Ramesh Raskar: Pemindaian 1 triliun gambar per detik

Doc Edgerton membangkitkan rasa kagum dan penasaran kita dengan foto peluru yang menembus sebuah apel ini dengan paparan selama sepersejuta detik. Namun kini, 50 tahun sesudahnya, kita bisa sejuta kali lebih cepat dan melihat dunia tidak dalam 1 juta atau 1 miliar, namun 1 triliun gambar setiap detiknya.

Inilah jenis fotografi baru, femto-fotografi, teknik pemindaian terbaru yang sangat cepat hingga dapat membuat video gerak lambat dari pergerakan cahaya. Dan dengan itu, kita dapat membuat kamera yang dapat melihat ke sudut-sudut di luar jangkauan penglihatan atau melihat tubuh kita tanpa sinar X dan benar-benar menantang pengertian kita akan kamera.

Jika laser pointer ini saya hidupkan dan matikan setiap sepersetriliun detik -- beberapa femtodetik -- saya membuat satu paket foton dengan lebar sekitar 1 milimeter, dan paket foton itu, peluru itu akan berjalan dengan kecepatan cahaya yaitu 1 juta kali lebih cepat daripada peluru biasa. Kini, jika peluru dan paket foton ini ditembakkan ke botol ini, bagaimana foton itu akan menyebar di dalam botol? Bagaimana pergerakan cahaya dalam gerak lambat?

Semua kejadian ini -- (Tepuk tangan) (Tepuk tangan)

Bayangkan, semua kejadian ini terjadi dalam waktu kurang dari 1 nanodetik -- itulah waktu yang diperlukan cahaya untuk bergerak -- namun video ini dperlambat sepersepuluh miliar kali sehingga Anda dapat melihat pergerakan cahaya.

Namun Coca-cola tidak mensponsori penelitian ini. (Tawa)

Ada banyak hal yang terjadi dalam film ini, saya akan memaparkan dan menunjukkan apa yang terjadi. Jadi cahaya itu, peluru kita masuk ke dalam botol dengan satu paket foton yang mulai berjalan dan menyebar di dalam botol. Sebagian cahaya itu keluar ke meja dan Anda mulai melihat riak gelombang ini. Banyak dari foton ini akhirnya menyentuh tutupnya lalu meletup ke segala arah. Seperti yang Anda dapat lihat, di sana ada gelombang udara yang melompat-lompat di dalamnya. Sementara itu, riak cahaya berjalan di atas meja dan karena pantulan dari atas Anda melihat cahaya di bagian belakang botol, setelah beberapa gambar pantulan ini terfokus pada titik tertentu.

Kini, jika Anda menggunakan peluru biasa dan melihat peluru itu bergerak dengan kecepatan dan jarak yang sama dan diperlambat 10 miliar kali, tahukah Anda berapa lama Anda harus duduk menonton film itu? 1 hari? 1 minggu? Sebenarnya, 1 tahun penuh. Film yang sangat membosankan -- (Tawa) -- dari gerakan peluru yang sangat lambat.

Kini saya akan tunjukkan "still-life photography?"

Anda bisa melihat riak itu menyapu meja, tomat, dan dinding di bagian belakang. Ini seperti melempar batu ke kolam berisi air.

Saya rasa, inilah cara alam menggambar foto, setiap 1 femtodetik, namun sudah pasti mata kita melihatnya sebagai kesatuan., Namun jika Anda melihat tomat ini sekali lagi, Anda akan menyadari, saat cahaya itu menyapu tomat ini, tomat ini terus bersinar dan tidak menjadi gelap. Mengapa? Karena tomat ini matang dan cahaya itu melompat-lompat di dalam tomato dan keluar setelah seper-beberapa triliun detik. Jadi, di masa depan saat kamera-femto ini ada di ponsel kamera Anda, Anda dapat pergi ke toserba dan memeriksa apakah buah ini matang tanpa menyentuhnya.

Lalu bagaimana tim saya di MIT membuat kamera ini? Anda tahu, sebagai fotografer, pada foto dengan pencahayaan singkat, cahayanya sangat sedikit namun kecepatannya 1 miliar kali lebih cepat daripada pencahayaan tersingkat Anda jadi Anda sangat sulit mendapatkan cahaya. Jadi yang kami lakukan adalah mengirim peluru ini, paket foton ini, berjuta-juta kali dan merekamnya terus menerus dengan sinkronisasi yang sangat cerdas dan data sebesar gigabita ini kami jalin menjadi satu untuk membuat video-femto yang baru saya tunjukkan.

Dan kita dapat mengambil semua data mentah itu dan mengolahnya dengan cara-cara menarik. Jadi, Superman bisa terbang. Beberapa tokoh jagoan lainnya dapat menjadi tidak terlihat, namun bagaimana dengan kekuatan baru dari jagoan masa depan: melihat ke setiap sudut? Idenya adalah jika pintu itu disinari. Sinar itu akan berlompatan masuk ke dalam ruangan beberapa akan dipantulkan oleh pintu dan kembali ke kamera dan kami dapat memanfaatkan berbagai lompatan cahaya itu.

Ini bukanlah cerita fiksi ilmiah. Kami sedang membuatnya. Di sebelah kiri, ada femto-kamera. Aa manekin yang disembunyikan di balik dinding dan kami akan membuat cahaya melompat ke pintu itu.

Setelah makalah kami diterbitkan di Nature Communications, makalah itu disorot oleh Nature.com dan mereka membuat animasi ini.

(Musik)

Kami akan menembakkan peluru cahaya itu dan peluru itu akan mengenai dinding dan karena paket foton ini cahaya itu akan menyebar ke segala arah dan beberapa akan mencapai manekin yang tersembunyi, yang kembali akan menyebarkan cahaya itu, dan pintu itu akan kembali memantulkan sebagian dari cahaya yang tersebar itu, dan sebagian kecil dari foton akan kembali ke kamera, namun yang paling menarik, adalah foton itu akan kembali pada waktu yang berbeda. (Musik)

Dan karena ada kamera yang sangat cepat, femto-kamera, yang memiliki kemampuan unik. Kamera ini memiliki resolusi waktu yang sangat baik dan dapat melihat dunia pada kecepatan cahaya. Dan dengan cara ini, kita tahu jaraknya, lalu pintunya, dan juga benda yang tersembunyi, namun kita tidak tahu seberapa jauh jarak dari masing-masing titik. (Musik)

Dengan penyinaran lase kita dapat merekam 1 foto mentah yang jika Anda lihat, tampak tidak terlalu masuk akal, namun kita akan mengambil banyak foto seperti ini, lusinan foto, dan menyatukannya dan mencoba menganalisis ratusan pantulan cahaya dan dari sana, bisakah kita melihat benda yang tersembunyi? Mungkinkah kita membuatnya full 3 dimensi?

Inilah hasil rekonstruksi kami. (Musik) (Musik) (Musik) (Tepuk tangan)

Kini ada beberapa hal yang harus kami lakukan sebelum memasarkannya, namun di masa depan kita dapat membuat mobil yang dapat mencegah tabrakan dengan melihat apa yang ada di tikungan atau mencari orang yang selamat pada tempat-tempat beracun dengan melihat cahaya yang dipantulkan melalui jendela atau membuat endoskop yang dapat melihat jauh ke dalam sumbatan di dalam tubuh, dan juga untuk analisis penyakit jantung. Namun tentu saja, karena jaringan dan darah manusia, hal ini cukup menantang, sehingga benar-benar memerlukan para ilmuwan untuk mulai memikirkan femto-fotografi sebagai model pemindaian baru untuk memecahkan masalah pemindaian kesehatan di masa depan.

Kini, seperti ilmuwan Doc Edgerton, ilmu menjadi seni, seni dari fotografi supercepat dan saya menyadari bahwa semua data sebesar gigabita yang kita kumpulkan setiap saat bukan hanya pemindaian ilmiah, namun juga bentuk baru dari komputasi fotografi dengan selang waktu dan penandaan warna dan saat kita melihat riak itu. Ingatlah, waktu antara setiap riak itu hanyalah seper beberapa triliun detik.

Namun ada hal lucu juga di sini. Saat Anda melihat riak di bawah tutupnya, riak itu bergerak menjauhi kita. Riak itu seharusnya bergerak ke arah kita. Apa yang terjadi?

Ternyata, karena kami merekam dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya terjadi efek yang aneh, dan Einstein akan suka melihat gambar ini. Peristiwa yang terjadi di dunia terkadang tampak pada kamera ini dengan urutan terbalik, jadi dengan memasukkan pembengkokan ruang dan waktu kami dapat memperbaiki pembengkokan ini.

Jadi baik fotografi di sekitar sudut atau menciptakan pemindaian kesehatan generasi mendatang, atau membuat visualisasi baru, sejak penemuan ini, kami telah membuka semua data dan rincian pada situs kami, dan harapan kami adalah masyarakat peneliti kreatif yang mandiri akan menunjukkan bahwa kita harus berhenti terobsesi pada kamera megapiksel -- (Tawa) -- dan mulai berfokus pada dimensi pemindaian berikutnya. Yaitu dimensi waktu. Terima kasih. (Tepuk tangan) (Tepuk tangan)