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.
Quando ero una bambina, ero, come molti di voi in questa stanza, molto affascinata da Star Wars, e quello che mi affascinò di più è la nozione della Forza, questa energia che connette tutte le persone e tutti gli oggetti e che ci permette di percepire persone che non possiamo nemmeno vedere. Ricordo che passai molte notti seduta a casa, concentrandomi e focalizzandomi, cercando di percepire la Forza, e non sentii niente, tranquilli.
(Laughter)
(Risate)
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."
Più avanti, diventai una scienziata. Iniziai a lavorare sui segnali radio presso l' Istituto di Tecnologia del Massachusetts. Cose come il Wi-Fi o sistemi cellulari, e lavorai molto in quell'ambito. Ma poi, questa cosa della Forza continuò a tormentarmi, ancora, e a un certo punto, mi son detta, "Aspetta un attimo, questi segnali radio -- sono come la Forza."
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.
Se ci pensate, i segnali radio, viaggiano attraverso lo spazio, attraversano ostacoli e muri e occlusioni, e alcuni, riflettono sui nostri corpi, perché siamo pieni d'acqua, e alcuni di questi piccoli riflessi, tornano indietro. Se, solo se, avessi un dispositivo che potesse percepire questi piccoli riflessi, allora sarei capace di percepire persone che non posso vedere. Iniziai a lavorare con i miei studenti per costruire questo dispositivo, e voglio mostrarvi alcuni dei nostri primi risultati.
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.
Qui, potete vedere il mio studente in piedi, e questo è il nostro dispositivo. Abbiamo messo il dispositivo nell'altra stanza, dietro il muro, e abbiamo monitorato lo studente mentre camminava. Questo puntino rosso lo sta rilevando usando segnali radio. Come potete vedere, lo fa molto accuratamente, basandosi solo su come il corpo interagisce con i segnali radio dintorno. Molto accurato, vero? Lo studente non sta indossando aggeggi.
(Applause)
(Applausi)
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.
Ora vi starete chiedendo, com'è possibile percepire persone e rintracciarle, senza dispositivi, attraverso muri, e l'anologia più facile è quella del radar. Sono sicura che molti di voi avete visto questa immagine. Si trasmette un segnale al cielo, esso colpisce un aereoplano, ritorna indietro, ed è possibile rilevare questi aereoplani.
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.
Ma se fosse solo un radar, allora lo avremmo avuto 50 anni fa. Quindi non è solo un radar. Ci sono due differenze principali. La prima differenza, ovviamente -- non si può, come nei radar, colpire qualcuno con l'energia senza fili. Sarebbero fritti come se fossero in un forno a microonde. Non fatelo. Significa che deve essere capace di percepire segnali deboli, e ciò vuol dire che il dispositivo deve essere sensibile. La seconda differenza è che, a differenza del cielo, dove è vuoto -- se si è fortunati, c'è un aereoplano che è possibile percepire. Tipo, guardate intorno e notate quanti oggetti e persone sono presenti. In ambienti interni, il segnale non solo si riflette su una persona, ma lo fa sul pavimento, sul soffitto, sulle altre persone, e si hanno riflessioni molto complesse dove lo stesso segnale riflette su di me e poi su di te, e poi sul soffitto, poi sul pavimento. Bisogna essere in grado di percepire tutto quel casino.
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.
Ma siamo stati fortunati. Siamo arrivati al momento giusto. Ci hanno aiutato due cose. La prima cosa è che la radiotecnologia si è evoluta parecchio, e nell'ultimo decennio, è diventata molto più potente, dunque per noi era possibile costruire radio sensibili che potessero percepire segnali di radiofrequenza deboli.
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 seconda cosa: l'apprendimento automatico. Si continua a sentirne parlare e c'è stata una rivoluzione di recente nel campo dell'apprendimento profondo, che ci ha permesso di costruire modelli d'apprendimento automatico, in grado di capire e interpretare segnali senza fili in modo da sapere cosa accade nell'ambiente. Se ci pensate, la radio è come l'orecchio del nostro dispositivo e l'apprendimento automatico è come il cervello, e insieme, costituiscono un dispositivo potente.
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.
Cos'altro possiamo percepire sulle persone usando segnali senza fili? Il sonno. Il sonno, in realtà, è qualcosa molto importante per me, perché il mio è pessimo.
(Laughter)
(Risate)
So one thing is when you start working on some physiological signal and you discover that yours sucks.
Una di quelle cose di quando inizi a lavorare su un segnale fisiologico è scoprire che il tuo fa schifo.
(Laughter)
(Risate)
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.
Potete capire perché possiamo rilevarlo, perché il dispositivo può vedere quando una persona sta andando a letto, quando smette di muoversi nel letto, quando si alza, e quel metodo di misura del sonno si chiama actigrafia. È basato sul movimento. Ma si è scoperto che possiamo dormire in maniera molto più profonda. Possiamo capire il cambiamento nelle onde cerebrali che avviene durante il sonno.
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.
Molti sanno che quando andiamo a dormire, le nostre onde cerebrali cambiano ed entriamo in diverse fasi: addormentamento, sonno leggero, sonno profondo e REM. Queste fasi sono connesse con i disturbi del sonno, ma sono anche connesse con varie patologie. Per esempio, i disturbi nella fase REM vengono associati con la depressione. Quelli nella fase di sonno profondo vengono associati con l'Alzheimer. Se si vogliono controllare le fasi del sonno, oggigiorno si porta la persona in ospedale, le si connettono degli elettrodi sulla testa, e le si chiede di dormire così.
(Laughter)
(Risate)
It's not really a happy experience.
Non è un'esperienza divertente.
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.
E se vi dicessi che posso fare la stessa cosa ma senza l'uso di elettrodi? Ecco il nostro dispositivo, mentre trasmette un segnale a bassa potenza, analizza le riflessioni usando l'intelligenza artificiale e offre una visione delle fasi del sonno durante la notte. Per esempio, sappiamo quando questa persona sta sognando. Non solo ... possiamo anche percepire la respirazione senza bisogno di toccare qualcuno. Questo studente sta leggendo seduto e questi sono l'inspirazione e l'espirazione. Gli abbiamo chiesto di mantenere il respiro, e potete vedere il segnale mantenere un livello costante perché ha espirato. Non ha inspirato. Voglio ingrandire il segnale. Questo è lo stesso di prima. Questa è l'inspirazione, e questa è l'espirazione. Riuscite a vedere questi contrattempi? Non sono rumore. Sono i suoi battiti cardiaci. Si possono vedere battito per battito.
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.
Voglio fermarmi qui per un attimo e darvi un esempio dal vivo. Zach mi aiuterà con la dimostrazione, e useremo il dispositivo per monitorare la sua respirazione. Questa scatola bianca è il dispositivo, e Zach la sta accendendo ... e posso vedere che respira senza problemi. Faremo esattamente ciò che abbiamo fatto con l'altro studente, dunque il segnale sta passando, tocca il corpo di Zach e viene riflesso sul dispositivo, e vogliamo monitorare il suo respiro, l'inspirazione e l'espirazione. Vediamo quando inspira, espira -- questi alti e bassi sono il respiro di Zach. Inspira, espira.
(Applause)
(Applausi)
So, he can breathe.
Dunque, può respirare.
(Laughter)
(Risate)
Zach, can you hold your breath, please?
Zach, puoi trattenere il respiro, per favore?
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.
OK, ora sta trattenendo il respiro, così potete vedere come il segnale rimane costante, e questi sono i suoi battiti. Battito, battito, battito, battito.
(Applause)
(Applausi)
OK, Zach, you can breathe again.
OK, Zach, puoi respirare di nuovo.
(Laughter)
(Risate)
We don't want accidents here.
Non vogliamo incidenti.
(Laughter)
(Risate)
OK, thank you.
OK, Grazie.
(Applause)
(Applausi)
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.
Come potete vedere, abbiamo questo dispositivo che può monitorare tantissimi segnali fisiologici per voi, e la cosa interessante di questo dispositivo è che funziona senza aggeggi da indossare, senza dover chiedere di cambiare comportamento o di indossare o ricaricare nulla di speciale. Ha reso molti dottori entusiasti, perché i medici vogliono sempre avere più informazioni sui loro pazienti, specialmente a casa, in particolar modo sulle malattie croniche, come le malattie polmonari, la Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva, o l'insufficienza cardiaca o l'Alzheimer, e persino la depressione. Tutte queste malattie croniche sono molto importanti. Infatti -- forse sapete -- due terzi dei costi per la sanità negli USA vanno alle malattie croniche. Ma ciò che è davvero interessante è che quando qualcuno, per esempio, ha problemi tali da dover andare all'ospedale o al pronto soccorso, questo problema non succede da un giorno all'altro. In realtà, succede gradualmente. Dunque se potessimo monitorare le malattie croniche nei pazienti a casa, potremmo percepire cambi nel respiro, battito, mobilità, sonno -- e prevenire emergenze prima che si verifichino, così che il medico possa intervenire in anticipo ed evitare l'ospitalizzazione.
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.
Infatti, oggi stiamo lavorando con diversi medici in diverse categorie di patologie. Quindi sono molto entusiasta perché abbiamo usato il dispositivo con molti pazienti. Lo abbiamo usato con pazienti con la Broncopneumopatia Cronica, che è una malattia polmonare, pazienti con l'Alzheimer, pazienti con depressione e ansia e pazienti con il Parkinson. Stiamo collaborando con i dottori per migliorare le loro vite, capendo meglio le patologie.
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.
All'inizio vi ho detto che sono molto affascinata da Star Wars e la Forza, e sì, sono davvero appasionata di Star Wars, anche ora, da adulta, e attendo il prossimo film. Ma ora sono molto affascinata ed entusiasta di questa nuova Forza dei segnali senza fili e della possibilità di cambiare la sanità con questa nuova forza.
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.
Uno dei pazienti con cui ho usato il dispositivo è mia zia. Soffre di insufficienza cardiaca, e sono certa che molti di voi nel pubblico hanno genitori, nonni, cari, che soffrono di malattie croniche. Quindi voglio che insieme a me immaginiate un futuro dove in ogni casa dove un paziente ha una malattia cronica, c'è un dispositivo come questo in sottofondo che monitora passivamente il sonno, la respirazione, la salute del paziente, e prima dell'insorgere di un'emergenza, esso individua il peggioramento del segnale fisiologico e allerta il dottore, così da evitare l'ospitalizzazione. Questo può cambiare la sanità come la conosciamo oggi, migliorare la nostra comprensione delle malattie croniche e anche salvare molte vite.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)
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?
Helen Walters: Dina, grazie mille. Grazie a te, Zach. Sono contenta che respiri. Dunque Dina, questo è fantastico. Le applicazioni positive sono incredibili. Qual è il quadro etico di questo dispositivo? Cosa farai per prevenire l'uso di questa tecnologia per altri, forse meno positivi, tipi di applicazione?
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?
Dina Katabi: È una domanda molto importante, ovviamente, per quanto riguarda l'abuso, o, immagino si possa dire, per quanto riguarda il lato oscuro della Forza?
HW: Right, right.
HW: Giusto, giusto.
(Laughter)
(Risate)
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.
DK: In realtà abbiamo le tecnologie per impedire alle persone di usare questo dispositivo per monitorare qualcuno senza il loro consenso. Perché il dispositivo capisce lo spazio, ti chiederà di dimostrare, facendo determinati movimenti, che hai accesso a quello spazio e che sei tu che sta chiedendo al dispositivo di essere monitorato. Quindi in quanto alla tecnologia, abbiamo la tecnologia che integriamo per prevenire l'abuso, ma, penso ci sia anche un ruolo per la politica, come tutto il resto, e si spera che, con entrambe, possiamo controllare ogni tipo di abuso.
HW: Amazing. Thank you so much.
HW: Magnifico. Grazie mille.
DK: Thank you.
DK: Grazie.
(Applause)
(Applausi)