YouTube

Got a YouTube account?

New: enable viewer-created translations and captions on your YouTube channel!

Dutch subtitles

← Een grote wereld van kleine bewegingen | Michael Rubinstein | TEDxYouth@BeaconStreet

Get Embed Code
12 Languages

Showing Revision 10 created 06/17/2015 by Axel Saffran.

  1. In de afgelopen eeuwen hebben microscopen
    onze wereld grondig veranderd.
  2. Ze toonden ons een minuscule wereld
    van objecten, leven en structuren,
  3. te klein om te zien met het blote oog.
  4. Ze dragen enorm bij
    aan de wetenschap en technologie.
  5. Vandaag wil ik jullie laten kennismaken
    met een nieuw type microscoop,
  6. een microscoop voor veranderingen.
  7. Hij gebruikt geen optiek
    als een gewone microscoop
  8. om kleine objecten groter te maken,
  9. maar in plaats daarvan maakt hij gebruik
    van een videocamera en beeldverwerking
  10. om ons de kleinste bewegingen
    en kleurveranderingen
  11. in objecten en personen te tonen,
  12. veranderingen die onmogelijk
    met het blote oog te zien zijn.
  13. Hij toont ons de wereld
    op een geheel nieuwe manier.
  14. Wat versta ik onder kleurverandering?
  15. Onze huid verandert bijvoorbeeld
    zeer licht van kleur
  16. wanneer het bloed er door stroomt.
  17. Die verandering is ongelooflijk subtiel.
  18. Daarom zie je bij andere mensen,
  19. bijvoorbeeld de persoon
    die naast je zit,
  20. hun huid of gezicht
    niet van kleur veranderen.
  21. Op deze video van Steve
    lijkt het beeld statisch,
  22. maar met onze nieuwe, speciale microscoop
  23. zien we ineens een heel ander beeld.
  24. Je ziet hier kleine veranderingen
    in de kleur van Steve's huid,
  25. 100X vergroot zodat ze zichtbaar worden.
  26. We zien eigenlijk zijn polsslag.
  27. We kunnen zien
    hoe snel Steve's hart klopt,
  28. maar we kunnen ook zien
    hoe het bloed in zijn gezicht stroomt.
  29. Zo kunnen we niet alleen
    de polsslag visualiseren,
  30. maar ook onze hartslag registreren
  31. en meten.
  32. Dat gaat met gewone camera's
    en zonder de patiënten aan te raken.
  33. Hier maten we de pols en hartslag
    van een neonataal kindje
  34. uit een video die we maakten
    met een gewone DSLR camera,
  35. en de hartslagmeting is zo nauwkeurig
  36. als die van een een standaard-monitor
    in een ziekenhuis.
  37. Het is niet eens nodig
    dat we de video zelf opnemen.
  38. Het kan in wezen ook met andere video's.
  39. Hier een korte clip van "Batman Begins",
  40. gewoon om Christian Bale's
    pols te laten zien.
  41. (Gelach)
  42. Vermoedelijk draagt hij ook nog make-up
  43. en de verlichting hier is een probleem,
  44. maar toch kunnen we
    zijn polsslag registreren.
  45. en hem heel goed laten zien.
  46. Hoe doen we dat nu?
  47. We analyseren de tijdsveranderingen
    in het opgenomen licht
  48. van elke pixel in de video,
  49. en dan versterken we die veranderingen.
  50. Wij maken ze groter,
    zodat we ze kunnen zien.
  51. Het lastige is dat die signalen,
  52. de wijzigingen uiterst subtiel zijn,
  53. dus moeten we ze
    heel zorgvuldig onderscheiden
  54. van de ruis in de video.
  55. Daarvoor gebruiken we een aantal
    slimme beeldverwerkingstechnieken
  56. om de kleur van elke pixel in de video
    zeer nauwkeurig te meten,
  57. en hoe die kleur verandert in de tijd.
  58. En dan versterken we die veranderingen.
  59. Wij maken ze groter om geïntensiveerde
    of versterkte video's te maken,
  60. die ons die wijzigingen tonen.
  61. Maar we kunnen niet alleen
    kleine kleurveranderingen laten zien,
  62. maar ook kleine bewegingen,
  63. omdat het licht dat in onze camera's
    wordt opgenomen
  64. niet alleen verandert als de kleur
    van het object verandert,
  65. maar ook als het object beweegt.
  66. Dit is mijn dochter
    toen ze ongeveer twee maanden oud was.
  67. Het is een video die ik ongeveer
    drie jaar geleden heb opgenomen.
  68. Als nieuwe ouders willen we allemaal
    ervoor zorgen dat onze baby's gezond zijn,
  69. dat ze ademen, dat ze leven.
  70. Met een babymonitor
  71. kon ik mijn dochter bekijken
    terwijl ze sliep.
  72. Dit zie je met een standaard babymonitor.
  73. Je kunt een slapende baby bekijken,
  74. maar dat is het dan zowat.
  75. Veel is er niet te zien.
  76. Zou het niet beter,
    informatiever of nuttiger zijn,
  77. als we in plaats daarvan
    dit konden zien.
  78. Ik vergrootte de bewegingen 30 keer,
  79. en kon toen duidelijk zien
  80. dat mijn dochter leefde en ademde.
  81. (Gelach)
  82. Hier zie je het naast elkaar.
  83. Op de bronvideo, de originele video,
  84. is inderdaad niet veel te zien,
  85. maar na het vergroten wordt
    de ademhaling veel zichtbaarder.
  86. Het blijkt dat we nog veel
    andere verschijnselen
  87. kunnen onthullen en vergroten
    met onze nieuwe bewegingsmicroscoop.
  88. We kunnen zien hoe onze aders
    en slagaders pulseren in ons lichaam.
  89. We kunnen zien dat onze ogen
  90. voortdurend aan het wiebelen zijn.
  91. Dat is mijn oog.
  92. De video werd genomen
    vlak na de geboorte van mijn dochter.
  93. Je kunt zien dat ik niet
    aan veel slaap toekwam. (Gelach)
  94. Zelfs als iemand stil zit,
  95. kunnen we een hoop informatie registreren
  96. over zijn ademhaling,
    kleine gezichtsuitdrukkingen.
  97. Misschien kunnen we
    deze bewegingen gebruiken
  98. om ons iets te vertellen
    over onze gedachten en emoties.
  99. We kunnen ook kleine
    mechanische bewegingen overdrijven,
  100. zoals trillingen bij motoren.
  101. Die kunnen ingenieurs helpen
    bij het opsporen
  102. en diagnosticeren van machineproblemen...
  103. ...of zien hoe gebouwen en structuren
  104. zwaaien in de wind
    en reageren op krachten.
  105. Dat zijn allemaal dingen
    waarvan we al weten
  106. hoe we ze op verschillende manieren
    moeten meten.
  107. Het meten van deze bewegingen
    is echter één ding,
  108. het zien van die bewegingen
    terwijl ze gebeuren
  109. is heel iets anders.
  110. Na de ontdekking
    van deze nieuwe technologie,
  111. maakten we onze code online beschikbaar
  112. zodat anderen ze konden gebruiken
    en ermee experimenteren.
  113. Ze is zeer eenvoudig te gebruiken.
  114. Je kan werken aan je eigen video's.
  115. Onze medewerkers aan Quantum Research
    creëerden zelfs deze mooie website
  116. waar je je video's kunt uploaden
    en ze online verwerken.
  117. Zelfs als je geen ervaring hebt
    in informatica of programmeren,
  118. kun je nog steeds
    heel eenvoudig experimenteren
  119. met deze nieuwe microscoop.
  120. Ik wil graag nog
    een paar voorbeelden laten zien
  121. van wat anderen ermee hebben gedaan.
  122. Deze video werd gemaakt
    door YouTube-gebruiker Tamez85.
  123. Ik weet niet wie hij is,
  124. maar hij, of zij, gebruikt onze code
  125. om kleine buikbewegingen uit te vergroten
    tijdens de zwangerschap.
  126. Het is een beetje griezelig.
  127. (Gelach)
  128. Mensen gebruikten het om pulserende aders
    in hun handen te vergroten.
  129. En zonder proefdieren geen echte wetenschap.
  130. Deze cavia heet Tiffany,
  131. en deze YouTube-gebruiker beweert dat het
    het eerste knaagdier op Aarde is
  132. dat ‘bewegingsuitvergroot’ is.
  133. Je kan er ook kunst mee maken.
  134. Een designstudente aan Yale
    zond mij deze video door.
  135. Ze wilde zien of er enig verschil was
  136. in de manier waarop
    haar klasgenoten bewogen.
  137. Ze liet ze allemaal stilstaan
    en vergrootte dan hun bewegingen.
  138. Het is alsof je stilstaande foto's
    tot leven ziet komen.
  139. Het mooie met al die voorbeelden is
  140. dat wij er niets mee te maken hadden.
  141. Wij zorgden voor dit nieuwe instrument,
  142. een nieuwe manier
    om naar de wereld te kijken,
  143. en mensen vonden andere interessante,
  144. nieuwe en creatieve manieren
    om het te gebruiken.
  145. Maar dat is nog niet alles.
  146. Met deze tool kunnen we niet alleen
  147. op een nieuwe manier
    naar de wereld kijken.
  148. Hij herdefinieert ook wat we kunnen doen
  149. en verlegt de grenzen van wat
    we kunnen doen met camera's.
  150. Als wetenschappers vroegen we ons af
  151. welke andere vormen
    van fysische verschijnselen
  152. kleine bewegingen produceren
  153. die we met onze camera's kunnen meten.
  154. Een dergelijk fenomeen is geluid.
  155. Geluid is in principe een reeks
  156. bewegende luchtdrukveranderingen.
  157. Die drukgolven raken objecten
    en veroorzaken er kleine trillingen in,
  158. dat is hoe we horen en geluid opnemen.
  159. Maar het blijkt dat geluid
    ook visuele bewegingen produceert.
  160. Niet zichtbaar voor ons,
  161. maar wel voor een camera
    met de juiste beeldverwerking.
  162. Hier twee voorbeelden.
  163. Hier demonstreer ik
    mijn grote zangkwaliteiten.
  164. (Zang)
  165. (Gelach)
  166. Ik nam een high-speed video
    van mijn keel op terwijl ik neuriede.
  167. Op die video
  168. is niet te veel te zien,
  169. maar zodra we de bewegingen
    100X vergroten,
  170. kunnen we alle bewegingen
  171. en rimpelingen in de nek zien
    die betrokken zijn
  172. bij het produceren van het geluid.
  173. Dat signaal zit in die video.
  174. We weten ook dat zangers
    een wijnglas kunnen breken
  175. als ze de juiste noot zingen.
  176. Hier laten we een noot klinken
  177. met de resonantiefrequentie van dat glas
  178. door middel van een luidspreker ernaast.
  179. Zodra we deze noot spelen
    en de bewegingen 250X vergroten,
  180. kunnen we heel duidelijk zien
    hoe het glas trilt
  181. en resoneert.
  182. Geen alledaags gezicht.
  183. De demo staat buiten klaar,
  184. ga er eens kijken,
  185. en speel er zelf eens mee,
    dan zie je het live.
  186. Dit zette ons aan het denken.
    Het gaf ons dit gekke idee.
  187. Kunnen we dit proces omkeren
  188. en het geluid uit de video reconstrueren
  189. door het analyseren
    van de kleine trillingen
  190. die geluidsgolven creëren in objecten,
  191. en die terug omzetten naar de geluiden
    die ze zelf hebben geproduceerd.
  192. Zo kunnen we van alledaagse voorwerpen
    microfoons maken.
  193. Dat is precies wat we deden.
  194. Hier een lege zak chips op een tafel.
  195. Daar maken wij een microfoon van
  196. door hem te filmen met een videocamera
  197. en de kleine bewegingen die geluidsgolven
    erin creëren te analyseren.
  198. Hier is het geluid
    dat we speelden in de kamer.
  199. (Muziek: "Mary Had a Little Lamb")
  200. Deze high-speedvideo
    namen we op van die zak chips.
  201. De video speelt opnieuw,
  202. maar je ziet helemaal niets gebeuren
  203. door ernaar te kijken.
  204. Maar hier is het geluid
    dat we konden reconstrueren
  205. door de kleine bewegingen
    in die video te analyseren.
  206. (Muziek: "Mary Had a Little Lamb")
  207. Ik noem het -- dank je wel.
  208. (Applaus)
  209. Ik noem het de visuele microfoon.
  210. We halen audiosignalen uit videosignalen.
  211. Om jullie een idee van de omvang
    van de bewegingen hier te geven:
  212. een vrij hard geluid zal die zak chips
  213. minder dan één micrometer
    doen verplaatsen.
  214. Dat is één duizendste van een millimeter.
  215. Zo klein zijn de bewegingen
    die we nu kunnen registreren
  216. door te observeren
    hoe het licht weerkaatst op voorwerpen
  217. en wordt opgenomen door onze camera.
  218. We kunnen geluiden van andere objecten
    zoals planten opnemen.
  219. (Muziek: "Mary Had a Little Lamb")
  220. En ook spraak.
  221. Hier spreekt iemand in een kamer.
  222. Stem: Mary had een lammetje
    met een vacht wit als sneeuw,
  223. en overal waar Mary kwam
    was het lammetje erbij.
  224. Michael Rubinstein:
    Hier wordt dat geluid gereconstrueerd
  225. met die video van die zak chips.
  226. Stem met ruis: Mary had een lammetje
    met een vacht wit als sneeuw,
  227. en overal waar Mary kwam,
    ging het lammetje mee.
  228. MR: We gebruikten
    "Mary Had a Little Lamb"
  229. omdat het volgens de overlevering
    de eerste woorden waren
  230. die Thomas Edison sprak
    in zijn fonograaf in 1877.
  231. Het was een van de eerste apparaten
    voor geluidsopname in de geschiedenis.
  232. Het richtte geluiden op een diafragma
  233. dat een naald liet trillen
    die het geluid graveerde
  234. op aluminiumfolie rond een cilinder.
  235. Hier is een demonstratie
  236. van het opnemen en afspelen van geluid
    met Edisons fonograaf.
  237. (Video) Stem:
    Testen, testen, een twee drie.
  238. Mary had een lammetje
    met een vacht wit als sneeuw,
  239. en overal waar Mary kwam,
    ging het lammetje mee.
  240. Testen, testen, een twee drie.
  241. Mary had een lammetje
    met een vacht wit als sneeuw,
  242. en overal waar Mary kwam,
    ging het lammetje mee.
  243. MR: En nu, 137 jaar later,
  244. kunnen we geluid krijgen
    van vrijwel dezelfde kwaliteit
  245. door met camera's te kijken
    naar voorwerpen die trillen door geluid.
  246. We kunnen dat zelfs doen wanneer de camera
  247. op 15 meter afstand van het object
    achter geluiddicht glas staat.
  248. Dit is het geluid
    dat we zo konden reconstrueren.
  249. Mary had een lammetje
    met een vacht wit als sneeuw,
  250. en overal waar Mary kwam,
    ging het lammetje mee.
  251. MR: Bewaking is natuurlijk
    de eerste toepassing waaraan je denkt.
  252. (Gelach)
  253. Maar het zou ook voor andere dingen
    nuttig kunnen zijn.
  254. Misschien zullen we
    in de toekomst in staat zijn
  255. om het bijvoorbeeld te gebruiken
  256. om geluiden in de ruimte op te nemen.
  257. Geluid kan niet door luchtledige ruimte,
    maar licht wel.
  258. We zijn nog maar net begonnen
    andere mogelijke toepassingen
  259. voor deze nieuwe technologie
    te verkennen.
  260. Het laat ons fysische processen zien
    waarvan we weten dat ze er zijn
  261. maar die we tot nu toe nooit
    met onze eigen ogen konden zien.
  262. Dit is ons team.
  263. Alles wat jullie zojuist zagen,
    is het resultaat van een samenwerking
  264. met die fijne groep mensen hier.
  265. Ik nodig je uit op onze website,
  266. probeer het zelf eens uit,
  267. en verken samen met ons deze wereld
    van minuscule bewegingen.
  268. Dankjewel.
  269. (Applaus)