Veliki svet malih pokreta | Majkl Rubinštajn (Michael Rubinstein) | TEDxYouth@BeaconStreet

Ovaj govor održan je na lokalnom TEDx događaju, nezavisno od TED konferencija.

Upoznajte se sa "mikroskopom za pokrete", alatom za obradu video snimaka koji pojačava malene promene u pokretima i boji koje je nemoguće videti golim okom. Istraživač video zapisa Majkl Rubinštajn nam pušta neverovatan snimak za snimkom i pokazuje kako ova tehnologija može da prati nečiji puls uz prosto pojačavanje pokreta iz zvučnih talasa koji se odbijaju od kesice čipsa. Zapanjujuće i zlobne implikacije ove tehnologije morate videti da biste u njih poverovali.

Tokom proteklih nekoliko vekova
mikroskopi su preokrenuli naš svet.

Otkrili su nam taj mali svet predmeta,
života i struktura

koji su isuviše mali
da bismo ih mogli videti golim okom.

Dali su ogroman doprinos
nauci i tehnologiji.

Danas bih voleo da vam predstavim
novi tip mikroskopa,

mikroskop za promene.

Njemu ne treba optika
kao redovnom mikroskopu

da male objekte učini većim,

nego koristi video kameru
i procesor slika

kako bi nam otkrio one najmanje pokrete
i promene u boji predmeta i ljudi,

promene koje je nemoguće videti
golim okom.

Tako nam dopušta da vidimo naš svet
na sasvim novi način.

No, šta ja mislim pod promenom boja?

Naša koža, na primer, neznatno menja boju

kada krv teče pod njom.

Ta promena je izuzetno suptilna,

i zato kada gledate ljude,

kada pogledate osobu koja sedi pored vas,

ne vidite kako se boje menjaju
na njihovoj koži ili na licu.

Kada pogledate ovaj snimak sa Stivom,
primetićete da deluje kao statična slika,

ali kada pogledamo ovaj video snimljen
našim novim, specijalnim mikroskopom,

odjednom primećujemo sasvim novu sliku.

Ono što vidite ovde su male promene
u boji Stivove kože,

uvećane 100 puta kako bi postale vidljive.

Mi zapravo možemo da vidimo ljudski puls.

Možemo videti
koliko brzo kuca Stivovo srce

ali možemo takođe videti i kako krv
zapravo teče u njegovom licu.

I to možemo uraditi
ne samo da bismo prikazali puls,

već da bismo, pored toga, videli

i izmerili otkucaje svog srca.

I to možemo učiniti običnim kamerama,
bez dodirivanja pacijenta.

Ovde vidite puls i brzinu otkucaja srca
koje smo zabeležili kod novorođene bebe

u videu koji smo snimili
klasičnom DSLR kamerom,

a brzina otkucaja srca koju smo dobili

istovetna je onoj koju bi izmerio
standardni monitor u bolnici.

A to zapravo ne mora da bude
video koji smo mi snimili.

Mi to možemo raditi i sa drugim snimcima.

Zato sam uzeo klip iz filma
"Betmen počinje"

da vam pokažem puls Kristijana Bejla.

(Smeh)

I znate, pošto je on
verovatno našminkan,

osvetljenje je ovde pravi izazov,

ali svejedno, iz ovog videa ipak možemo
izdvojiti njegov puls

i pokazati ga prilično uspešno.

Pa, kako to uopšte radimo?

Mi, zapravo, analiziramo promene svetla

koje se snimaju u svakom pikselu
snimka tokom vremena,

I onda naglasimo te promene.

Uvećamo ih tako da ih možemo videti.

Najteži deo je to što su ti signali,

te promene koje mi tražimo,
neverovatno suptilne,

pa moramo da budemo jako oprezni
dok ih razdvajamo

od smetnji iz svih tih snimaka.

Zato koristimo vrlo pametne tehnike
u preradi slika

kako bismo dobili najtačniju meru boje
svakog piksela u videu

i načina na koji se boja vremenom menja,

i tek onda mi pojačamo te promene.

Uvećavamo ih kako bismo dobili
te unapređene ili uvećane snimke

koji zapravo pokazuju sve te promene.

Ali, ispostavilo se da tako ne pokazujemo
samo promene u boji

već i u malim pokretima,

jer se svetlo snimljeno našim kamerama

neće promeniti
samo ako se boja objekta menja,

već i kada se objekat pokreće.

Ovo je moja ćerka kada je imala
oko dva meseca.

Ovaj video sam napravio pre tri godine.

Kao novi roditelji, želimo da budemo
sigurni da su naša deca zdrava,

da dišu, da su živa, naravno.

Pa sam i ja nabavio jedan bebi monitor

da bih mogao da gledam svoju ćerku
dok spava.

Ovo je otprilike ono što vidite
preko standardnog bebi monitora.

Možete videti bebu kako spava,

ali nema nekih daljih informacija.

Ne možemo da vidimo puno toga.

Zar ne bi bilo bolje,
ili informativnije, ili korisnije,

kada bismo mogli da vidimo ovakvu sliku.

Zato sam ovde izdvojio pokrete
i uveličao ih 30 puta

i tek tada sam jasno video
da je moja ćerka

zaista živa i da diše.

(Smeh)

Uporedite ova dva snimka.

Dakle, u izvornom, originalnom videu,

nema puno toga da se vidi,

ali tek kada uvećamo pokrete,
disanje postaje lako vidljivo.

Na kraju se ispostavilo
da ima puno pojava

koje možemo otkriti i uvećati
sa našim novim mikroskopom za pokrete.

Možemo videti kako vene i arterije
pulsiraju u našim telima.

Možemo videti kako se naše oči
konstantno kreću

uz ovo drhtanje.

Ovo je zapravo moje oko,

i ovaj video je snimljen taman posle
rođenja moje ćerke,

pa možete videti da nisam dovoljno spavao.
(Smeh)

Čak i kada osoba sedi mirno,

ima puno informacija koje možemo dobiti

o načinu njenog disanja i izrazima lica.

Možda te pokrete možemo iskoristiti

da saznamo nešto
o našim mislima i emocijama.

Možemo takođe
uvećati i male mehaničke pokrete,

poput vibracija u motorima,

što može pomoći inžinjerima
pri utvrđivanju mašinskih problema,

a možemo videti kako se zgrade i građevine
njišu na vetru i kako reaguju na silu.

Sve su to stvari koje naše društvo zna
da izmeri na različite načine,

ali meriti te pokrete je jedna stvar,

zbilja videti kako se ti pokreti prave

je nešto potpuno drugačije.

Otkad smo otkrili ovu novu tehnologiju,
postavili smo naš kod

na internet da bi i drugi mogli

da ga koriste i eksperimentišu sa njim.

Vrlo je jednostavan.

Funkcioniše i na vašim privatnim snimcima.

Naši saradnici iz "Quanta Research"
napravili su ovaj sjajan sajt

gde možete postaviti svoje snimke
i preraditi ih onlajn.

Pa čak i ako nemate nikakvog iskustva
iz informatike i programiranja,

vrlo lako možete eksperimentisati
sa ovim novim mikroskopom.

I voleo bih da vam pokažem
nekoliko primera

onoga šta su drugi napravili sa tim.

Dakle, ovaj video je napravio
YouTube korisnik zvani Tamez85.

Ja ne znam ko je taj korisnik,

ali on, ili ona, uzeo je naš kod

i povećao sitne pokrete
u stomaku tokom trudnoće

Pomalo je jezivo.

(Smeh)

Ljudi su njime uvećavali pulsiranje
vena u njihovim rukama.

Ipak, znate da se ne radi o pravoj nauci
ako ne koristite zamorčad,

a ovo zamorče se očito zove Tifani,

a ovaj korisnik na Jutjubu tvrdi
da je ona prvi glodar na Zemlji

čiji su pokreti ovako uvećani.

Ovako možete praviti i umetnička dela.

Ovaj video mi je poslala
studentkinja dizajna sa Jejla.

Želela je da vidi ima li razlike u tome

kako se kreću njene kolege.

Svima im je naredila da stoje mirno
i onda uvećala njihove pokrete.

To je kao da gledate
kako mrtva priroda oživljava.

Lepa stvar u vezi
sa svim ovim eksperimentima

je to što mi nismo imali ništa sa njima.

Samo smo obezbedili ovu novu alatku,
nov način gledanja na svet,

a onda su drugi ljudi našli interesantne,
nove i kreativne načine da ga upotrebe.

Ali, nismo tu stali.

Ova alatka ne samo da nam je dozvolila
da gledamo svet novim očima,

nego je redefinisala ono što mi radimo

i pogurala granice onoga što možemo
da učinimo sa našim kamerama.

Kao naučnici počeli smo da se pitamo,

koje druge fizičke pojave
stvaraju sitne pokrete

koje sada možemo izmeriti
našim novim kamerama?

Jedna takva pojava
na koju smo se nedavno fokusirali je zvuk.

Kao što svi znamo,
zvuk zapravo predstavlja promene

u vazdušnom pritisku
koje putuju kroz vazduh.

Ti talasi pritiska udaraju o objekte
i stvaraju male vibracije u njima,

i tako mi čujemo i snimamo zvuk.

No, ispostavilo se da zvuk uz to
stvara i vizuelne pokrete.

Ti pokreti su nama nevidljivi,

ali ih naša kamera vidi
kada se dobro podesi.

Evo vam dva primera.

Ovde ja demonstriram
svoje sjane glasovne sposobnosti.

(Pevanje)

(Smeh)

Dok sam tako brujao,
snimio sam ubrzani video svog grla.

Opet, ako pažljivo pogledate video,

neće biti puno toga
što ćete moći da vidite,

ali kada uvećamo pokrete 100 puta,
možemo videti sve pokrete i talase

koji učestvuju
u stvaranju zvuka u mom vratu.

Taj signal je tu u tom snimku.

Takođe znamo da pevači
mogu da razbiju čašu za vino

ako pogode pravu notu.

Pa hajde da odsviramo notu

koja je u rezonantnoj frekvenciji te čaše

na zvučniku koji se nalazi pored nje.

Kada odsviramo tu notu
i uvećamo pokrete 250 puta,

sasvim jasno ćemo videti kako čaša vibrira

i rezonira u odgovoru na zvuk.

To nije nešto što viđate svakog dana.

Zapravo imamo
postavljenu demonstraciju tu

pa vam preporučujem da svratite

i poigrate se s time, da zapravo
vidite to kako se dešava uživo.

Ali ovo nas je nateralo da razmislimo.
Dalo nam je ludačku ideju.

Možemo li zapravo da obrnemo ovaj proces
i izdvojimo zvuk iz snimka

analizom malih vibracija
koje zvučni talasi stvaraju u predmetima

i da ih na kraju konvertujemo
natrag u zvuk koji ih je stvorio?

Ovako sasvim obične predmete
možemo pretvoriti u mikrofone.

I to je upravo ono što smo uradili.

Dakle, ovo je prazna kesica čipsa
koja se nalazi na stolu

i mi ćemo da pretvorimo
tu kesicu čipsa u mikrofon

tako što ćemo je usnimiti kamerom

i analizirati male pokrete
koje zvučni talasi stvaraju u njoj.

Ovo je zvuk koji smo pustili u toj sobi.

(Muzika: „Meri je imala malo jagnje“)

A ovo je taj ubrzani video
kesice čipsa koji smo snimili.

Evo ga opet.

Nema šanse da primetite
da se išta dešava u tom snimku

dok ga posmatrate,

ali evo zvuka kojeg smo uspeli
da izdvojimo analizom

malih pokreta u tom istom snimku.

(Muzika: „Meri je imala malo jagnje“)

Ja to zovem - hvala vam.

(Aplauz)

Ja to zovem vizuelnim mikrofonom.

Mi smo, u suštini,
izdvojili audio signale iz video signala.

Samo da dobijete uvid u to
o kakvom se nivou pokreta ovde radi,

od prilično glasnog zvuka, kesica čipsa

će se pomeriti manje od mikrometra.

To je hiljaditi deo milimetra.

Toliko su mali pokreti
koje sada možemo da uočimo

posmatranjem toga kako se svetlo
odbija o predmet,

što su uspele da zabeleže naše kamere.

Možemo da izdvojimo zvuk
iz drugih objekata poput biljaka.

(Muzika: " Meri je imala malo jagnje")

A možemo da izdvojimo i govor.

Evo jedne osobe koja govori u prostoriji.

Glas: „Meri je imala malo jagnje
runa belog kao sneg,

i svuda gde je Meri išla,
jagnje je moralo za njom“

Majkl Rubinštajn: Opet ću vam pustiti
isti govor, ali ovaj put

izdvojen iz istog onog snimka
sa kesicom čipsa.

Glas: „Meri je imala malo jagnje
runa belog kao sneg,

i svuda gde je Meri išla,
jagnje je moralo za njom“

MR: Uzeli smo pesmu
„Meri je imala malo jagnje“

zato što se veruje da su to prve reči

koje je Tomas Edison izgovorio
u svoj fonograf 1877. godine.

To je bio jedan od prvih aparata
za snimanje zvuka u istoriji.

On je u osnovi upućivao zvukove
na dijafragmu

koja je vibrirala iglu, a ova je zapravo
urezivala zvuk na list kalaja

omotan oko cilindra.

Evo demonstracije snimka

i ponovnog puštanja zvuka
sa Edisonovog fonografa.

(Video) Glas: „Test, test, jedan dva tri.

Meri je imala malo jagnje
runa belog kao sneg,

I svuda gde je Meri išla,
jagnje je moralo za njom.

Test, test, jedan dva tri.

Meri je imala malo jagnje
runa belog kao sneg,

I svuda gde je Meri išla,
jagnje je moralo za njom“

MR: I sada, 137 godina kasnije,

u mogućnosti smo da dobijemo zvuk
prilično sličnog kvaliteta

i to samo kada posmatramo kamerom
kako predmeti vibriraju od zvuka,

a to možemo postići
čak i kada kamera stoji

na 4,5 metra od objekta
iza zvučno izolovanog stakla.

Dakle, ovo je zvuk koji smo uspeli
da izdvojimo u ovom slučaju.

Glas: „Meri je imala malo jagnje
runa belog kao sneg,

I svuda gde je Meri išla,
jagnje je moralo za njom“

MR: Naravno, nadzor
će vam verovatno prvo pasti na pamet.

(Smeh)

Ali to može biti korisno
i za neke druge stvari.

Možda ćemo u budućnosti
moći to da iskoristimo, na primer,

za izdvajanje zvukova iz svemira,

jer zvuk ne može da putuje svemirom,
ali svetlost može.

Tek smo počeli da istražujemo

druge potencijalne upotrebe
ove tehnologije.

Omogućava da vidimo fizičke procese
za koje znamo da postoje,

ali koje do sada nismo mogli
da vidimo sopstvenim očima.

Ovo je naš tim.

Sve što sam vam pokazao danas
je rezultat saradnje

fantastičnih ljudi koje vidite ovde,

i ohrabrujem vas i pozivam vas
da posetite naš sajt,

da ga sami isprobate,

i priključite nam se u istraživanju
ovog sveta malih pokreta.

Hvala vam.

(Aplauz)