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.
Quand j'étais petite, j'étais, comme la plupart d'entre vous ici, très fascinée par Star Wars, et ce qui me fascinait le plus, c'était cette notion de « la Force », cette énergie qui connecte tous les gens et tous les objets et nous permet de sentir des gens que nous ne voyons même pas. Je me souviens que souvent le soir, j'étais chez moi et je me concentrais pour essayer de sentir la Force, mais je n'ai rien senti, je vous rassure.
(Laughter)
(Rires)
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."
Plus tard, je suis devenue scientifique. J'ai rejoint le MIT, et j'ai commencé à travailler sur les signaux sans fil. Les choses du genre wifi, systèmes cellulaires, et j'ai fait énormément de recherches dans ce domaine. Mais cette histoire de Force n'arrêtait pas de me travailler, et à un moment, je me suis dit : « Attends un peu, ces signaux sans fil, ils sont comme la Force. »
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.
Quand on y réfléchit, les signaux sans fil se déplacent dans l'air, ils traversent des obstacles, des murs et des occlusions, et certains se réfléchissent sur notre corps, car notre corps est plein d'eau, et certaines de ces petites réflexions reviennent. Et si j'avais un appareil qui pouvait capter ces petites réflexions, je pourrais alors percevoir des gens que je ne vois pas. J'ai donc commencé à travailler sur un tel appareil avec mes étudiants, et je voudrais vous montrer quelques-uns de nos premiers résultats.
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.
Ici, vous pouvez voir mon étudiant, et ici, notre appareil. On va mettre l'appareil dans l'autre pièce, derrière le mur, et on va l'observer pendant qu'il bouge. Le point rouge le suit grâce à des signaux sans fil. Comme vous pouvez le voir, le point rouge suit ses mouvements de façon très précise, et ce seulement grâce aux interactions de son corps avec les signaux sans fil. C'est plutôt précis, non ? Il ne porte aucun objet connecté.
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Vous devez vous demander comment on peut détecter et suivre des gens sans objets connectés, à travers les murs. L'analogie la plus simple qui vient à l'esprit est le radar. Je suis sûre que vous avez déjà vu cette image. On émet un signal sans fil dans le ciel, il se réfléchit sur les avions, nous revient, et on peut alors détecter ces avions.
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.
Mais si c'était juste un radar, on aurait fait ça il y a 50 ans. Mais ce n'est pas tout à fait un radar. Il y a deux différences majeures. La première, bien sûr, c'est qu'on ne peut pas projeter de l'énergie sans fil sur quelqu'un. Cette personne finirait frite, comme dans un micro-ondes. Ne faites pas ça. Cela signifie qu'il va falloir travailler avec des signaux très faibles, et que votre appareil devra être très sensible. La deuxième différence est qu'à l'inverse du ciel qui est vide, où vous pouvez repérer un avion si vous avez de la chance... Regardez cette pièce et regardez le nombre d'objets et de personnes qui sont ici. En intérieur, non seulement le signal se réfléchit sur la personne, mais il se réfléchit aussi sur le sol, le plafond, les personnes alentour, et on obtient des réflexions très complexes où le même signal se réfléchit sur moi et sur vous, puis sur le plafond et sur le sol. Et il faut interpréter tout ce bazar.
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.
Mais on a eu de la chance. On est arrivés au bon moment. Il y a deux choses qui nous ont aidés. La première, c'est que les technologies radio ont beaucoup évolué, et au cours des dix dernières années, elles sont devenues de plus en plus puissantes, ce qui nous a permis de construire des radios très sensibles, capables de capter des signaux électromagnétiques faibles et minuscules.
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.
La deuxième chose, c'est le « Machine Learning ». On parle partout de cet apprentissage automatique. Et il y a eu une révolution récemment dans le domaine de l'apprentissage profond qui nous a permis de construire des modèles d'apprentissage automatique qui peuvent comprendre et interpréter des signaux sans fil pour savoir ce qui se passe dans un environnement. Quand on y pense, la radio, c'est l'oreille de notre appareil, et l'apprentissage automatique, c'est notre cerveau. Ensemble, ils forment un appareil très puissant.
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.
Que peut-on aussi analyser avec les signaux sans fil ? Le sommeil. Le sommeil est quelque chose qui me tient à cœur, car mon sommeil, c'est une vraie catastrophe.
(Laughter)
(Rires)
So one thing is when you start working on some physiological signal and you discover that yours sucks.
Donc vous commencez à travailler sur des signaux psychologiques pour découvrir que les vôtres sont terribles.
(Laughter)
(Rires)
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.
On peut voir comment on peut enregistrer le sommeil, parce que l'appareil voit la personne quand elle marche vers son lit, quand elle cesse de s'agiter dans son lit, quand elle sort du lit. Cette mesure du sommeil est ce qu'on appelle l'actigraphie. Elle est basée sur le mouvement. Mais on a découvert qu'on peut analyser le sommeil à un niveau beaucoup plus important. On peut analyser les variations des ondes cérébrales qui se produisent durant le sommeil.
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.
La plupart d'entre vous doivent le savoir, quand on va se coucher, nos ondes cérébrales changent, et on entre dans les cycles du sommeil : l'éveil, le sommeil léger, le sommeil profond et le sommeil paradoxal. Ces cycles sont bien entendu associés aux troubles du sommeil, mais ils sont aussi associés à diverses maladies. Par exemple, on associe des perturbations du sommeil paradoxal à la dépression. On associe des perturbations du sommeil profond à la maladie d'Alzheimer. Si vous voulez une analyse de vos cycles du sommeil, de nos jours, on vous enverra à l'hôpital, on vous collera plein d'électrodes sur la tête et on vous demandera de dormir comme ça.
(Laughter)
(Rires)
It's not really a happy experience.
Ce n'est pas vraiment une expérience agréable.
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.
Et si je vous disais que je pouvais faire la même chose, mais sans toutes ces électrodes collées sur votre corps ? Voici notre appareil, qui transmet un signal sans fil à très faible puissance, analyse les réflexions en utilisant l'IA et enregistre les cycles du sommeil pendant la nuit. On peut voir, par exemple, quand cette personne est en train de rêver. Mais il n'y a pas que ça... on peut aussi enregistrer votre respiration lorsque vous êtes assis, sans même vous toucher. Il est donc assis en train de lire, et voici ses inspirations et ses expirations. Il a dû aussi retenir sa respiration, et vous voyez que le signal reste à un niveau constant, parce qu'il a expiré. Il n'a pas inspiré. J'aimerais faire un zoom sur le signal. C'est le même signal qu'avant. Voici les inspirations, et voici les expirations. Vous voyez ces petits pics sur le signal ? Ça ne correspond pas à du bruit. Ce sont les battements de son cœur. On peut voir chaque battement.
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.
Je voudrais m'arrêter un moment pour faire une démonstration en direct. Zach va m'aider, et on va utiliser l'appareil pour observer sa respiration. Cette boîte blanche que vous voyez, c'est l'appareil, et Zach est en train de l'allumer... et je vois qu'il respire bien. On va donc faire exactement ce qu'on a fait dans la vidéo. Le signal sans fil est envoyé, touche le corps de Zach, puis revient vers l'appareil. On veut observer les mouvements de ses inspirations et de ses expirations. On voit donc les inspirations, les expirations... Vous voyez ces pics et ces creux, c'est la respiration de Zach. Il inspire, il expire.
(Applause)
(Applaudissements)
So, he can breathe.
Donc il peut respirer.
(Laughter)
(Rires)
Zach, can you hold your breath, please?
Zach, peux-tu retenir ta respiration, s'il te plaît ?
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.
Alors maintenant, il retient sa respiration, et vous pouvez voir que le signal reste régulier, et voici les battements de son cœur, qui bat, qui bat, qui bat, qui bat.
(Applause)
(Applaudissements)
OK, Zach, you can breathe again.
OK, Zach, tu peux respirer maintenant.
(Laughter)
(Rires)
We don't want accidents here.
On va éviter les accidents.
(Laughter)
(Rires)
OK, thank you.
OK, merci.
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Comme vous pouvez le voir, on a cet appareil qui peut analyser pour vous plein de signaux physiologiques, et ce qui est intéressant avec cet appareil, c'est qu'il fait tout ça sans objets connectés, sans qu'on ait à changer notre comportement et sans avoir à porter ou à recharger quoi que ce soit. Et les docteurs sont très intéressés, car ils ont toujours besoin d'informations supplémentaires sur leurs patients, surtout quand ils sont chez eux. Et c'est d'autant plus vrai avec les maladies chroniques telles que les maladies respiratoires comme la BPCO, ou l'insuffisance cardiaque, Alzheimer, ou même la dépression. Toutes ces maladies chroniques sont importantes. En fait, et peut-être que vous le savez déjà, deux tiers des dépenses de santé aux États-Unis proviennent des maladies chroniques. Ce qui est intéressant avec les maladies chroniques, c'est que lorsqu'une personne a un problème qui la conduit à l'hôpital et aux urgences, ce problème n'est pas apparu du jour au lendemain. En fait, cela se produit progressivement. Donc si on peut surveiller chez eux des patients avec des maladies chroniques, on pourra détecter des changements dans leur respiration, pulsations, mouvements, sommeil. On peut alors détecter des urgences avant même qu'elles n'apparaissent et permettre aux docteurs d'intervenir plus tôt pour éviter ainsi l'hospitalisation.
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.
Aujourd'hui, on travaille avec plusieurs docteurs sur différents types de maladies. Je suis super contente, car on a distribué cet appareil à de nombreux patients, des patients atteints de BPCO, une maladie respiratoire, des patients atteints d'Alzheimer, des patients souffrant de dépression et d'angoisse et des gens avec la maladie de Parkinson. On collabore donc avec les docteurs pour améliorer leur vie, pour mieux comprendre la maladie.
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.
Au début, je vous ai parlé de ma passion pour Star Wars et la Force, et d'ailleurs, je suis toujours aussi passionnée, même à mon âge, par Star Wars, toujours impatiente de voir le prochain film. Mais aujourd'hui, ce qui me passionne, c'est cette nouvelle force des signaux sans fil, et la possibilité de transformer les soins de santé avec cette nouvelle force.
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.
Ma tante fait partie des patients qui ont reçu un de nos appareils. Elle souffre d'insuffisance cardiaque, et je suis sûre que la plupart d'entre vous ici ont des parents, des grands-parents, des êtres chers qui ont des maladies chroniques. J'aimerais donc que vous imaginiez avec moi un futur où la maison d'un malade chronique est équipé de cet appareil, surveillant passivement et de manière transparente le sommeil, la respiration, la santé de ce malade chronique, et avant même qu'une urgence se produise, il détecterait la dégradation du signal physiologique et alerterait le docteur, ce qui permettrait d'éviter l'hospitalisation. Cela pourrait transformer les soins de santé actuels, élargir nos connaissances des maladies chroniques et aussi sauver de nombreuses vies.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)
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?
Dina, merci beaucoup. Merci à toi aussi, Zach. Je vois que tu respires bien. Alors, Dina, c'est formidable. Les applications positives sont incroyables. Mais qu'en est-il du cadre éthique dans tout ça ? Que faites-vous pour empêcher cette technologie d'être utilisée pour d'autres applications, peut-être moins positives ?
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?
Oui, c'est une question très importante, bien sûr. Qu'en est-il des abus, ou même, qu'en est-il du côté obscur de la Force ?
HW: Right, right.
Oui, oui.
(Laughter)
(Rires)
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.
On possède des technologies empêchant les gens d'utiliser cet appareil pour surveiller quelqu'un sans son consentement. Étant donné que cet appareil comprend l'espace, il vous demandera de prouver, en faisant certains mouvements, que vous avez accès à cet espace et que vous êtes bien la personne qui veut être analysée par l'appareil. Donc technologiquement parlant, on intègre aussi une technologie permettant d'éviter les abus. Mais je pense que c'est aussi du ressort de la loi, comme pour tout, et j'espère qu'avec ces deux choses, on pourra contrôler tout abus.
HW: Amazing. Thank you so much.
Formidable. Merci beaucoup.
DK: Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)