420
Het is een beetje griezelig.

0:06:46.420,0:06:48.818
(Gelach)

0:06:48.818,0:06:52.782
Mensen gebruikten het om pulserende aders[br]in hun handen te vergroten.

0:06:53.712,0:06:57.119
En zonder proefdieren geen echte wetenschap.

0:06:58.037,0:07:00.124
Deze cavia heet Tiffany,

0:07:00.124,0:07:04.007
en deze YouTube-gebruiker beweert dat het [br]het eerste knaagdier op Aarde is

0:07:04.007,0:07:05.780
dat ‘bewegingsuitvergroot’ is.

0:07:06.604,0:07:08.811
Je kan er ook kunst mee maken.

0:07:08.811,0:07:12.013
Een designstudente aan Yale [br]zond mij deze video door.

0:07:12.013,0:07:13.946
Ze wilde zien of er enig verschil was

0:07:13.946,0:07:16.512
in de manier waarop [br]haar klasgenoten bewogen.

0:07:16.512,0:07:20.361
Ze liet ze allemaal stilstaan [br]en vergrootte dan hun bewegingen.

0:07:20.361,0:07:23.457
Het is alsof je stilstaande foto's [br]tot leven ziet komen.

0:07:23.714,0:07:26.077
Het mooie met al die voorbeelden is

0:07:26.077,0:07:28.315
dat wij er niets mee te maken hadden.

0:07:28.315,0:07:31.104
Wij zorgden voor dit nieuwe instrument,

0:07:31.104,0:07:33.533
een nieuwe manier [br]om naar de wereld te kijken,

0:07:33.533,0:07:35.622
en mensen vonden andere interessante,

0:07:35.622,0:07:38.081
nieuwe en creatieve manieren[br]om het te gebruiken.

0:07:38.081,0:07:39.900
Maar dat is nog niet alles.

0:07:40.943,0:07:42.823
Met deze tool kunnen we niet alleen

0:07:42.823,0:07:45.103
op een nieuwe manier [br]naar de wereld kijken.

0:07:45.103,0:07:47.034
Hij herdefinieert ook wat we kunnen doen

0:07:47.034,0:07:50.232
en verlegt de grenzen van wat [br]we kunnen doen met camera's.

0:07:50.232,0:07:52.291
Als wetenschappers vroegen we ons af

0:07:52.291,0:07:54.811
welke andere vormen [br]van fysische verschijnselen [br]

0:07:54.811,0:07:56.881
kleine bewegingen produceren

0:07:56.881,0:07:59.212
die we met onze camera's kunnen meten.

0:07:59.212,0:08:02.635
Een dergelijk fenomeen is geluid.

0:08:03.664,0:08:05.963
Geluid is in principe een reeks

0:08:05.963,0:08:08.134
bewegende luchtdrukveranderingen.

0:08:08.134,0:08:11.857
Die drukgolven raken objecten [br]en veroorzaken er kleine trillingen in,

0:08:11.857,0:08:14.519
dat is hoe we horen en geluid opnemen.

0:08:14.519,0:08:18.439
Maar het blijkt dat geluid [br]ook visuele bewegingen produceert.

0:08:18.439,0:08:21.303
Niet zichtbaar voor ons,

0:08:21.303,0:08:24.229
maar wel voor een camera [br]met de juiste beeldverwerking.

0:08:24.229,0:08:26.045
Hier twee voorbeelden.

0:08:26.045,0:08:29.584
Hier demonstreer ik [br]mijn grote zangkwaliteiten.

0:08:30.845,0:08:33.442
(Zang)

0:08:33.442,0:08:34.340
(Gelach)

0:08:34.340,0:08:37.706
Ik nam een high-speed video [br]van mijn keel op terwijl ik neuriede.

0:08:37.706,0:08:39.355
Op die video

0:08:39.355,0:08:41.386
is niet te veel te zien,

0:08:41.386,0:08:43.958
maar zodra we de bewegingen [br]100X vergroten, [br]

0:08:43.958,0:08:45.680
kunnen we alle bewegingen

0:08:45.680,0:08:48.196
en rimpelingen in de nek zien [br]die betrokken zijn [br]

0:08:48.196,0:08:49.842
bij het produceren van het geluid.

0:08:49.842,0:08:51.528
Dat signaal zit in die video.

0:08:51.528,0:08:54.228
We weten ook dat zangers [br]een wijnglas kunnen breken

0:08:54.228,0:08:56.274
als ze de juiste noot zingen.

0:08:56.274,0:08:58.325
Hier laten we een noot klinken

0:08:58.325,0:09:00.849
met de resonantiefrequentie van dat glas

0:09:00.849,0:09:03.125
door middel van een luidspreker ernaast.

0:09:03.125,0:09:07.568
Zodra we deze noot spelen [br]en de bewegingen 250X vergroten,

0:09:07.568,0:09:10.789
kunnen we heel duidelijk zien [br]hoe het glas trilt

0:09:10.789,0:09:13.623
en resoneert.

0:09:14.132,0:09:16.545
Geen alledaags gezicht.

0:09:16.545,0:09:19.408
De demo staat buiten klaar,

0:09:19.408,0:09:21.300
ga er eens kijken,

0:09:21.300,0:09:24.347
en speel er zelf eens mee, [br]dan zie je het live.

0:09:24.608,0:09:27.768
Dit zette ons aan het denken. [br]Het gaf ons dit gekke idee.

0:09:28.078,0:09:31.245
Kunnen we dit proces omkeren

0:09:31.245,0:09:34.412
en het geluid uit de video reconstrueren

0:09:34.412,0:09:36.907
door het analyseren [br]van de kleine trillingen

0:09:36.907,0:09:39.022
die geluidsgolven creëren in objecten,

0:09:39.022,0:09:42.748
en die terug omzetten naar de geluiden [br]die ze zelf hebben geproduceerd.

0:09:42.748,0:09:46.882
Zo kunnen we van alledaagse voorwerpen [br]microfoons maken.

0:09:47.958,0:09:49.595
Dat is precies wat we deden.

0:09:49.595,0:09:52.462
Hier een lege zak chips op een tafel.

0:09:52.462,0:09:55.234
Daar maken wij een microfoon van

0:09:55.234,0:09:57.145
door hem te filmen met een videocamera

0:09:57.145,0:10:00.914
en de kleine bewegingen die geluidsgolven [br]erin creëren te analyseren.

0:10:01.479,0:10:04.242
Hier is het geluid [br]dat we speelden in de kamer.

0:10:04.242,0:10:07.634
(Muziek: "Mary Had a Little Lamb")

0:10:12.476,0:10:15.426
Deze high-speedvideo [br]namen we op van die zak chips.

0:10:15.426,0:10:17.068
De video speelt opnieuw,

0:10:17.068,0:10:19.266
maar je ziet helemaal niets gebeuren

0:10:19.266,0:10:21.000
door ernaar te kijken.

0:10:21.000,0:10:23.962
Maar hier is het geluid [br]dat we konden reconstrueren

0:10:23.962,0:10:26.937
door de kleine bewegingen [br]in die video te analyseren.

0:10:26.937,0:10:30.494
(Muziek: "Mary Had a Little Lamb")

0:10:44.607,0:10:46.458
Ik noem het -- dank je wel.

0:10:46.458,0:10:51.658
(Applaus)

0:10:53.834,0:10:56.140
Ik noem het de visuele microfoon.

0:10:56.140,0:10:59.251
We halen audiosignalen uit videosignalen.

0:10:59.251,0:11:02.435
Om jullie een idee van de omvang [br]van de bewegingen hier te geven:

0:11:02.435,0:11:06.696
een vrij hard geluid zal die zak chips

0:11:06.696,0:11:09.597
minder dan één micrometer [br]doen verplaatsen.

0:11:09.597,0:11:12.485
Dat is één duizendste van een millimeter.

0:11:12.485,0:11:16.179
Zo klein zijn de bewegingen [br]die we nu kunnen registreren

0:11:16.179,0:11:19.282
door te observeren [br]hoe het licht weerkaatst op voorwerpen

0:11:19.282,0:11:21.704
en wordt opgenomen door onze camera.

0:11:22.208,0:11:25.358
We kunnen geluiden van andere objecten [br]zoals planten opnemen.

0:11:25.836,0:11:29.183
(Muziek: "Mary Had a Little Lamb")

0:11:34.153,0:11:36.456
En ook spraak.

0:11:36.456,0:11:38.817
Hier spreekt iemand in een kamer.

0:11:38.817,0:11:43.632
Stem: Mary had een lammetje [br]met een vacht wit als sneeuw,

0:11:43.632,0:11:48.100
en overal waar Mary kwam [br]was het lammetje erbij.

0:11:48.722,0:11:51.486
Michael Rubinstein: [br]Hier wordt dat geluid gereconstrueerd

0:11:51.486,0:11:54.220
met die video van die zak chips.

0:11:54.220,0:11:59.211
Stem met ruis: Mary had een lammetje [br]met een vacht wit als sneeuw,

0:11:59.211,0:12:03.731
en overal waar Mary kwam, [br]ging het lammetje mee.

0:12:04.352,0:12:06.647
MR: We gebruikten [br]"Mary Had a Little Lamb"

0:12:06.647,0:12:09.772
omdat het volgens de overlevering [br]de eerste woorden waren

0:12:09.772,0:12:12.793
die Thomas Edison sprak [br]in zijn fonograaf in 1877.

0:12:12.793,0:12:16.565
Het was een van de eerste apparaten [br]voor geluidsopname in de geschiedenis.

0:12:16.565,0:12:19.842
Het richtte geluiden op een diafragma

0:12:19.842,0:12:24.270
dat een naald liet trillen [br]die het geluid graveerde

0:12:24.270,0:12:26.565
op aluminiumfolie rond een cilinder.

0:12:26.565,0:12:28.459
Hier is een demonstratie

0:12:28.459,0:12:32.446
van het opnemen en afspelen van geluid [br]met Edisons fonograaf.

0:12:33.549,0:12:36.487
(Video) Stem: [br]Testen, testen, een twee drie.

0:12:36.487,0:12:39.654
Mary had een lammetje [br]met een vacht wit als sneeuw,

0:12:39.654,0:12:43.491
en overal waar Mary kwam, [br]ging het lammetje mee.

0:12:43.491,0:12:46.014
Testen, testen, een twee drie.

0:12:46.014,0:12:50.103
Mary had een lammetje [br]met een vacht wit als sneeuw,

0:12:50.103,0:12:54.235
en overal waar Mary kwam, [br]ging het lammetje mee.

0:12:55.719,0:12:59.421
MR: En nu, 137 jaar later,

0:13:00.334,0:13:03.492
kunnen we geluid krijgen [br]van vrijwel dezelfde kwaliteit

0:13:03.492,0:13:07.559
door met camera's te kijken [br]naar voorwerpen die trillen door geluid.

0:13:07.853,0:13:09.952
We kunnen dat zelfs doen wanneer de camera

0:13:09.952,0:13:13.631
op 15 meter afstand van het object [br]achter geluiddicht glas staat.

0:13:14.178,0:13:17.475
Dit is het geluid [br]dat we zo konden reconstrueren.

0:13:17.475,0:13:22.282
Mary had een lammetje [br]met een vacht wit als sneeuw,

0:13:22.282,0:13:26.993
en overal waar Mary kwam, [br]ging het lammetje mee.

0:13:28.111,0:13:31.711
MR: Bewaking is natuurlijk[br]de eerste toepassing waaraan je denkt.

0:13:31.711,0:13:33.993
(Gelach)

0:13:33.993,0:13:37.505
Maar het zou ook voor andere dingen [br]nuttig kunnen zijn.

0:13:37.505,0:13:39.915
Misschien zullen we [br]in de toekomst in staat zijn [br]

0:13:39.915,0:13:41.735
om het bijvoorbeeld te gebruiken

0:13:41.735,0:13:43.557
om geluiden in de ruimte op te nemen.

0:13:43.557,0:13:46.526
Geluid kan niet door luchtledige ruimte, [br]maar licht wel.

0:13:46.526,0:13:49.525
We zijn nog maar net begonnen [br]andere mogelijke toepassingen

0:13:49.525,0:13:51.799
voor deze nieuwe technologie [br]te verkennen.

0:13:51.799,0:13:55.288
Het laat ons fysische processen zien [br]waarvan we weten dat ze er zijn

0:13:55.288,0:13:59.575
maar die we tot nu toe nooit [br]met onze eigen ogen konden zien.

0:13:59.927,0:14:01.467
Dit is ons team.

0:14:01.467,0:14:05.097
Alles wat jullie zojuist zagen, [br]is het resultaat van een samenwerking

0:14:05.097,0:14:06.864
met die fijne groep mensen hier.

0:14:06.864,0:14:10.094
Ik nodig je uit op onze website,

0:14:10.094,0:14:12.017
probeer het zelf eens uit,

0:14:12.017,0:14:15.263
en verken samen met ons deze wereld [br]van minuscule bewegingen.

0:14:15.263,0:14:16.350
Dankjewel.

0:14:16.350,0:14:18.726
(Applaus)