WEBVTT

00:00:01.544 --> 00:00:09.036
幾世紀以來，
顯微鏡對世界產生革命性的影響

00:00:09.036 --> 00:00:14.252
它為我們揭開了微小世界的
物體、生命和結構

00:00:14.252 --> 00:00:17.158
那些因為太過微小而沒有辦法用肉眼觀察

00:00:17.158 --> 00:00:20.177
對於科學和科技是個巨大的貢獻

00:00:20.177 --> 00:00:23.404
今天我想介紹大家一種新的顯微鏡

00:00:23.404 --> 00:00:25.982
一種觀察變化的顯微鏡

00:00:25.982 --> 00:00:28.884
不像一般顯微鏡使用光線

00:00:28.884 --> 00:00:30.881
放大微小的物體

00:00:30.881 --> 00:00:35.257
而是使用攝影機和圖像處理

00:00:35.257 --> 00:00:40.513
來讓我們看見
人與物的微小運動和顏色變化

00:00:40.513 --> 00:00:44.355
那些變化是我們沒有辦法用肉眼觀察的

00:00:44.355 --> 00:00:48.475
讓我們以全新的方式去看世界

NOTE Paragraph

00:00:48.475 --> 00:00:50.385
而我所說的顏色變化到底是甚麼?

00:00:50.385 --> 00:00:53.217
舉例來說:皮膚
我們的皮膚會產生極細微的顏色變化

00:00:53.217 --> 00:00:55.214
當我們的血液流過

00:00:55.214 --> 00:00:57.611
這個變化是極度細微的

00:00:57.611 --> 00:00:59.674
這也是為什麼當大家看向別人時

00:00:59.674 --> 00:01:01.925
當你看著坐在你身旁的人

00:01:01.925 --> 00:01:05.500
你不會看到他臉部皮膚的顏色變化

00:01:05.500 --> 00:01:09.860
當我們看到影片中的史蒂夫，
顯示出的是一張靜態的圖片

00:01:09.860 --> 00:01:13.720
但當我們以新的、特殊的顯微鏡

00:01:13.720 --> 00:01:16.320
突然間看見一個全然不同的影像

00:01:16.320 --> 00:01:19.968
這裡你們看見的是
史蒂夫臉部皮膚的微小顏色變化

00:01:19.996 --> 00:01:22.695
放大一百倍後

00:01:22.695 --> 00:01:24.254
變得肉眼可見

00:01:24.254 --> 00:01:25.762
我們可以真的看見

00:01:25.762 --> 00:01:27.690
人類的脈搏

00:01:27.690 --> 00:01:30.920
我們可以看見史蒂夫的心跳
是多麼的快速

00:01:30.920 --> 00:01:36.535
而且我們也看見
血液實際上如何流過他的臉部

00:01:36.544 --> 00:01:39.175
而且我們不只是將脈搏變得可見

00:01:39.175 --> 00:01:42.646
還能夠真的獲取我們的心跳

00:01:42.646 --> 00:01:44.439
和測量我們的心跳速率

00:01:44.439 --> 00:01:48.892
並且我們可以使用普通的鏡頭
而不需要觸碰病人

00:01:48.892 --> 00:01:50.684
因此在這裡你們可以看見

00:01:50.684 --> 00:01:54.556
得自新生嬰兒的脈搏和心跳速率

00:01:54.556 --> 00:01:57.390
透過我們攝自普通的數位單眼相機

00:01:57.390 --> 00:01:59.206
我們測量出心跳速率

00:01:59.206 --> 00:02:04.017
是與醫院中標準監測設備一樣準確的

00:02:04.017 --> 00:02:06.659
而且甚至不需要使用我們拍攝的影片

00:02:06.659 --> 00:02:09.654
我們可以實質上使用在其他人拍攝的影片

00:02:09.654 --> 00:02:13.555
因此我擷取了
"蝙蝠俠：開戰時刻"裡的一個片段

00:02:13.555 --> 00:02:15.459
來顯示克里斯汀·貝爾的脈搏

00:02:15.459 --> 00:02:17.281
(大笑)

00:02:17.281 --> 00:02:19.404
而你們知道，他大概有化妝

00:02:19.404 --> 00:02:21.357
這樣的明暗變化有點挑戰性

00:02:21.357 --> 00:02:24.308
但還是一樣，在這個影片
我們仍能夠取得他的脈搏

00:02:24.308 --> 00:02:26.326
而且還蠻明顯的

00:02:26.326 --> 00:02:28.246
然而我們到底是怎麼做到的?

00:02:28.246 --> 00:02:32.844
基本上，我們分析記錄到的光線變化

00:02:32.844 --> 00:02:35.115
每一個畫面中的像素

00:02:35.115 --> 00:02:36.913
然後我們處理這些變化

00:02:36.913 --> 00:02:39.075
我們放大這些變化讓它們可以被看見

00:02:39.075 --> 00:02:40.977
其中最難處理的是那些訊號

00:02:40.977 --> 00:02:43.910
那些我們想要尋找的變化，
是非常細微的

00:02:43.910 --> 00:02:46.689
所以當我們分離出變化時必須非常細心

00:02:46.689 --> 00:02:50.520
因為干擾會一直出現在影像中

00:02:50.520 --> 00:02:53.515
因此我們使用巧妙的圖像處理技巧

00:02:53.515 --> 00:02:57.509
自影像裡每個像素取得
非常精確的顏色辨識

00:02:57.509 --> 00:03:00.179
和隨著時間產生的顏色變化

00:03:00.179 --> 00:03:02.872
然後我們放大這些變化

00:03:02.872 --> 00:03:06.852
我們讓變化增大制出改進的影像
或是放大的影像

00:03:06.852 --> 00:03:09.024
而確實地向我們顯示出變化來

00:03:09.024 --> 00:03:13.262
[運動顯微鏡]
但後來我們不僅能展示微小的顏色變化

00:03:13.262 --> 00:03:15.503
還能表現出細微的動作

00:03:15.503 --> 00:03:19.079
那是因為我們鏡頭紀錄的光線

00:03:19.079 --> 00:03:21.889
不只有物體顏色上的變化

00:03:21.889 --> 00:03:24.257
還有物體的運動

00:03:24.257 --> 00:03:27.893
這是我女兒，當時兩個月大

00:03:27.893 --> 00:03:30.892
這是我三年前拍攝的影片

00:03:30.892 --> 00:03:34.100
而且像所有的新手父母親一樣，
我希望我們的小孩健康

00:03:34.100 --> 00:03:36.642
他們有沒有呼吸，還活著，想當然

00:03:36.642 --> 00:03:38.784
所以我也買了嬰兒監視器

00:03:38.784 --> 00:03:41.253
讓我能夠在我女兒睡覺時看見她

00:03:41.253 --> 00:03:44.780
一般嬰兒監視器拍到的
差不多就像這樣

00:03:44.780 --> 00:03:48.462
你知道的，你可以看到嬰兒的睡眠
但資訊顯現的不多

00:03:48.474 --> 00:03:50.078
我們能看見的不多

00:03:50.078 --> 00:03:52.902
如果換成這種觀看的視角

00:03:52.902 --> 00:03:55.892
更多的訊息、更有幫助會好很多

00:03:55.892 --> 00:04:02.248
所以我拍攝了這些動作並且放大30倍

00:04:02.248 --> 00:04:06.074
然後我可以清楚看見我的女兒
的確活著而且有呼吸

00:04:06.074 --> 00:04:08.327
(大笑)

NOTE Paragraph

00:04:08.327 --> 00:04:10.249
這裡並列的是比較圖

00:04:10.249 --> 00:04:12.732
在原始的影像裡

00:04:12.732 --> 00:04:14.368
並沒有太多可以觀察的

00:04:14.368 --> 00:04:18.075
而一旦經過我們放大動作，
呼吸變得更容易觀察

00:04:18.075 --> 00:04:20.145
而這表示，許多現象的出現

00:04:20.145 --> 00:04:23.768
透過新式運動顯微鏡我們可以找且放大

00:04:23.768 --> 00:04:28.332
我們可以觀察我們的動脈和靜脈
如何在我們身體裡脈動

00:04:28.332 --> 00:04:30.960
可以看見我們的眼睛是不斷的移動

00:04:30.960 --> 00:04:32.847
不穩定的擺動

00:04:32.847 --> 00:04:34.356
並且那實際上是我的眼睛

00:04:34.356 --> 00:04:37.421
再次，這個影片拍攝就在我女兒出生之後

00:04:37.421 --> 00:04:41.623
所以你看得出我那時候沒甚麼睡
(大笑)

00:04:41.623 --> 00:04:44.339
就算一個人坐著

00:04:44.339 --> 00:04:46.383
還是有許多的訊息我們能夠獲取

00:04:46.383 --> 00:04:49.912
他們呼吸的模式、細微的臉部表情

00:04:49.912 --> 00:04:51.537
說不定我們可以運用這些運動

00:04:51.537 --> 00:04:54.691
從而得知我們的想法或情緒

00:04:54.691 --> 00:04:57.946
我們可以放大細微的機械運動

00:04:57.946 --> 00:04:59.501
像是引擎的顫動

00:04:59.501 --> 00:05:03.193
這可以幫助工程師檢測和診斷出機械問題

00:05:03.193 --> 00:05:07.931
或是我們的大樓和建築物
在風吹、地震影響下的晃動

00:05:07.931 --> 00:05:12.512
在這個社會中知道
各種不同測量物體的方式

00:05:12.512 --> 00:05:14.965
但這種測量是另一回事

00:05:14.965 --> 00:05:17.241
真的看見這些運動的發生

00:05:17.241 --> 00:05:19.795
是完全不同的事情

00:05:19.795 --> 00:05:22.836
自我們發現這個新科技後

00:05:22.836 --> 00:05:26.789
我們就將編碼放在網路上
讓其他人能夠使用並測試它

00:05:26.789 --> 00:05:28.664
它是非常容易上手的

00:05:28.664 --> 00:05:30.708
它能夠運用在你的影片上

00:05:30.708 --> 00:05:33.901
我們量子研究的合作人
還架設了一個很好的網站

00:05:33.901 --> 00:05:36.579
可以讓你上傳影片和在網路上進行處理

00:05:36.579 --> 00:05:40.395
所以即使你沒有任何電腦科學
和寫軟體的經驗

00:05:40.395 --> 00:05:43.331
還是很容易就能測試新式顯微鏡

00:05:43.331 --> 00:05:45.735
並且在這裡我很樂意秀幾個例子給你們

00:05:45.735 --> 00:05:48.470
其他人如何去使用它

00:05:48.470 --> 00:05:53.787
而這是 YouTube 使用者
Tamez85 所做的影片

00:05:53.787 --> 00:05:55.250
我並不知道使用者是誰

00:05:55.250 --> 00:05:57.595
但他或她，使用了編碼

00:05:57.595 --> 00:06:01.310
放大懷孕中腹部的細微運動

00:06:01.310 --> 00:06:02.912
是有點詭異

00:06:02.912 --> 00:06:04.525
(大笑)

00:06:04.525 --> 00:06:09.486
有人使用它去放大手部的靜脈脈博

00:06:09.486 --> 00:06:13.268
你們也知道只有用天竺鼠測試過
才叫真的科學

00:06:13.268 --> 00:06:16.658
這隻天竺鼠叫做蒂芬妮

00:06:16.658 --> 00:06:19.607
這位YouTube使用者表示
這是世界上第一隻囓齒動物

00:06:19.607 --> 00:06:22.295
使用動作放大化

00:06:22.295 --> 00:06:24.483
你還可以加入藝術

00:06:24.483 --> 00:06:27.501
這個影片是一位
耶魯大學設計系的學生寄給我的

00:06:27.501 --> 00:06:31.108
她想要看到
她同學的移動方式是否有所差異

00:06:31.108 --> 00:06:35.369
她讓同學們都站直不動
然後放大他們的動作

00:06:35.369 --> 00:06:38.747
像把靜止的相片變得有生命

00:06:38.747 --> 00:06:41.180
而這些不錯的例子

00:06:41.180 --> 00:06:43.476
完全不是我們做出的

00:06:43.476 --> 00:06:47.330
我們只提供新工具，
一種新的方式去觀察世界

00:06:47.330 --> 00:06:52.462
然後有人發現一些
有趣、有創意的新方式去使用

NOTE Paragraph

00:06:52.462 --> 00:06:54.226
而我們沒有就停在這裡

00:06:54.226 --> 00:06:57.477
這個工具並非只讓我們用新的方式看世界

00:06:57.477 --> 00:06:59.845
它還重新定義我們能夠做的

00:06:59.845 --> 00:07:03.026
並且將相機的使用推向極限

00:07:03.026 --> 00:07:05.255
所以身為科學家，我們開始想

00:07:05.255 --> 00:07:09.040
有哪些物理現象會產生細微的運動

00:07:09.040 --> 00:07:11.943
可以讓我們用相機去測量

00:07:11.943 --> 00:07:15.944
最近我們專注於聲音這個現象

00:07:15.944 --> 00:07:18.049
聲音就我們所知是一種

00:07:18.049 --> 00:07:20.232
大氣壓力的變化通過空氣

00:07:20.232 --> 00:07:23.853
壓力波動打在物體上使其產生微小的顫動

00:07:23.853 --> 00:07:26.385
而我們透過它聽見和紀錄聲音

00:07:26.385 --> 00:07:30.053
結果我們還發現聲音會產生可見的運動

00:07:30.053 --> 00:07:32.886
那些不能用肉眼觀察

00:07:32.886 --> 00:07:35.887
但相機可以看見且處理的

00:07:35.887 --> 00:07:37.460
而這裡是兩個例子

00:07:37.460 --> 00:07:41.064
這裡展示著我厲害的歌唱能力

00:07:41.064 --> 00:07:42.698
(唱歌)

00:07:42.698 --> 00:07:44.134
(大笑)

00:07:44.134 --> 00:07:47.120
而我拍攝了一段當我在唱歌時
我喉嚨的高速影片

00:07:47.120 --> 00:07:48.884
再次，如果你注意這個影片

00:07:48.884 --> 00:07:50.340
並沒有太多東西你能看到的

00:07:50.340 --> 00:07:52.688
但一旦以 100 倍放大那些動作

00:07:52.688 --> 00:07:55.414
我們可以看見運動和波紋

00:07:55.414 --> 00:07:58.566
在脖子裡面，參與聲音的製造

00:07:58.566 --> 00:08:01.306
這個聲音訊息就在這部影片中

00:08:01.306 --> 00:08:03.976
我們還知道歌手可以唱破酒杯

00:08:03.976 --> 00:08:05.439
假設他們抓到了對的音

00:08:05.439 --> 00:08:07.204
所以這裡我們要來播放一個音

00:08:07.204 --> 00:08:09.730
在玻璃的共振頻率範圍內

00:08:09.730 --> 00:08:11.778
透過旁邊的擴音器

00:08:11.778 --> 00:08:16.197
一旦我們放出並且放大動作 250 倍

00:08:16.197 --> 00:08:19.075
可以清晰地看到玻璃是如何顫動

00:08:19.075 --> 00:08:22.105
和與聲音的共振

00:08:22.105 --> 00:08:24.525
這並非我們平日能夠所見

00:08:24.525 --> 00:08:28.054
但這讓我們思考。
給我們一個瘋狂的想法

00:08:28.054 --> 00:08:33.662
我們能夠反過來處理
並恢復影像中的聲音嗎?

00:08:33.662 --> 00:08:37.697
透過分析這些由聲音
影響物體產生的微小顫動

00:08:37.697 --> 00:08:42.474
然後實際上還原出源頭的聲音

00:08:42.474 --> 00:08:46.931
透過這個方式，我們可以
讓所有東西都變成麥克風

00:08:46.931 --> 00:08:49.163
而這裡是我們實際做的

00:08:49.163 --> 00:08:51.979
一個空的洋芋片包裝放在桌上

00:08:51.979 --> 00:08:56.254
然後我們要將那包洋芋片
藉由拍攝將它變成我們的麥克風

00:08:56.254 --> 00:08:59.623
並且分析它因為聲音影響
而生的細微運動

00:08:59.623 --> 00:09:02.419
這是我們在房間裡撥放的聲音

NOTE Paragraph

00:09:02.419 --> 00:09:10.453
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

NOTE Paragraph

00:09:10.453 --> 00:09:13.372
這裡是我們拍攝包裝袋的高速影像

00:09:13.372 --> 00:09:14.584
聲音在撥放

00:09:14.584 --> 00:09:18.338
若只是用看的
你無法看見影片中發生甚麼事

00:09:18.347 --> 00:09:20.444
但這裡我們能還原聲音

00:09:20.444 --> 00:09:23.902
就只依靠分析影片中的細微運動

00:09:23.902 --> 00:09:26.682
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

00:09:40.985 --> 00:09:42.471
我稱呼它 -- 謝謝

00:09:42.471 --> 00:09:47.696
(掌聲)

00:09:49.878 --> 00:09:52.223
我稱呼它為視覺麥克風

00:09:52.223 --> 00:09:55.613
我們真的從影像訊號中擷取聲音訊號

00:09:55.613 --> 00:09:58.794
而這裡給你了解運動的規模

00:09:58.799 --> 00:10:04.135
響亮的聲音只會讓
洋芋片包裝袋移動不到一微米

00:10:04.135 --> 00:10:06.874
那是一千分之一毫米

00:10:06.874 --> 00:10:10.435
這就是我們現在找出的動作，如此細微

00:10:10.435 --> 00:10:13.678
只透過反射自物體的光線

00:10:13.678 --> 00:10:15.814
並且用我們的相機記錄

NOTE Paragraph

00:10:15.814 --> 00:10:19.064
我們可以從物體上還原聲音，像植物

00:10:19.064 --> 00:10:25.380
(音樂：Mary Had a Little Lamb)

00:10:27.214 --> 00:10:29.211
還可以還原言語

00:10:29.211 --> 00:10:31.788
使用喇叭，這是一個人在房間裡講話

00:10:31.788 --> 00:10:35.991
聲音：瑪莉有一隻小羊，
牠的毛和雪一樣白

00:10:35.991 --> 00:10:40.221
而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊

00:10:40.221 --> 00:10:42.980
麥可·魯賓斯坦：
這裡是那段話被再次還原

00:10:42.980 --> 00:10:46.254
正是從這影片中同樣的洋芋片包裝袋

00:10:46.254 --> 00:10:51.085
聲音：瑪莉有一隻小羊，
牠的毛和雪一樣白

00:10:51.085 --> 00:10:55.944
而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊

NOTE Paragraph

00:10:55.944 --> 00:10:58.290
我們使用
"Mary Had a Little Lamb"

00:10:58.290 --> 00:11:00.413
是因為這據說是愛迪生

00:11:00.413 --> 00:11:04.574
在 1877 年，第一次對他的留聲機所留

00:11:04.574 --> 00:11:07.802
這是歷史上第一個聲音紀錄裝置

00:11:07.802 --> 00:11:11.129
它基本上在一個隔膜上接受聲音

00:11:11.129 --> 00:11:15.208
而隔膜震動了針而雕刻錫板

00:11:15.208 --> 00:11:17.483
錫板是包裹在圓柱體上

00:11:17.483 --> 00:11:23.426
此處展示的是愛迪生的留聲機
如何錄入和重放

NOTE Paragraph

00:11:23.426 --> 00:11:26.446
(影片)聲音：測試，測試，一二三

00:11:26.446 --> 00:11:29.859
瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

00:11:29.859 --> 00:11:33.528
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

00:11:33.528 --> 00:11:36.268
測試，測試，一二三

00:11:36.268 --> 00:11:40.424
瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

00:11:40.424 --> 00:11:45.648
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

NOTE Paragraph

00:11:45.648 --> 00:11:49.665
而現在，137 年後的現在

00:11:49.665 --> 00:11:53.752
我們能夠擷取聲音到非常相似的程度

00:11:53.752 --> 00:11:57.831
卻只是藉由相機觀察物體對聲音的顫動

00:11:57.831 --> 00:11:59.765
我們還能做到這件事在相機

00:11:59.765 --> 00:12:01.639
離物體 15 英呎

00:12:01.639 --> 00:12:03.873
在隔音玻璃外

NOTE Paragraph

00:12:03.873 --> 00:12:07.219
而這是我們在這個情況下得到的聲音

NOTE Paragraph

00:12:07.219 --> 00:12:12.513
聲音：瑪莉有隻小羊
羊毛像雪一般白

00:12:12.513 --> 00:12:18.132
而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊

NOTE Paragraph

00:12:18.132 --> 00:12:21.034
想當然，監控裝置
是第一個被想到的應用方式

00:12:21.034 --> 00:12:24.029
（大笑）

00:12:24.029 --> 00:12:28.085
但這可能真的對其他事情很有用

00:12:28.085 --> 00:12:30.925
可能在未來我們能夠使用它，舉例來說

00:12:30.925 --> 00:12:33.177
在外太空還原聲音

00:12:33.177 --> 00:12:36.753
因為聲音不能在太空中傳播而光線可以

NOTE Paragraph

00:12:36.753 --> 00:12:39.157
我們才剛開始探索

00:12:39.157 --> 00:12:42.176
這個裝置其他的運用可能

00:12:42.176 --> 00:12:45.008
它讓看見我們實際知道存在的物理運作

00:12:45.008 --> 00:12:48.564
但直到現在我們才能用肉眼觀察

NOTE Paragraph

00:12:48.564 --> 00:12:49.768
這是我的團隊

00:12:49.768 --> 00:12:52.647
每一個在今天展示出的東西是團隊成果

00:12:52.647 --> 00:12:54.838
和你在這裡看到的一群偉大的人

00:12:54.838 --> 00:12:58.005
而我鼓勵各位並且
歡迎各位看看我們的網站

00:12:58.005 --> 00:12:59.451
自己試試看

00:12:59.451 --> 00:13:02.423
並且加入我們一起探索世界中的微小運動

NOTE Paragraph

00:13:02.423 --> 00:13:04.048
謝謝大家

NOTE Paragraph

00:13:04.048 --> 00:13:05.302
（掌聲）