0:00:15.088,0:00:22.732 За последние несколько столетий[br]микроскопы перевернули наш мир. 0:00:22.734,0:00:27.563 Они открыли нам мир крохотных[br]существ, объектов, структур 0:00:27.563,0:00:30.567 слишком малых, чтобы увидеть их[br]невооружённым глазом. 0:00:30.567,0:00:34.064 Вклад микроскопов в науку[br]и технологии огромен. 0:00:34.064,0:00:37.839 Сегодня я хотел бы рассказать вам[br]о новом типе микроскопа — 0:00:37.839,0:00:40.230 микроскопе для обнаружения перемен. 0:00:40.230,0:00:43.438 В отличие от обычного микроскопа[br]для увеличения маленьких объектов 0:00:43.438,0:00:45.350 здесь не используется оптика. 0:00:45.350,0:00:49.673 Вместо этого здесь используется[br]видеокамера и метод обработки изображений, 0:00:49.673,0:00:54.527 которые делают видимыми едва уловимые[br]движения и изменения цвета объектов, 0:00:54.527,0:00:58.368 то есть изменения, которые нельзя увидеть[br]невооружённым глазом. 0:00:58.906,0:01:02.970 А это позволяет нам совершенно по-новому[br]взглянуть на наш мир. 0:01:03.295,0:01:05.715 Что такое изменения цвета? 0:01:07.093,0:01:09.896 Наша кожа, например,[br]чуть заметно меняет цвет 0:01:09.896,0:01:12.211 при пульсации крови. 0:01:12.211,0:01:14.443 Это изменение еле заметно, 0:01:14.443,0:01:16.872 поэтому когда вы смотрите[br]на других людей, 0:01:16.872,0:01:19.171 на сидящего напротив вас человека, 0:01:19.171,0:01:21.920 вы не видите, что его лицо меняет цвет. 0:01:21.920,0:01:27.150 Вы смотрите на эту видеозапись Стива,[br]и картинка кажется неизменной, 0:01:27.849,0:01:31.292 но если мы посмотрим на неё[br]используя наш новый, особый микроскоп, 0:01:31.292,0:01:34.550 мы неожиданно увидим[br]совершенно другую картину. 0:01:35.276,0:01:39.200 То, что вы видите — незначительные[br]изменения цвета кожи Стива, 0:01:39.200,0:01:43.087 усиленные в 100 раз,[br]чтобы они стали заметными. 0:01:43.539,0:01:46.259 Мы можем увидеть пульс человека. 0:01:46.554,0:01:49.729 Мы можем увидеть, как бьётся сердце Стива 0:01:49.729,0:01:53.994 и как кровь течёт под кожей лица. 0:01:55.152,0:01:58.055 Но мы это делаем не только[br]чтобы увидеть пульс, 0:01:58.055,0:02:01.448 но и реально выявить частоту[br]сердечных сокращений 0:02:01.448,0:02:03.510 и измерить её. 0:02:03.510,0:02:07.692 Мы можем сделать это с помощью обычных[br]камер, не прикасаясь к пациентам. 0:02:07.692,0:02:12.768 Здесь вы видите пульс и частоту[br]сердечных сокращений новорождённого, 0:02:12.768,0:02:16.250 выявленные по видео, снятому[br]на цифровую зеркальную камеру, 0:02:16.250,0:02:18.364 и точность измерений сердечных сокращений 0:02:18.364,0:02:22.588 такая же, как и для обычного[br]больничного монитора. 0:02:23.384,0:02:26.457 Причём не обязательно,[br]чтобы видеозапись была именно наша. 0:02:26.457,0:02:29.391 Мы можем сделать то же самое[br]с чужими видео записями. 0:02:29.391,0:02:32.565 В этом коротком отрывке[br]из «Бэтмен: начало» 0:02:32.565,0:02:35.226 мы показали пульс Кристиана Бейла. 0:02:35.226,0:02:37.282 (Смех) 0:02:37.282,0:02:39.417 Скорее всего, он в гриме, 0:02:39.417,0:02:41.389 освещение здесь достаточно сложное, 0:02:41.389,0:02:44.392 но всё же нам достаточно этого видео,[br]чтобы определить пульс 0:02:44.392,0:02:46.224 и наглядно показать его. 0:02:46.224,0:02:47.995 Как мы всё это делаем? 0:02:47.995,0:02:52.315 По сути, мы анализируем[br]изменения в освещении 0:02:52.315,0:02:54.928 каждого пикселя изображения, 0:02:54.928,0:02:56.648 а затем усиливаем их. 0:02:56.648,0:02:59.494 Мы увеличиваем эти изменения,[br]делая их заметными. 0:02:59.494,0:03:01.576 Сложность состоит в том, что эти сигналы, 0:03:01.576,0:03:04.359 эти изменения, которые мы отслеживаем,[br]едва заметны, 0:03:04.359,0:03:07.353 поэтому мы должны[br]крайне осторожно отделять их 0:03:07.353,0:03:10.240 от случайных шумов,[br]неизбежных при видеозаписи. 0:03:10.240,0:03:13.682 Поэтому мы используем некоторые[br]продвинутые методы обработки видео, 0:03:13.682,0:03:17.736 чтобы очень точно определить цвет[br]каждого пикселя изображения 0:03:17.736,0:03:20.569 и то, как этот цвет меняется во времени, 0:03:20.569,0:03:23.227 а затем мы усиливаем эти изменения. 0:03:23.227,0:03:27.081 Мы усиливаем их, чтобы получить[br]усиленные или увеличенные видео, 0:03:27.081,0:03:29.552 которые наглядно показывают нам[br]эти изменения. 0:03:32.007,0:03:36.227 И оказывается, это можно делать не только[br]с еле заметными изменениями цвета, 0:03:36.227,0:03:38.379 но и с еле заметными движениями, 0:03:38.379,0:03:42.064 поскольку свет,[br]записанный нашими камерами, 0:03:42.064,0:03:45.189 будет меняться не только если[br]меняется цвет объекта, 0:03:45.189,0:03:47.305 но и если объект перемещается. 0:03:47.905,0:03:55.053 Это моя дочь, здесь ей два месяца. 0:03:55.787,0:03:59.397 Я записал это видео[br]примерно три года назад. 0:03:59.397,0:04:02.807 Любой молодой родитель хочет точно знать,[br]что его ребёнок здоров, 0:04:02.807,0:04:05.373 что он дышит,[br]что он жив, в конце-то концов. 0:04:05.373,0:04:07.465 Так что я купил детский монитор, 0:04:07.465,0:04:10.072 по нему я мог видеть свою девочку,[br]пока она спала. 0:04:10.072,0:04:13.590 В общем-то, это единственное,[br]что вам покажет такой монитор. 0:04:13.590,0:04:15.686 Вы увидите, что ребёнок спит, 0:04:15.686,0:04:17.728 но это не особо содержательно. 0:04:17.728,0:04:19.516 Мы не так много можем увидеть. 0:04:19.516,0:04:22.358 Не было бы лучше, информативнее, полезнее, 0:04:22.358,0:04:25.261 если бы вместо этого мы видели вот это? 0:04:25.261,0:04:31.230 Я заснял движения и увеличил их в 30 раз, 0:04:31.230,0:04:33.708 и теперь я ясно видел, что моя дочь 0:04:33.708,0:04:35.428 действительно жива и дышит. 0:04:35.428,0:04:37.565 (Смех) 0:04:37.862,0:04:39.891 Вот что мы увидим,[br]если поставить их рядом. 0:04:39.891,0:04:42.440 Ещё раз, в исходном видео, источнике, 0:04:42.440,0:04:44.260 доступной информации немного, 0:04:44.260,0:04:48.212 но после увеличения движений[br]дыхание становится заметным. 0:04:48.212,0:04:50.801 Оказалось, что существует[br]множество явлений, 0:04:50.801,0:04:54.474 которые мы можем выявить и увеличить[br]с нашим новым микроскопом. 0:04:54.474,0:04:58.909 Теперь мы видим наши вены и артерии,[br]в которых пульсирует кровь. 0:04:59.752,0:05:02.560 Мы видим, что наши глаза[br]постоянно находятся 0:05:02.560,0:05:04.776 в пульсирующем движении. 0:05:04.776,0:05:06.354 Это мой глаз, 0:05:06.354,0:05:09.174 а видео было снято[br]сразу после рождения моей дочери, 0:05:09.174,0:05:13.103 когда, как видите, я сильно не высыпался.[br](Смех) 0:05:13.539,0:05:16.403 Даже когда человек спокойно сидит, 0:05:16.403,0:05:18.997 мы можем извлечь массу информации 0:05:18.997,0:05:21.989 о ритме дыхания или мелкой мимике. 0:05:22.672,0:05:24.623 Мы могли бы использовать[br]эти движения, 0:05:24.623,0:05:27.488 чтобы узнать что-нибудь[br]о наших мыслях или эмоциях. 0:05:29.003,0:05:32.385 Ещё мы можем усилить[br]мелкие механические движения, 0:05:32.385,0:05:34.337 такие как вибрация двигателя, 0:05:34.337,0:05:38.267 что могло бы помочь инженерам[br]найти проблемы в механизмах 0:05:40.130,0:05:45.547 или увидеть, как здания прогибаются под[br]порывами ветра и реагируют на воздействия. 0:05:45.547,0:05:50.333 У нас есть много способов,[br]чтобы измерить всё это, 0:05:50.333,0:05:52.875 но измерить — это одно, 0:05:52.875,0:05:55.479 а увидеть эти движения вживую — 0:05:55.479,0:05:57.614 совершенно другое. 0:05:58.450,0:06:02.021 После того, как мы создали[br]эту технологию, 0:06:02.021,0:06:03.723 мы сделали её код доступным онлайн, 0:06:03.723,0:06:06.269 чтобы его могли использовать другие люди. 0:06:08.005,0:06:09.809 Его очень просто использовать. 0:06:09.809,0:06:11.853 Он может обрабатывать ваши видео. 0:06:11.853,0:06:15.357 Наши коллеги из Quantum Research[br]даже создали этот отличный веб-сайт, 0:06:15.357,0:06:18.126 где вы можете загружать свои видео[br]и обрабатывать их онлайн, 0:06:18.126,0:06:21.603 и вам необязательно уметь[br]программировать, 0:06:21.603,0:06:24.509 чтобы экспериментировать[br]с новым микроскопом. 0:06:24.509,0:06:26.941 Я хочу показать вам пару примеров того, 0:06:26.941,0:06:28.919 что сделали другие люди. 0:06:32.363,0:06:37.259 Это видео пользователя YouTube[br]с ником Tamez85. 0:06:37.259,0:06:38.807 Я не знаю, кто это, 0:06:38.807,0:06:41.105 но он или она использовали наш код, 0:06:41.105,0:06:44.130 чтобы увеличить мелкие движения[br]живота во время беременности. 0:06:44.933,0:06:46.420 Выглядит жутковато. 0:06:46.420,0:06:48.818 (Смех) 0:06:48.818,0:06:52.782 Люди увеличивали пульсацию вен на руках. 0:06:53.532,0:06:56.699 И раз уж без морских свинок[br]не бывает науки, 0:06:57.357,0:07:00.454 вот вам морская свинка по кличке Тиффани, 0:07:00.454,0:07:04.007 и как утверждает этот пользователь[br]YouTube — это первый грызун на планете, 0:07:04.007,0:07:05.780 которого увеличили методом изменений. 0:07:06.604,0:07:08.811 Вы можете создавать[br]произведения искусства. 0:07:08.811,0:07:12.123 Это видео было прислано мне студенткой[br]с отделения дизайна Йеля. 0:07:12.123,0:07:14.516 Она хотела увидеть,[br]есть ли какие-то различия 0:07:14.516,0:07:16.072 в движениях её сокурсников. 0:07:16.072,0:07:20.361 Она засняла всех их, стоящих спокойно,[br]а потом увеличила движения. 0:07:20.361,0:07:23.457 Это как ожившие фотографии. 0:07:23.714,0:07:26.077 Во всех этих материалах хорошо то, 0:07:26.077,0:07:28.315 что мы не имеем никакого к ним отношения. 0:07:28.315,0:07:32.165 Мы просто дали новый инструмент,[br]новый способ взглянуть на наш мир, 0:07:32.165,0:07:36.683 и люди нашли другие новые, интересные,[br]творческие пути его использования. 0:07:37.735,0:07:39.620 Но мы не остановились на этом. 0:07:40.943,0:07:44.597 Этот инструмент не только позволяет нам[br]по-новому взглянуть на мир, 0:07:44.597,0:07:47.034 но и переопределяет то,[br]что мы можем, 0:07:47.034,0:07:50.232 расширяя границы возможностей[br]наших фотоаппаратов. 0:07:50.232,0:07:52.611 И нам как учёным стало интересно, 0:07:52.611,0:07:56.299 при каких ещё физических явлениях[br]возникают эти мельчайшие движения, 0:07:56.299,0:07:59.252 которые мы теперь можем измерить[br]с помощью наших фотоаппаратов? 0:07:59.252,0:08:02.745 Одним из таких явлений, на котором мы[br]недавно сосредоточились, стал звук. 0:08:03.454,0:08:05.963 Все знают, что звук —[br]это разница в давлении воздуха, 0:08:05.963,0:08:08.134 что распространяется по воздуху. 0:08:08.134,0:08:11.857 Волны этого давления воздействуют[br]на предметы и заставляют их вибрировать, 0:08:11.857,0:08:14.519 таким образом мы слышим и записываем звук. 0:08:14.519,0:08:18.294 Но оказалось, что звук порождает[br]и видимые движения. 0:08:18.579,0:08:21.303 Мы эти движения не видим, 0:08:21.303,0:08:24.229 но их видит фотоаппарат[br]с правильной обработкой. 0:08:24.229,0:08:26.045 Вот два примера. 0:08:26.045,0:08:29.374 Это я демонстрирую свои выдающиеся[br]навыки пения. 0:08:30.845,0:08:33.602 (Поёт) 0:08:33.602,0:08:34.710 (Смех) 0:08:34.710,0:08:37.486 А здесь я вдвое ускорил съёмку[br]своего горла во время пения. 0:08:37.486,0:08:39.155 На этих кадрах вам мало что видно, 0:08:39.155,0:08:40.537 но при увеличении в 100 раз, 0:08:40.537,0:08:45.793 становятся видны все движения[br]и пульсации шеи, 0:08:45.793,0:08:49.103 связанные с издаванием звуков. 0:08:49.103,0:08:51.528 И этот звук записан в этом видео. 0:08:51.528,0:08:54.228 Мы знаем, что певцы могут разбить бокал, 0:08:54.228,0:08:56.274 если возьмут нужную ноту. 0:08:56.274,0:08:58.325 Здесь мы проигрываем ноту 0:08:58.325,0:09:00.849 с такой же частотой резонанса,[br]как у этого бокала, 0:09:00.849,0:09:03.125 через стоящие перед ним динамики. 0:09:03.125,0:09:07.568 Воспроизведя ноту[br]и увеличив движения в 250 раз, 0:09:07.568,0:09:10.789 мы ясно видим, как бокал вибрирует 0:09:10.789,0:09:13.623 и входит в резонанс с нотой. 0:09:14.132,0:09:16.545 Такое увидишь не каждый день. 0:09:16.545,0:09:19.408 Наша демонстрационная версия[br]установлена здесь же в холле, 0:09:19.408,0:09:21.300 и я призываю вас остановиться 0:09:21.300,0:09:24.347 и поэкспериментировать с этим[br]самостоятельно, увидеть всё вживую. 0:09:24.608,0:09:27.768 И это заставило нас задуматься.[br]У нас возникла одна безумная идея. 0:09:28.078,0:09:32.865 Можем ли мы обратить этот процесс[br]и восстановить звук по видео, 0:09:33.114,0:09:37.581 по анализу малых движений,[br]создаваемых звуковыми волнами в предметах, 0:09:37.581,0:09:41.898 и перевести их обратно в звук,[br]который их породил? 0:09:42.548,0:09:46.472 Так мы можем превращать обычные[br]предметы в микрофоны. 0:09:47.958,0:09:49.595 Именно это мы и сделали. 0:09:49.595,0:09:52.462 Вот на столе пустая упаковка от чипсов, 0:09:52.462,0:09:55.234 и чтобы превратить её в микрофон, 0:09:55.234,0:09:57.145 мы снимаем её на видеокамеру 0:09:57.145,0:10:00.914 и анализируем её мелкие вибрации,[br]возникшие из-за звуковой волны. 0:10:01.479,0:10:04.242 Вот то, что прозвучало в комнате. 0:10:04.242,0:10:07.114 (Музыка: «Mary Had a Little Lamb») 0:10:10.984,0:10:12.394 (Конец музыки) 0:10:12.484,0:10:15.426 А вот высокоскоростная съёмка[br]этой упаковки от чипсов. 0:10:15.426,0:10:16.528 Снова звучит музыка. 0:10:16.528,0:10:19.886 Вы никогда не смогли бы увидеть[br]что-то на этом видео 0:10:19.886,0:10:21.000 при простом просмотре, 0:10:21.000,0:10:23.962 но мы можем восстановить звук,[br]просто анализируя 0:10:23.962,0:10:26.273 снятые нами мелкие вибрации. 0:10:26.567,0:10:29.924 (Музыка: «Mary Had a Little Lamb») 0:10:43.014,0:10:44.524 (Конец музыки) 0:10:44.624,0:10:46.458 Я называю это... Спасибо. 0:10:46.458,0:10:49.328 (Аплодисменты) 0:10:53.834,0:10:56.140 Я называю это визуальным микрофоном. 0:10:56.140,0:10:59.251 По сути, мы извлекаем аудио сигнал[br]из видеосигнала. 0:10:59.251,0:11:02.435 И чтобы вы поняли масштаб[br]этих вибраций: 0:11:02.435,0:11:06.696 при достаточно громком звуке[br]эта упаковка 0:11:06.696,0:11:09.266 пошевелится меньше,[br]чем на микрометр. 0:11:09.807,0:11:12.485 Это одна тысячная миллиметра. 0:11:12.485,0:11:16.179 Настолько малы движения,[br]которые мы можем выявить, 0:11:16.179,0:11:19.282 просто наблюдая за тем,[br]как свет отражается от предметов, 0:11:19.282,0:11:21.704 и записав это на видео. 0:11:22.208,0:11:25.358 Можно извлечь звук и из других[br]предметов, например, растений. 0:11:25.706,0:11:28.563 (Музыка: «Mary Had a Little Lamb») 0:11:32.861,0:11:34.031 (Конец музыки) 0:11:34.073,0:11:36.456 И мы можем восстановить также речь. 0:11:36.456,0:11:38.817 Вот человек говорит в комнате. 0:11:38.817,0:11:43.632 Голос: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow, 0:11:43.632,0:11:47.570 and everywhere that Mary went,[br]that lamb was sure to go. 0:11:48.722,0:11:51.486 Майкл Рубинштейн: А вот звук речи,[br]восстановленный 0:11:51.486,0:11:54.220 из видео по той же упаковке от чипсов. 0:11:54.220,0:11:59.211 Голос: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow, 0:11:59.211,0:12:03.731 and everywhere that Mary went,[br]that lamb was sure to go. 0:12:04.352,0:12:06.907 МР: Мы использовали[br]«Mary had a little lamb», 0:12:06.907,0:12:09.252 потому что это первые слова, 0:12:09.252,0:12:13.053 которые Томас Эдисон записал[br]с помощью фонографа в 1877 году. 0:12:13.053,0:12:16.565 Это первое звукозаписывающее[br]устройство в истории. 0:12:16.565,0:12:19.842 Звуки в нём направляются на диафрагму, 0:12:19.842,0:12:24.270 в результате чего игла вибрирует,[br]записывая звук на оловянную фольгу, 0:12:24.270,0:12:26.565 обёрнутую вокруг цилиндра. 0:12:26.565,0:12:29.679 Вот демонстрация записи 0:12:29.679,0:12:32.446 и воспроизведения звука[br]на фонографе Эдисона. 0:12:33.549,0:12:36.487 (Видео) Голос: Testing,[br]testing, one two three. 0:12:36.487,0:12:39.654 Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow, 0:12:39.654,0:12:43.491 and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go. 0:12:43.491,0:12:46.014 Testing, testing, one two three. 0:12:46.014,0:12:50.103 Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow, 0:12:50.103,0:12:54.235 and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go. 0:12:56.339,0:12:59.081 МР: Сегодня, спустя 137 лет, 0:13:00.334,0:13:03.492 мы можем извлечь звук[br]такого же качества, 0:13:03.492,0:13:07.559 просто снимая на камеру вибрации предметов[br]под воздействием звука, 0:13:07.853,0:13:09.952 мы можем это, даже если камера 0:13:09.952,0:13:13.631 находится в 4,5 метрах от объекта[br]за звуконепроницаемым стеклом. 0:13:14.178,0:13:17.475 Вот звук, который мы смогли восстановить[br]в нашем случае. 0:13:17.475,0:13:22.282 Голос: Mary had a little lamb[br]whose fleece was white as snow, 0:13:22.282,0:13:26.993 and everywhere that Mary went,[br]the lamb was sure to go. 0:13:28.111,0:13:31.711 МР: Конечно, первая область применения,[br]которая приходит на ум — это слежка. 0:13:31.711,0:13:33.993 (Смех) 0:13:33.993,0:13:38.055 Но в действительности есть и другие[br]способы полезного применения. 0:13:38.095,0:13:41.196 Возможно, мы сможем[br]использовать это, например, 0:13:41.196,0:13:43.557 чтобы извлечь звук из космоса, 0:13:43.557,0:13:47.179 ведь звук не распространяется в космосе,[br]но распространяется свет. 0:13:47.179,0:13:49.525 Мы только начинаем исследовать 0:13:49.525,0:13:52.439 другие возможности применения[br]этой новой технологии. 0:13:52.439,0:13:55.528 Теперь мы можем наблюдать процессы,[br]о существовании которых знаем, 0:13:55.528,0:13:59.575 но которых мы до сих пор никогда[br]не могли увидеть собственными глазами. 0:14:00.677,0:14:01.917 Это наша команда. 0:14:01.917,0:14:04.767 Всё, что я показывал сегодня, —[br]результат сотрудничества 0:14:04.767,0:14:06.934 группы замечательных людей,[br]которых вы видите, 0:14:06.934,0:14:10.484 и я призываю вас и буду рад,[br]если вы зайдёте на наш сайт, 0:14:10.484,0:14:12.017 попробуете сами 0:14:12.017,0:14:15.263 и присоединитесь к нам в исследовании[br]мира микроскопических движений. 0:14:15.263,0:14:16.700 Спасибо. 0:14:16.700,0:14:18.726 (Аплодисменты)