字幕表 動画を再生する
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Translator: Joseph Geni Reviewer: Thu-Huong Ha
エジャートン博士の リンゴを撃ちぬく弾丸の写真は
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Doc Edgerton inspired us with awe and curiosity
100万分の1秒を捉えたもので
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with this photo of a bullet piercing through an apple,
誰もが驚き 好奇心をかき立てられました
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and exposure just a millionth of a second.
そして今 50年を経て 撮影速度が その100万倍も速くなり
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But now, 50 years later, we can go a million times faster
100万でも
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and see the world not at a million or a billion,
10億でもなく
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but one trillion frames per second.
毎秒1兆フレームで 世界を見られるようになりました
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I present to you a new type of photography,
ご紹介するのは新しい撮影技術
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femto-photography,
フェムト・フォトグラフィーです
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a new imaging technique so fast
この非常に高速な 新しいイメージング技術では
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that it can create slow motion videos of light in motion.
伝わっていく光でさえも スローモーション撮影できます
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And with that, we can create cameras that can look around corners,
またこの技術を使って
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beyond line of sight,
見通せない角の
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or see inside our body without an x-ray,
先を見られるカメラや
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and really challenge what we mean by a camera.
X線を使わないで 体内を観察できるカメラを作れます
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Now if I take a laser pointer and turn it on and off
カメラという言葉の意味が 大きく変わるのです
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in one trillionth of a second --
レーザーポインターを点滅させるとしましょう
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which is several femtoseconds --
1兆分の1秒で点滅させれば
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I'll create a packet of photons barely a millimeter wide.
つまり数フェムト秒の間隔なら
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And that packet of photons, that bullet,
生じた光子の塊の長さは
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will travel at the speed of light,
ほんの1ミリ程度になり
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and again, a million times faster than an ordinary bullet.
この光子の塊 すなわち弾丸が
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Now, if you take that bullet and take this packet of photons
光の速度で進みます
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and fire into this bottle,
これは普通の弾丸より 100万倍速いのです
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how will those photons shatter into this bottle?
そんな光子の塊という弾丸を使って
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How does light look in slow motion?
ボトルに打ち込んだら
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[Light in Slow Motion ... 10 Billion x Slow]
光子はどんなふうに砕け散るでしょう
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Now, the whole event --
スローモーションの光は どう見えるでしょう
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(Applause)
そしてお見せしたー(拍手)
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Now remember, the whole event is effectively taking place
(拍手)
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in less than a nanosecond --
お見せした全ての事象は ナノ秒より短い
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that's how much time it takes for light to travel.
時間で起きていることを念頭にご覧ください
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But I'm slowing down in this video by a factor of 10 billion,
光が通過する時間が ナノ秒以下なのです
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so you can see the light in motion.
このビデオは100億倍遅く再生しているので
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(Laughter)
光の動きが見えるのです
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But Coca-Cola did not sponsor this research.
ちなみに コカコーラからのご支援は頂いていません (笑)
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(Laughter)
ビデオでは色々な事が起こっています
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Now, there's a lot going on in this movie,
何が起きているか順に説明しましょう
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so let me break this down and show you what's going on.
パルスすなわち弾丸がボトルに入ります
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So the pulse enters the bottle, our bullet,
光子の塊が横切り始めると
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with a packet of photons that start traveling through
内部での散乱も始まります
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and that start scattering inside.
漏れだす光もあり テーブルを照らします
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Some of the light leaks, goes on the table,
そしてさざ波のようなものも見えます
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and you start seeing these ripples of waves.
最終的に大半の光子がキャップに到達して
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Many of the photons eventually reach the cap
あらゆる方向に飛び散ります
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and then they explode in various directions.
空気の泡も見えますが
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As you can see, there's a bubble of air
そこでは内部に跳ね返ります
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and it's bouncing around inside.
同時にテーブル上の波も広がっていきます
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Meanwhile, the ripples are traveling on the table,
上面での反射のために
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and because of the reflections at the top,
何フレームか後にはボトルの底側に
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you see at the back of the bottle, after several frames,
反射光が集まります
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the reflections are focused.
普通の弾丸を撃って
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Now, if you take an ordinary bullet
同じ距離進む映像を撮って
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and let it go the same distance and slow down the video --
100億倍でスロー再生したら
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again, by a factor of 10 billion --
どれほど時間のかかるビデオになるでしょう
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do you know how long you'll have to sit here to watch that movie?
一日?一週間?実はまる一年もかかります
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(Laughter)
かなり退屈な映像でしょう (笑)
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A day, a week? Actually, a whole year.
普通の弾丸がゆっくりと動いていくのです
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It'll be a very boring movie --
こんな静物の写真を撮ってみました
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(Laughter)
テーブル表面やトマトや後ろの壁を
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of a slow, ordinary bullet in motion.
流れるさざ波が見えます
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And what about some still-life photography?
池の水面に石を投げ込んだみたいです
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You can watch the ripples, again, washing over the table,
フェムト秒で撮った写真を
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the tomato and the wall in the back.
自然はこう彩るのかと驚きました
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It's like throwing a stone in a pond of water.
もちろん人の眼には 統合された合成画像が見えます
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I thought: this is how nature paints a photo,
ただもう一度トマトを見てもらうと
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one femto frame at a time,
トマトが光に洗い流されている間
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but of course our eye sees an integral composite.
光り続け 暗くなることはありません
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But if you look at this tomato one more time,
なぜでしょう それはトマトが熟していて
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you will notice, as the light washes over the tomato,
光はトマトの内部で反射を繰り返し
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it continues to glow.
一兆分の数秒で外に出てくるからです
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It doesn't become dark. Why is that?
将来このフェムトカメラが
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Because the tomato is actually ripe,
携帯電話に付いたら
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and the light is bouncing around inside the tomato,
スーパーに行って
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and it comes out after several trillionths of a second.
果物が熟しているかどうか 手も触れずに調べられるでしょう
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So in the future, when this femto-camera is in your camera phone,
MIT の私のチームはどうやって このカメラを作ったのでしょう
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you might be able to go to a supermarket
写真を撮る人はご存知のように
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and check if the fruit is ripe without actually touching it.
露出時間を短くすると 光の量は大変少なくなります
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(Laughter)
さらに 通常の短時間露光よりも
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So how did my team at MIT create this camera?
百億倍以上速くしようというのです
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Now, as photographers, you know,
だから光はほとんどありません
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if you take a short exposure photo, you get very little light.
我々は光の塊の弾丸を
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But we're going to go a billion times faster than your shortest exposure,
何百万回も発射します
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so you're going to get hardly any light.
非常に巧妙に 同期を取りながら記録を繰り返し
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So what we do is we send that bullet --
何ギガバイトものデータから
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that packet of photons -- millions of times,
計算によって織り出される物が
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and record again and again with very clever synchronization,
先ほどご覧になったフェムトビデオです
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and from the gigabytes of data,
処理前のデータをいろいろ使って
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we computationally weave together
非常に興味深い処理もできます
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to create those femto-videos I showed you.
スーパーマンは空を飛び
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And we can take all that raw data and treat it in very interesting ways.
透明になるヒーローもいます
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So, Superman can fly.
これからのスーパーヒーローの新しい能力として
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Some other heroes can become invisible.
角の先を見通すのはどうでしょう
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But what about a new power for a future superhero:
このアイデアは扉を照らした光が
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To see around corners.
跳ね返って部屋の中に入ると
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The idea is that we could shine some light on the door,
その一部が反射されて扉に戻り
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it's going to bounce, go inside the room,
カメラまで戻ってくるので
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some of that is going to reflect back on the door,
こんなふうに多重反射した光を利用できるのです
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and then back to the camera.
これは空想SFではなく実際に作りました
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And we could exploit these multiple bounces of light.
左にあるのがフェムトカメラです
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And it's not science fiction. We have actually built it.
壁の後ろにマネキンが隠れています
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On the left, you see our femto-camera.
光は扉で跳ね返ります
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There's a mannequin hidden behind a wall,
我々の論文がネイチャー・コミュニケーションズ誌に
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and we're going to bounce light off the door.
掲載された後で
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So after our paper was published in Nature Communications,
ネイチャーのサイトで特集され
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it was highlighted by Nature.com,
こんなアニメーションを作ってくれました
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and they created this animation.
(音楽)
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(Music)
光の弾丸を発射するところです
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[A laser pulse is fired]
壁に当たります
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(Music)
光子の塊は
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Ramesh Raskar: We're going to fire those bullets of light,
あらゆる方向に飛び散り
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and they're going to hit this wall,
隠れたマネキンに当たる光子もあります
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and because of the packet of the photons,
そのマネキンがまた光を散乱させ
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they will scatter in all the directions,
そして再び今度は扉が
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and some of them will reach our hidden mannequin,
散乱光の一部を反射します
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which in turn will again scatter that light,
光子のほんの一部が
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and again in turn, the door will reflect some of that scattered light.
カメラに戻ります 大事なのは
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And a tiny fraction of the photons will actually come back to the camera,
光が帰ってくるタイミングが 少しずつ違っていること
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but most interestingly,
(音楽)
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they will all arrive at a slightly different time slot.
使用したカメラは 大変高速なフェムトカメラなので
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(Music)
独特な能力があります
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And because we have a camera that can run so fast --
時間分解能が大変優れていて
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our femto-camera -- it has some unique abilities.
世界を光の速度で眺めることができるわけです
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It has very good time resolution,
こうして 扉までの距離や 隠れた物体までの距離がわかります
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and it can look at the world at the speed of light.
こうして 扉までの距離や 隠れた物体までの距離がわかります
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And this way, we know the distances, of course to the door,
ただどの点が
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but also to the hidden objects,
どの距離に相当するのかわかりません
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but we don't know which point corresponds to which distance.
(音楽)
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(Music)
レーザー光を一度光らせて 未処理写真が一枚撮れますが
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By shining one laser, we can record one raw photo,
これだけ見ても 何だか分かりません
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which, if you look on the screen, doesn't really make any sense.
しかし こういう写真をたくさん撮って
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But then we will take a lot of such pictures,
こういう写真を何十枚も 組み合わせ
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dozens of such pictures, put them together,
光の多重散乱の解析を試みれば
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and try to analyze the multiple bounces of light,
そこから 隠れた物体を見られないでしょうか?
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and from that, can we see the hidden object?
完全な立体として見ることはできないでしょうか?
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Can we see it in full 3D?
我々が再構成した結果はこうなりました
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So this is our reconstruction.
(音楽)
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(Music)
(音楽)(拍手)
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(Applause)
この技術を実験室の外に持ち出す前に
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Now, we have some ways to go
まだやるべきことはありますが いずれは
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before we take this outside the lab on the road,
曲がり角の先の物との
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but in the future, we could create cars that avoid collisions
衝突を避ける自動車や
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with what's around the bend.
危険な状況下での生存者探索に
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Or we can look for survivors in hazardous conditions
開いた窓ごしに反射されてくる光を使ったり
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by looking at light reflected through open windows.
体内の見通せないものの奥まで見られる
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Or we can build endoscopes that can see deep inside the body around occluders,
内視鏡や血管内視鏡も
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and also for cardioscopes.
作ることができるでしょう
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But of course, because of tissue and blood,
もちろん 細胞や血液があるので
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this is quite challenging,
これは大変に難しい課題ですが
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so this is really a call for scientists
科学者の皆さんに考えはじめて欲しいことは
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to start thinking about femto-photography
新しいイメージング手法のフェムト・フォトグラフィーで
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as really a new imaging modality
次世代の医療イメージングの答えになる可能性です
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to solve the next generation of health-imaging problems.
科学者であったエジャートン博士が
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Now, like Doc Edgerton, a scientist himself,
科学から超高速写真という芸術を生み出したように
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science became art --
私も実験のたびに集まる
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an art of ultra-fast photography.
数ギガバイトのデータを使って
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And I realized
単に科学的な画像を作るだけでなく
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that all the gigabytes of data that we're collecting every time,
新しい形のコンピュテーショナル・フォトグラフィが
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are not just for scientific imaging.
微速度撮影や色変換によって 実現できると気が付きました
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But we can also do a new form of computational photography,
さっきの波模様を見てみましょう
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with time-lapse and color coding.
この波どうしの時間差は
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And we look at those ripples.
一兆分の数秒ほどです
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Remember:
ここで面白いことが起きています
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The time between each of those ripples is only a few trillionths of a second.
キャップの下側を見てみると
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But there's also something funny going on here.
波は遠ざかるほうに進んでいます
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When you look at the ripples under the cap,
波は近づいてくるはずなのです
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the ripples are moving away from us.
何が起きているのでしょうか
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The ripples should be moving towards us.
実は 光の速度に
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What's going on here?
近い領域で記録したために
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It turns out, because we're recording nearly at the speed of light,
奇妙な効果が現われたのです
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we have strange effects,
アインシュタインはこの写真を見たかったことでしょう
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and Einstein would have loved to see this picture.
カメラに見える世界の中で起きる
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(Laughter)
出来事の順番はときどき逆転し
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The order at which events take place in the world
適切な時間と空間の歪みを考慮することで
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appears in the camera sometimes in reversed order.
この歪みを補正することができます
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So by applying the corresponding space and time warp,
角を見通す写真であれ
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we can correct for this distortion.
次世代の医用画像であれ
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So whether it's for photography around corners,
新たな可視化技術の開発であれ
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or creating the next generation of health imaging,
我々は発明した後は オープンソース化して
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or creating new visualizations,
全てのデータと詳細をウェブに公開しました
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since our invention,
もの作り好きやクリエイターや 研究者からの こんな提言を期待しているのです
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we have open-sourced all the data and details on our website,
カメラの画素が何メガピクセルかに こだわるのは止めよう
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and our hope is that the DIY, the creative and the research communities
(笑)
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will show us that we should stop obsessing about the megapixels in cameras --
イメージングについては 新たな次元にフォーカスしよう
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(Laughter)
「時」を考える 「時」になったのです ありがとう (拍手)
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and start focusing on the next dimension in imaging.
(拍手)
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It's about time.
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Thank you.
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(Applause)