When I was a kid, I was, like many of you in this room, very much fascinated by Star Wars, and what fascinated me the most is this notion of the Force, this energy that connects all people and all objects and allows you to feel people that you can't even see. And I remember many nights, I would be sitting at home, just, like, concentrating and focusing, trying to feel the Force, and I didn't feel anything, don't worry.
وقتی که بچه بودم، مثل خیلی از شما، مجذوب فیلمهای جنگ ستارگان بودم و از همه بیشتر مجذوب مفهوم «نیرو» شده بودم انرژی که تمام افراد و اشیا را به هم وصل میکند و به شما اجازه میدهد که حتی افرادی را که نمیبینید هم حس کنید. و شبهای بسیاری را به یاد میآورم که در خانه نشسته بودم، با تمرکز سعی میکردم این «نیرو» را حس کنم، ولی نمیتوانستم چیز خاصی را حس کنم، نگران نباشید.
(Laughter)
(خنده)
And later in life, I became a scientist. I joined the MIT faculty and started working on wireless signals. These are things like Wi-Fi or cellular systems, and I did a lot of work in that domain. But then, again, this Force thing kept nagging me, and at some point, I was just like, "Wait a minute, these wireless signals -- they are like the Force."
و بعدها یک محقق شدم. با عضویت در هیات علمی دانشگاه MIT، کار روی امواج بیسیم را آغاز کردم. کار من شامل مواردی مانند Wi-Fi یا شبکههای تلفن همراه میشد، و تحقیق زیادی در این زمینه انجام دادم. ولی همچنان ایدهی «نیرو» فکرم را مشغول کردهبود؛ حتی به جایی رسیده بودم که با خود میگفتم: «صبر کن! شاید این سیگنالهای بیسیم، شبیه همان «نیرو» باشند.»
So if you think about it, wireless signals, they travel through space, they go through obstacles and walls and occlusions, and some of them, they reflect off our bodies, because our bodies are full of water, and some of these minute reflections, they come back. And if, just if, I had a device that can just sense these minute reflections, then I would be able to feel people that I cannot see. So I started working with my students on building such a device, and I want to show you some of our early results.
بنابراین اگر دقیق نگاه کنید، سیگنالهای بیسیم در فضا سفرمیکنند، از موانع و دیوارها میگذرند، حتی بعضی از آنها از بدن ما بازتاب میشوند، چون بدن ما پر از آب است، و برخی از این انعکاسهای کوچک برمیگردند. و اگر، تنها اگر من دستگاهی داشتم که بتواند این انعکاسهای ریز را حس کند، میتوانستم افرادی که نمیتوانم ببینم را رصد کنم. بنابراین با دانشجویانم شروع به ساخت چنین دستگاهی کردیم و میخواهم برخی از نتایج اولیه را به شما نشان دهم.
So here, you see my student standing, and here is our device. And we are going to put the device in the other office, behind the wall, and we are going to monitor him as he moves. This red dot is tracking him using wireless signals. And as you can see, the red dot is tracking his movements very accurately, purely based on how his body interacts with the surrounding wireless signals. Pretty accurate, isn't it? He has no wearables, nothing.
اینجا دانشجویم را در حالت ایستاده میبینید و اینجا هم دستگاهمان قرار دارد. میخواهیم دستگاه را در اتاق دیگر، پشت دیوار قرار دهیم، و او را درحال حرکت تشخیص دهیم. این نقطه قرمز به وسیله امواج رادیویی او را دنبال میکند. و همانطور که میبینید، نقطه قرمز حرکات او را با دقت دنبال میکند، صرفاً برمبنای تعاملی که بدنش با امواج رادیویی مجاورش دارد. کاملاً با دقت است، اینطور نیست؟ بدون هیچ دستگاه پوشیدنی، هیچ چیز.
(Applause)
(تشویق)
Now you might be wondering, how is it possible that we can sense people and track them, without any wearables, through walls, and the easiest analogy to think about is radar. I'm sure many of you have seen this picture. You transmit a wireless signal to the sky, it reflects off some airplane, comes back to you, and you start detecting these airplanes.
ممکن است تعجب کنید که چطور ممکن است که ما بتوانیم حضور اشخاص را بفهمیم و آنها را بدون دستگاه پوشیدنی، از میان دیوارها تعقیب کنیم و آسانترین راه، مقایسه با رادار است. مطمئنم بسیاری از شما این تصویر را دیدهاید. شما یک موج رادیویی به آسمان میفرستید، از هواپیما منعکس میشود، به شما برمیگردد، و شما این هواپیماها را پیدا میکنید.
But if it were just radar, then we would have this 50 years ago. So it's not just radar. There are two key differences. So the first difference, of course -- you can't, like radar, just blast wireless power at somebody. You're going to fry them like if they were in a microwave. Don't do that. So it means that you have to be able to deal with very weak signals, and that means that your device has to be very sensitive. The second difference is that, unlike the sky, where it's empty -- if you are lucky, there is one airplane that you can catch there. Like, look at the room and look how many objects and people there are. So in indoor environments, the signal not only reflects off the person, if reflects off the person, off the floor, the ceiling, off other people around, and you get very complex reflections where the same signal reflects off me and then off you, and then off the ceiling, then off the floor. And you have to make sense of that mess.
اما اگر این فقط یک رادار بود که ۵۰ سال پیش آن را اختراع کردهایم. این تنها یک رادار نیست. دو تفاوت کلیدی وجود دارد. اولین تفاوت این است که شما نمیتوانید همانند رادار، موج رادیویی بر کسی بتابانید چراکه افراد را همانند مایکروویو سرخ خواهید کرد. این کار را نکنید. یعنی شما باید بتوانید با امواج بسیار ضعیف هم کار کنید، بدین معنی که دستگاه شما باید بسیار حساس باشد. تفاوت دوم این است که برخلاف آسمان، که خالی است -- اگر خوش شانس باشید، هواپیمایی باشد که بتوانید آن را پیدا کنید. به اتاق نگاه کنید و ببینید چند شیء و انسان آنجا وجود دارد. پس در محیطهای داخلی، موج نه تنها از افراد که از افراد، از کف اتاق، سقف، دیگر افراد منعکس میشود. و شما مجموعه انعکاسهای پیچیدهای بازتابهای بازتاب من از شما، از سقف و از کف زمین دریافت میکنید. و شما باید بتوانید بازتاب اصلی را در این آشفتگی تشخیص دهید.
But we were lucky. We were coming at the right time. So two things helped us. The first thing is radiotechnologies have evolved a lot, and over the last decade, radio technology became much more powerful, so we were able to build very sensitive radios that can sense weak and minute RF signals.
اما ما خوش اقبال بودیم. ما درست به موقع آمدهایم. در این راه دو چیز به ما کمک کرد. اولین چیز این هست که فناوریهای رادیویی تکامل زیادی یافتهاند، و در طول دهۀ گذشته، فناوری رادیویی بیش از پیش قدرتمند شده است. بنابراین توانستیم رادیوهای بسیار حساسی بسازیم که بتواند امواج رادیو فرکانسی ضعیف و جزئی را دریافت کنند.
The second thing: machine learning. So you keep hearing about machine learning and there was a revolution of machine learning recently, in deep learning, and that allowed us to build machine-learning models that can understand wireless signals and interpret them so they would know what happened in the environment. So if you think of it, the radio is like the ear of our device and the machine learning is like the brain, and together, they have a very powerful device.
دومین چیز: یادگیری ماشین. بسیار درباره یادگیری ماشین میشنوید و اخیراً انقلابی از یادگیری ماشین در یادگیری عمیق داشتهایم. و این به ما امکانی را میدهد تا مدلهای یادگیری ماشینی که میتوانند امواج رادیویی را دریافت کنند و آنها را تفسیر کنند و درنتیجه بفهمند در محیط چه اتفاقی افتادهاست را بسازیم. بنابراین حقیقت این است که رادیو مانند گوش دستگاه ماست و یادگیری ماشین مانند مغز و این دو باهم دستگاه بسیار قدرتمندی را تشکیل میدهند.
So what else can we sense about people using wireless signals? Sleep. Sleep, actually, is something very dear to my heart, because my sleep is a disaster.
خب، چه چیز دیگری میتوانیم درباره افراد به وسیله امواج رادیویی بفهمیم؟ خواب. درواقع، خواب خیلی برای من عزیز است، چون خواب من مصیبت است.
(Laughter)
(خنده)
So one thing is when you start working on some physiological signal and you discover that yours sucks.
نکته اینجاست که وقتی شروع به کار روی علائم فیزیکی میکنید ناگهان متوجه میشوید که مال خودتان افتضاح است.
(Laughter)
(خنده)
So you can see why we can capture sleep, because the person walks and the device sees him as he walks to bed, when he stops tossing around in bed, when he steps out of bed, and that measure of sleep is what people call actigraphy. It's based on motion. But it turned out that we can actually get sleep at a much more important level. We can understand the change in the brain waves that occur during sleep.
شما خواهید دید ما چگونه خواب بودن فردی را تشخیص میدهیم، چون دستگاه فرد را درحال راه رفتن به سمت تختخواب رهگیری میکند، وقتی او از حرکت در اطراف رختخواب میایستد، و سپس وقتی از محل رختخواب دور میشود، این اندازه گیری خواب را تست فعالیت شبانه روز میگویند. که براساس حرکت است. اما مشخص میشود که میتوانیم خواب را با دقت بسیار بیشتری تشخیص بدهیم. میتوانیم تغییراتی را که در طول خواب در مغز اتفاق میافتند متوجه شویم.
So, many of you probably know that as we go to sleep, our brainwaves change and we enter different stages: awake, light sleep, deep sleep and REM, or rapid eye movement. These stages are of course related to sleep disorders, but they are also related to various diseases. So for example, disturbances in REM are associated with depression. Disturbances in deep sleep are associated with Alzheimer's. So if you want to get sleep staging, today, you will send the person to the hospital, they put all of these electrodes on their head, and they ask them to sleep like that.
پس بسیاری از شما احتمالاً میدانید که وقتی به خواب میرویم، امواج مغز ما تغییر میکند و ما وارد مراحلی میشویم: بیداری، خواب سبک، خواب عمیق و REM یا حرکت سریع چشم. این مراحل قطعاً به اختلالات خواب مرتبط هستند، اما با بیماریهای مختلف نیز ارتباط دارند. مثلاً اختلالات مرحله REM مربوط به بیماری افسردگی است. اختلال در خواب عمیق با آلزایمر ارتباط دارد. برای دریافت مراحل خواب فردی را به بیمارستان میفرستید و آنها همه این الکترودها را روی سر او قرار میدهند، و از او میخواهند که به آن شکل بخوابد.
(Laughter)
(خنده)
It's not really a happy experience.
این تجربه خوشایندی نیست.
So what if I tell you that I can do the same thing but without any of these electrodes on the person's body? So here is our device, transmitting very low power wireless signal, analyzes the reflections using AI and spits out the sleep stages throughout the night. So we know, for example, when this person is dreaming. Not just that ... we can even get your breathing while you are sitting like that, and without touching you. So he is sitting and reading and this is his inhales, exhales. We asked him to hold his breath, and you see the signal staying at a steady level because he exhaled. He did not inhale. And I want to zoom in on the signal. And this is the same signal as before. These are the inhales, these are the exhales. And you see these blips on the signal? These are not noise. They are his heartbeats. And you can see them beat by beat.
چه میشد اگر به شما میگفتم که همه اینها را میتوانم بدون قرار دادن این الکترودها روی بدن فرد انجام دهم؟ این دستگاه ماست، که امواج رادیویی بسیار ضعیفی میفرستد، با استفاده از هوش مصنوعی انعکاسها را تحلیل میکند و مراحل خواب را در طول شب نشان میدهد. بنابراین برای مثال میفهمیم چه زمانی فرد درحال خواب دیدن است. نه فقط این … بدون تماس با شما و وقتی اینطور نشستهاید میتوانیم حتی تنفس شما را رصد کنیم. بنابراین او نشستهاست و مطالعه میکند و این دم و بازدم او است. ما از او درخواست کردیم نفسش را نگه دارد و میبینید که امواج در یک سطح ثابت باقی ماندند چون او نفسش را به بیرون داده و هنوز هوا را به داخل نکشیده است. میخواهم روی امواج زوم کنم. و این همانند موج قبل است. اینها دم هستند اینها بازدم هستند. و این امواج ریز سوار شده روی موج قبلی را میبینید؟ اینها اختلال نیستند. ضربان قلب او هستند. و میتوانید هر تپش قلب را ببینید.
So I want to stop here for a moment and show you a live demo. Zach is going to help me with the demo, and we're going to use the device to monitor Zach's breathing. So this white box that you see here is the device, and Zach is turning it on ... and let's see whether he breathes well. So we're going to do exactly what we did in the video with the other guy, so the wireless signal is going through, it's touching Zach's body, and it's reflecting back to the device, and we want to monitor his breathing, his inhale-exhale motion. So we see the inhales, exhales -- so see, these ups and downs are Zach breathing. Inhaling, exhaling.
میخواهم همینجا لحظهای توقف کنم و به شما یک آزمایش زنده نشان دهم. زَک در این آزمایش به من کمک خواهد کرد و میخواهیم از این دستگاه برای رسم نمودار تنفس زَک استفاده کنیم. پس این جعبه سفیدی که اینجا میبینید دستگاه است زَک آن را روشن میکند … و بیایید ببینیم که آیا او به خوبی نفس میکشد؟ بنابراین میخواهیم دقیقاً کاری را کنم که در ویدئو با فرد دیگر انجام دادیم. امواج ویدئویی [از هوا] رد میشوند، به بدن زَک برخورد میکنند و به دستگاه برمیگردند و میخواهیم حرکات تنفس یعنی دم و بازدم او را به نمودار ببریم. ما دم و بازدم را میبینیم -- ببینید این بالا و پایینها تنفس زَک هستند. دم، بازدم.
(Applause)
(تشویق)
So, he can breathe.
پس او میتواند نفس بکشد.
(Laughter)
(خنده)
Zach, can you hold your breath, please?
زَک، میتوانی لطفاً نفست را نگه داری؟
OK, so now he's holding his breath, so you see the signal stays at a steady level, and these are his heartbeats. Beat, beat, beat, beat, beat.
باشه، حالا او نفسش را نگه داشتهاست، میبینید که موج در یک سطح ثابت باقی ماندهاست و اینها ضربان قلبش است. تاپ، تاپ، تاپ.
(Applause)
(تشویق)
OK, Zach, you can breathe again.
خوبه، زَک میتوانی دوباره نفس بکشی.
(Laughter)
(خنده)
We don't want accidents here.
نمیخواهیم حادثهای اینجا رخ بدهد.
(Laughter)
(خنده)
OK, thank you.
خوبه، ممنون.
(Applause)
(تشویق)
So as you can see, we have this device that can monitor so many physiological signals for you, and what is really interesting about this device is that it does all this without any wearables, without asking the person to change his behavior or to wear anything or charge anything special. And that got doctors very excited, because doctors, they always want to know more information about their patients, particularly at home, and this is particularly true in chronic diseases, like pulmonary diseases, like COPD, or heart failure or Alzheimer's and even depression. All of these chronic diseases are very important. In fact -- perhaps you know -- two-thirds of the cost of health care in the US is due to chronic diseases. But what is really interesting about chronic diseases is that when the person, for example, has a problem that leads to the hospital and the emergency room, this problem doesn't happen overnight. Actually, things happen gradually. So if we can monitor chronic disease patients in their home, we can detect changes in their breathing, heartbeat, mobility, sleep -- and we can detect emergencies before they occur and have the doctor intervene earlier so that we can avoid hospitalization.
پس همانطور که میبینید، دستگاهی داریم که میتواند بسیاری از علائم فیزیولوژی را برای شما نظارت کند، و مورد جالب درباره این دستگاه این است که همه اینها را بدون دستگاههای پوشیدنی انجام میدهد، بدون اینکه از فرد بخواهد تا رفتارش را تغییر بدهد یا چیزی بپوشد یا هزینه چیز خاصی را بپردازد. و این دستگاه پزشکان را بسیار هیجان زده کرد چون پزشکان همیشه میخواستند اطلاعات بیشتری درباره بیمارانشان بدانند به خصوص در خانه، و به خصوص درمورد بیماریهای مزمن از جمله بیماریهای ریوی، مانند بیماری مزمن انسدادی ریه یا سکته قلبی یا آلزایمر و حتی افسردگی. تمام این بیماریهای مزمن بسیار مهم هستند. در واقع -- شاید بدانید که -- دو سوم هزینه مراقبت از سلامتی در ایالات متحده مربوط به بیماریهای مزمن است. اما چیزی که درباره بیماریهای مزمن جالب است این است که وقتی فردی برای مثال مشکلی دارد که باعث بیمارستان و اورژانس رفتن او شود، این مشکل یک شبه شب اتفاق نمیافتد. درواقع تشدید بیماری به تدریج پیش میرود. بنابراین اگر ما بتوانیم بیماریهای مزمن را در خانه بیماران کنترل کنیم، میتوانیم تغییرات در تنفسشان، ضربان قلب، تحرک و خواب را متوجه شویم و میتوانیم موقعیتهای اورژانسی را پیش از اینکه اتفاق بیفتند متوجه شویم و پزشک زودتر مداخله کند تا بتوانیم از بستری شدن جلوگیری کنیم.
And indeed, today we are working with multiple doctors in different disease categories. So I'm really excited because we have deployed the device with many patients. We have deployed the device with patients that have COPD, which is a pulmonary disease, patients that have Alzheimer's, patients that have depression and anxiety and people that have Parkinson's. And we are working with the doctors on improving their life, understanding the disease better.
پیرو همین مسئله، در حال حاضر با چندین پزشک روی انواع بیماریها کار میکنیم. من بسیار خوشحالم چون این دستگاه را با بیماران بسیاری آزمایش کردهایم. ما دستگاه را با بیمارانی که بیماری مزمن انسدادی ریه داشتند، که یک بیماری ریوی است، و بیمارانی که آلزایمر داشتند، یا دچار افسردگی و اضطراب بودند و یا افرادی که پارکینسون داشتند، بصورت عملی آزمایش کردهایم. و ما با پزشکان روی بهبود زندگی آنها و تشخیص بهتر بیماریها کار میکنیم.
So when I started, I told you that I'm really fascinated with Star Wars and the Force in Star Wars, and indeed, I'm still very much fascinated, even now, as a grown-up, with Star Wars, waiting for the next movie. But I'm very fascinated now and excited about this new Force of wireless signals, and the potential of changing health care with this new force.
در ابتدا به شما گفتم که بسیار تحت تاثیر فیلم جنگ ستارگان هستم و نیرویی که در جنگ ستارگان بود و هنوز هم بسیار شیفته این فیلم هستم. حتی حالا که بزرگ شدهام منتظر فصل بعدی آن هستم. اما اکنون بسیار مجذوب و شیفته در این نیروی جدید امواج رادیویی و ظرفیت آن در تحول مراقبتهای سلامتی هستم.
One of the patients with whom we deployed is actually my aunt. She has heart failure, and I'm sure many of you guys in the audience have parents, grandparents, loved ones who have chronic diseases. So I want you to imagine with me a future where in every home that has a chronic disease patient, there is a device like this device sitting in the background and just monitoring passively sleep, breathing, the health of this chronic disease patient, and before an emergency occurs, it would detect the degradation in the physiological signal and alert the doctor so that we can avoid hospitalization. This can change health care as we know it today, improve how we understand chronic diseases and also save many lives.
یکی از بیمارانی که روی او آزمایش کردیم خالهام بود. او نارسایی قلبی داشت و مطمئنم بسیاری از شما در میان حضار پدرومادر، پدربزرگ و مادربزرگ یا عزیزانی دارید که بیماریهای مزمن دارند. از شما میخواهم با من آیندهای را تصور کنید که در هرخانهای که بیمار دارای بیماری مزمن وجود دارد یک دستگاه مانند این در گوشهای از خانه قرار دارد و بدون ساطع کردن امواج مضر خواب، تنفس و سلامتی آن بیمار را نظارت میکند و پیش از آنکه یک مورد اورژانسی رخ بدهد تغییرات منفی در علائم فیزیولوژی را مییابد و به پزشک هشدار میدهد تا بتوانیم از بستری شدن جلوگیری کنیم. این میتواند مراقبتهای سلامت را آنگونه که امروز میشناسیم متحول کند، چگونگی آگاهی ما از بیماریهای مزمن را بهتر کند و جان بسیاری را نجات دهد.
Thank you.
سپاسگزارم.
(Applause)
(تشویق)
Helen Walters: Dina, thank you so much. Thank you too, Zach. So glad you're breathing. So Dina, this is amazing. The positive applications are incredible. What is the framework, though, like the ethical framework around this? What are you doing to prevent this technology from being used for other, perhaps less positive types of applications?
هلن والترز: دینا بسیار ممنونم. همینطور از تو زَک، بسیار ممنونم. خیلی خوشحالم داری نفس میکشی. خب، دینا فوق العاده بود. کاربردهای مثبتش، باورنکردنی هستند. با این وجود، چارچوب اخلاقی آن چیست؟ چه اقداماتی برای جلوگیری از استفاده این دستگاه برای کاربردهای منفیتر انجام خواهید داد؟
Dina Katabi: Yeah, this is a very important question, of course, like, what about misuse, or what about, I guess you could say, about the Dark Side of the Force?
دینا قتابی: بله، البته این پرسش بسیار مهمی است، سوالاتی در مورد سواستفادههایش، یا حدس میزنم میتوانستید بگویید، درباره نیمه تاریک این تکنولوژی توضیح بده؟
HW: Right, right.
هلن والترز: درسته درسته.
(Laughter)
(خنده)
DK: So we actually have technologies that prevent people from trying to use this device to monitor somebody without their consent. Because the device understands space, it will ask you to prove, by doing certain movements, that you have access to the space and you are the person who you are asking the device to monitor. So technology-wise, we have technology that we integrate to prevent misuse, but also, I think there is a role for policy, like everything else, and hopefully, with the two of them, we can control any misuse.
دینا قتابی: خب در حقیقت ما فناوریهایی داریم که میتواند جلوی افرادی که میخواهند از این دستگاه برای جاسوسی از دیگران بدون رضایتشان استفاده کنند را بگیرد. چون دستگاه فضا را میشناسد، از شما میخواهد با انجام اعمال مشخص ثابت کنید که شما به فضا دسترسی دارید و شما شخصی هستید که از دستگاه میخواهید شما را زیر نظر داشته باشد. بنابراین از لحاظ فناوری، ما فناوریهای داریم که نه تنها از سو استفاده جلوگیری میکند بلکه فکر میکنم نقشی برای سیاست گذاری وجود دارد، مانند هر چیز دیگری و خوشبختانه با هردوی آنها میتوانیم هر سوءاستفادهای را کنترل کنیم.
HW: Amazing. Thank you so much.
هلن والترز: شگفتانگیزه. بسیار ممنونم.
DK: Thank you.
دینا قَتابی: سپاسگزارم.
(Applause)
(تشویق)