En los últimos siglos, los microscopios han revolucionado nuestro mundo.
Nos han revelado un diminuto mundo de objetos, vidas y estructuras,
que son muy pequeños para verlos a simple vista.
Una enorme contribución a la ciencia y la tecnología.
Hoy quisiera presentarles un nuevo tipo de microscopio,
un microscopio de cambios.
No usa la óptica de un microscopio ordinario
para agrandar objetos pequeños,
sino una cámara de video y procesamiento de imágenes
para revelar cambios de color y movimientos
diminutos en personas y objetos,
cambios que serían imposibles de ver a simpe vista.
Nos permite ver nuestro mundo de una forma completamente nueva.
¿Qué quiero decir con cambios de color?
Nuestra piel, por ejemplo, cambia de color muy ligeramente,
cuando la sangre fluye por ella.
Ese cambio es increíblemente sutil,
por eso cuando ven a los demás,
cuando ven a la persona sentada junto a Uds.
no ven que su piel o su cara cambie de color.
Cuando vemos este video de Steve, nos parece una imagen estática.
Pero cuando lo vemos mediante nuestro nuevo microscopio especial
repentinamente vemos una imagen completamente diferente.
Lo que ven aquí son los leves cambios de color de la piel de Steve,
magnificados 100 veces para hacerlos visibles.
De hecho vemos el pulso humano.
Podemos ver la frecuencia del pulso de Steve,
y también cómo fluye la sangre en su cara.
Podemos hacer eso no sólo para ver el pulso
sino para recuperar el ritmo cardiaco y medirlo.
Y lo podemos hacer con cámaras comunes sin tocar a los pacientes.
Aquí vemos el pulso y ritmo cardiaco de un bebé recién nacido
a partir de un video que tomamos con una cámara DSLR común
y la medición obtenida del ritmo cardiaco
es tan precisa como la que se obtiene de un monitorio estándar de hospital
y ni siquiera tiene que ser un video grabado por nosotros.
En esencia podemos hacerlo con otros videos también.
Tomé una secuencia de "Batman inicia"
sólo para mostrar el pulso de Christian Bale.
(Risas)
Es de suponer que tiene maquillaje,
la luz aquí lo dificulta;
aun así, del video, pudimos extraer su pulso
y se muestra bastante bien.
¿Cómo lo hacemos?
Analizamos los cambios de luz que se registran
en cada pixel del video en el tiempo
y luego empalmamos esos cambios.
Los magnificamos para poder verlos.
El truco es que esas señales,
esos cambios que buscamos son en extremo sutiles,
por eso debemos ser cuidadosos al separarlos.
del ruido que siempre hay en los videos.
Así que usamos técnicas de procesamiento ingeniosas
para obtener mediciones precisas del color de cada pixel en el video
y la forma como cambia el color con el tiempo
para luego amplificar esos cambios.
Los agrandamos para crear videos realzados o magnificados,
que en efecto nos muestran esos cambios.
Pero resulta que podemos hacer eso no sólo para cambios leves de color,
sino también para movimientos leves,
y eso se debe a que la luz grabada por nuestras cámaras,
cambiará no sólo si el color del objeto cambia,
sino también cuando el objeto se mueve.
Esta es mi hija cuando tenía dos meses de edad.
Es un video que grabé hace tres años.
Como todo padre primerizo, queremos saber que nuestros bebés están bien,
que están respirando y que están vivos, claro está.
Así que también teníamos uno de esos monitores de bebé
para poder ver a mi hija cuando dormía.
Y esto es lo que verían con un monitor de bebé estándar.
Pueden ver al bebé durmiendo
y no hay mucha más información.
No hay mucho que podamos ver.
¿No sería mejor o más útil o más informativo
si en cambio pudiéramos ver esto?
Grabé estos movimientos y los magnifiqué 30 veces.
Y puedo ver claramente que mi hija
en efecto está viva y respirando.
(Risas)
Aquí tienen una comparación en paralelo
del video fuente, el video original,
en el que no hay mucho que podamos ver;
pero una vez magnificados, la respiración se hace más visible.
Y resulta que hay muchos fenómenos
que podemos revelar y magnificar con nuestro microscopio de movimiento.
Podemos ver cómo pulsan nuestras venas y arterias del cuerpo,
que nuestros ojos están en movimiento constante
en este movimiento tembloroso.
Y ese es de hecho mi ojo
y este video fue tomado justo después de que nació mi hija;
pueden ver que no había dormido mucho. (Risas)
Incluso si una persona está quieta,
hay mucha información que podemos extraer
sobre sus patrones de respiración, leves expresiones faciales.
Quizá pudiéramos usar esos movimientos
para que nos digan algo de nuestros pensamientos y emociones.
También podemos magnificar movimientos mecánicos diminutos
como las vibraciones en máquinas
que pueden servir para detectar problemas mecánicos
o ver cómo edificios y estructuras reaccionan con el viento o fuerzas.
Todas ellas son mediciones que hacemos de varias formas,
pero medir esos movimientos es una cosa
y en efecto verlos cuando ocurren
es algo totalmente diferente.
Desde que descubrimos esta nueva tecnología,
pusimos nuestro software a disposición en línea
para que otros puedan usarla y experimentar con ella.
Es muy sencilla de usar.
Puede funcionar con sus propios videos.
Nuestros colaboradores en Quantum Research
incluso crearon este sitio web
donde pueden subir sus videos y procesarlos en línea.
Así, aunque no tengan experiencia en programación,
pueden fácilmente experimentar con este nuevo microscopio.
Quisiera mostrarles un par de ejemplos
de lo que otros han hecho con él.
Este video lo hizo para YouTube, el usuario Tamez85,
a quien no conozco,
pero él o ella usó nuestro código
para magnificar los leves movimientos del vientre durante el embarazo.
Es un poco escalofriante.
(Risas)
La gente lo ha usado para magnificar las venas de sus manos.
No es ciencia real a menos de que usen conejillos de indias
y aparentemente este conejillo de indias se llama Tiffany.
Y este usuario de YouTube afirma que es el primer roedor
del planeta cuyo movimiento ha sido magnificado.
También pueden hacer arte.
Este video me lo envió una estudiante de diseño de Yale.
Quiso ver si había diferencias
en los movimientos de sus compañeros de clase.
Les pidió que estuvieran quietos y luego magnificó sus movimientos.
Es como ver fotos fijas que toman vida.
Lo agradable de todos estos ejemplos
es que no tenemos nada que ver con ellos.
Sólo ofrecimos una nueva herramienta, una forma nueva de ver el mundo
y la gente encuentra formas nuevas, creativas e interesantes de usarla.
Pero no nos quedamos ahí.
Esta herramienta no sólo nos permite ver el mundo de una nueva manera
también redefine lo que podemos hacer
y estrecha los límites de lo que podemos hacer con nuestras cámaras.
Como científicos nos empezamos a preguntar,
¿qué otros fenómenos físicos producen movimientos diminutos
que podamos ahora medir con nuestras cámaras?
Uno de esos fenómenos al que nos enfocamos es el sonido.
El sonido, como sabemos, es en esencia
cambios en la presión de aire que viaja por el aire.
Esas ondas de presión golpean objetos y crean diminutas vibraciones
que es como escuchamos y grabamos el sonido.
Pero resulta que el sonido también produce movimientos visuales
que no son visibles para nosotros,
pero sí para una cámara con el procesamiento correcto.
He aquí dos ejemplos.
Aquí estoy demostrando mis aptitudes de canto.
(Cantando)
(Risas)
Tomé un video en alta velocidad de mi garganta mientras tarareaba.
Si miran fijamente el video
no hay mucho que puedan ver,
pero al magnificarlo 100 veces, vemos los movimientos
y ondulaciones involucrados del cuello al producir sonido.
Esa señal está ahí en el video.
También sabemos que los cantantes pueden romper una copa de vino,
si dan la nota correcta.
Aquí tocaremos una nota
en la frecuencia de resonancia de esta copa
con un parlante a un lado.
Tocamos la nota y magnificamos el movimiento 250 veces.
Podemos ver claramente cómo vibra la copa
y resuena en respuesta al sonido.
No es algo que se suela ver a diario.
Instalamos una demo justo afuera,
así que los animo a que pasen,
que jueguen Uds. mismos para que lo vean en vivo.
Pero esto nos hizo reflexionar en una idea loca.
¿Podemos invertir este proceso y recuperar sonido del video
analizando las diminutas vibraciones que las ondas sonoras crean en objetos
y convertirlos de vuelta en los sonidos que los produjeron?
De esta forma podemos convertir objetos cotidianos en micrófonos.
Y eso hicimos exactamente.
Esta es una bolsa vacía de papas sobre una mesa
y convertiremos esta bolsa de papas en un micrófono
filmándola con una cámara de video
y analizando los leves movimientos que las ondas sonoras hacen.
Este es el sonido que tocamos.
(Música: "María tenía un corderito")
Este es un video a alta velocidad grabado de esa bolsa de papas.
Otra vez, está tocando.
No hay forma de que puedan ver que suceda algo en ese video
con sólo mirarlo,
pero este es el sonido que pudimos recuperar analizando
los leves movimientos del video.
(Música: "María tenía un corderito")
Le llamo... gracias.
(Aplausos)
Le llamo el micrófono visual.
De hecho extraemos señales de audio de las señales de video.
Sólo para darles un sentido de la escala del movimiento,
un sonido fuerte hará que esa bolsa de papas
se mueva menos de un micrómetro,
esto es una milésima de un milímetro.
Así de pequeños son los movimientos que ahora podemos sacar
con tan solo observar los rebotes de luz en los objetos
que grabamos con nuestras cámaras.
Podemos recuperar sonidos de otros objetos como plantas.
(Música: "María tenía un corderito")
Lo mismo que el habla.
Esta es una persona hablando.
Voz: María tenía un corderito cuya lana era blanca como la nieve
y adonde fuera María, el corderito seguro la seguía.
Michael Rubinstein: Y aquí tienen esa alocución recuperada
de este video con la misma bolsa de papas.
Voz: María tenía un corderito, cuya lana era blanca como la nieve
y adonde fuera María, el corderito seguro la seguía.
MR: Usamos "María tenía un corderito",
porque se dice que esas fueron las primeras palabras
que Tomás Edison dijo con su fonógrafo en 1877.
Ese fue uno de los primeros dispositivos de grabación de sonido de la historia.
Básicamente dirige el sonido a un diafragma,
que hace vibrar una aguja que graba el sonido en papel estaño
enrollado en un cilindro.
Esta es una demostración de grabación
y reproducción de sonido con el fonógrafo de Edison.
(Video) Voz: Probando, probando, uno, dos tres.
María tenía un corderito cuya lana era blanca como la nieve
y adonde fuera María, el corderito seguro la seguía.
Probando, probando, uno, dos tres.
María tenía un corderito cuya lana era blanca como la nieve
y adonde fuera María, el corderito seguro la seguía.
MR: Y ahora, 137 años después,
podemos obtener sonido con una calidad bastante similar
tan solo mirando objetos que vibran con el sonido usando cámaras
e incluso podemos hacerlo con la cámara
a casi 5 metros del objeto detrás de un vidrio insonorizado.
Este es el sonido que pudimos recuperar en este caso.
Voz: María tenía un corderito cuya lana era blanca como la nieve
y adonde fuera María, el corderito seguro la seguía.
MR: Claro está que la vigilancia es la primera aplicación que imaginamos.
(Risas)
Pero quizá también sería útil para otras cosas.
Quizá en el futuro, podamos usarlo por ejemplo,
para recuperar sonido del espacio
porque el sonido no puede viajar en el espacio, pero sí la luz.
Apenas estamos explorando
otros posibles usos para esta nueva tecnología.
Nos permite ver procesos físicos que conocemos,
pero que nunca hemos podido verlos con nuestros propios ojos hasta ahora.
Este es nuestro equipo.
Todo lo mostrado hoy es resultado de una colaboración
con este grandioso equipo de gente que ven aquí.
Son bienvenidos a visitar nuestro sitio web
para que los prueben Uds. mismos
y exploren con nosotros este mundo de movimientos diminutos.
Gracias.
(Aplausos)