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 eu era criança, tal como muitos nesta sala, sentia-me fascinada pela Guerra das Estrelas, e o que mais me fascinava era a ideia da Força, uma energia que interliga todas as pessoas e objetos e nos permite sentir pessoas que não conseguimos ver. Lembro-me de passar muitas noites em casa, a concentrar-me, tentando sentir a Força, mas não se preocupem, eu não senti nada.
(Laughter)
(Risos)
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."
Alguns anos mais tarde, tornei-me cientista. Fui para a faculdade do MIT e comecei a estudar sinais sem fios, coisas como o Wi-Fi ou os sistemas de telemóveis, e trabalhei muito nessa área. Mas ainda assim, a Força continuava a intrigar-me, e a certa altura, apercebi-me: "Espera, estes sinais sem fios são como a Força."
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 pensarmos bem, os sinais sem fios viajam pelo espaço, atravessam obstáculos, paredes e bloqueios, e alguns deles são refletidos pelo nosso corpo, porque o nosso corpo está cheio de água, e alguns desses minúsculos reflexos, voltam para trás. Se, de alguma forma, eu tivesse um aparelho que captasse esses reflexos, eu conseguiria sentir pessoas que não posso ver. Então, juntamente com os meus alunos, comecei a tentar construir esse aparelho e gostaria de partilhar com vocês alguns dos nossos primeiros resultados.
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.
Aqui, podemos ver um dos meus alunos, e aquele é o nosso aparelho. Vamos colocar esse aparelho noutra sala, atrás da parede, e vamos monitorar este aluno enquanto ele se movimenta. Aquele ponto vermelho está a acompanhá-lo enquanto ele se movimenta. Como podem ver, o ponto vermelho acompanha os movimentos com precisão, graças apenas à interação do corpo dele com os sinais sem fios. Bastante rigoroso, não acham? Ele não tem nenhum sensor, não tem nada.
(Applause)
(Aplausos)
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.
Agora, devem estar a pensar: "Como é possível detetar pessoas "e acompanhá-las, sem nenhum sensor, através de paredes?" A melhor analogia é pensar num radar. Certamente que muitos de vocês já viram esta imagem. Transmitimos um sinal sem fios para o céu, ele reflete-se nalgum avião, volta para nós, e é assim que detetarmos esses aviões.
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.
Mas se fosse apenas radar, já teríamos isso há 50 anos. Então, não é só radar. Há duas diferenças principais. A primeira diferença, claro, é que, ao contrário do radar, não podemos atingir uma pessoa com energia sem fios. Iríamos fritá-la como se ela estivesse num micro-ondas. Não façam isso. Isso significa que temos de poder lidar com sinais muito fracos, e que o aparelho tem de ser muito sensível. A segunda diferença é que, ao contrário do céu, que está vazio, se tivermos sorte, há um avião que podemos detetar. Agora, olhem para esta sala e vejam quantos objetos e pessoas estão aqui. Em ambientes interiores, o sinal não se reflete só na pessoa, também se reflete no chão, no teto, nas outras pessoas em volta e obtemos reflexos muito complexos em que o mesmo sinal se reflete em mim e depois em vocês, e depois no teto, e no chão. E temos de interpretar toda essa confusão.
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.
Mas tivemos sorte. Estávamos a trabalhar na altura certa. Houve duas coisas que nos ajudaram. A primeira foi que as radiotecnologias têm evoluído muito, e ao longo da última década, a radiotecnologia tornou-se muito mais potente, e, por isso, conseguimos construir rádios muito sensíveis que detetam sinais de radiofrequência fracos e ínfimos.
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.
A segunda coisa: aprendizagem de máquinas. Estamos sempre a ouvir falar de aprendizagem de máquina e houve uma revolução da aprendizagem de máquina na aprendizagem profunda. Isso permitiu-nos construir modelos de aprendizagem de máquina que conseguem entender sinais sem fios e interpretá-los de modo a saberem o que acontecia no ambiente. Se pensarem nisso, o rádio é como a orelha do nosso aparelho e a aprendizagem de máquina é como o cérebro. Em conjunto, formam um aparelho muito poderoso.
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.
Então, que mais podemos sentir sobre pessoas usando sinais sem fios? O sono. O sono é uma coisa muito preciosa para mim, porque o meu sono é um desastre.
(Laughter)
(Risos)
So one thing is when you start working on some physiological signal and you discover that yours sucks.
Uma coisa é quando começamos a trabalhar num sinal fisiológico e descobrimos que o nosso é péssimo.
(Laughter)
(Risos)
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.
Podemos ver porque é que podemos captar o sono. É porque a pessoa anda e o aparelho vê-a a andar até à cama, quando ela deixa de se revirar na cama, e quando ela salta para fora da cama. Chamamos actigrafia a esta medição do sono. Baseia-se no movimento. Mas acontece que podemos analisar o sono a um nível muito mais importante. Podemos entender a mudança nas ondas cerebrais que ocorrem durante o sono.
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.
Muitos de vocês provavelmente sabem que, quando dormimos, as ondas cerebrais mudam e entramos em diferentes fases: acordado, sono leve, sono profundo e REM, ou movimento rápido dos olhos. Essas fases estão relacionadas com perturbações do sono, mas também estão relacionadas com várias doenças. Por exemplo, as perturbações do REM estão associadas à depressão. As perturbações no sono profundo estão associadas à doença de Alzheimer. Uma pessoa que quiser fazer uma análise dos ciclos do sono vai ao hospital. Colocam-lhe todos aqueles elétrodos na cabeça, e pedem-lhe para ele dormir assim.
(Laughter)
(Risos)
It's not really a happy experience.
Não é uma experiência muito feliz.
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 eu vos dissesse que consigo fazer o mesmo mas sem nenhum desses elétrodos no corpo da pessoa? Este é o nosso aparelho, que transmite sinais sem fios com potência muito baixa, analisa os reflexos usando a IA e informa-nos sobre as fases do sono durante a noite. Sabemos, por exemplo, quando essa pessoa está a sonhar. Não só isso... podemos até captar a sua respiração enquanto ele está ali sentado, sem tocar nele. Ele está sentado, a ler, e isto é a inspiração e expiração. Pedimos-lhe que suspendesse a respiração, e vemos o sinal estabilizado ali em cima porque ele expirou e não inspirou. Vou ampliar o sinal. É o mesmo sinal de antes. Essas são as inspirações, Essas são as expirações. Estão a ver aqueles pequenos picos no sinal? Não são ruídos. São batimentos cardíacos. Podemos ver cada batimento.
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.
Vou parar aqui por instantes e fazer uma demonstração ao vivo. Zach vai ajudar-me com a demonstração. Vamos usar o aparelho para monitorar a respiração de Zach. Esta caixa branca que estão a ver aqui é o aparelho, e Zach está a ligá-la. Vamos ver se ele respira bem. Vamos fazer exatamente o que fizemos no vídeo com a outra pessoa. O sinal sem fios está a passar, a tocar no corpo de Zach, e está a refletir-se de volta para o aparelho. Queremos monitorar a respiração dele, o movimento da inspiração e expiração. Vemos que ele inspira e expira — aquele sobe e desce é a respiração de Zach. Inspiração, expiração.
(Applause)
(Aplausos)
So, he can breathe.
Então, ele consegue respirar.
(Laughter)
(Risos)
Zach, can you hold your breath, please?
Zach, podes suster a respiração, por favor?
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, ele está a suster a respiração. Vemos que o sinal fica parado num nível, e aqueles são os batimentos cardíacos. Batida, batida, batida, batida, batida.
(Applause)
(Aplausos)
OK, Zach, you can breathe again.
OK, Zach, podes respirar outra vez.
(Laughter)
(Risos)
We don't want accidents here.
Não queremos acidentes aqui.
(Laughter)
(Risos)
OK, thank you.
OK, obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
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.
Como podem ver, temos este aparelho que pode monitorar vários sinais fisiológicos. O que é realmente interessante neste aparelho é que ele faz tudo isso sem nenhum sensor, sem pedir que a pessoa mude o seu comportamento ou que vista alguma coisa ou transporte algo especial. Isso fez com que os médicos ficassem muito entusiasmados porque os médicos, querem sempre ter mais informações sobre os pacientes, especialmente em casa, e isso é especialmente verdadeiro com doenças crónicas, como doenças pulmonares, doença pulmonar obstrutiva crónica insuficiência cardíaca ou Alzheimer e até mesmo depressão. Todas estas doenças crónicas são muito importantes. Na verdade — talvez vocês saibam — dois terços do custo da assistência médica, nos EUA, são devidos a doenças crónicas. Mas o que é interessante sobre as doenças crónicas é que, quando uma pessoa, por exemplo, tem um problema que a leva às urgências do hospital, esse problema não acontece da noite para o dia. Na verdade, as coisas acontecem gradualmente. Então, se pudermos monitorar pacientes de doenças crónicas em casa, podemos detetar mudanças na respiração, no batimento cardíaco, na mobilidade, no sono e podemos detetar emergências antes que elas ocorram e fazer com que o médico intervenha de antemão para podermos evitar a hospitalização.
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.
De facto, hoje estamos a trabalhar com vários médicos em diferentes categorias de doenças. Estou muito entusiasmada porque desenvolvemos o aparelho com muitos pacientes, com pacientes com doença pulmonar obstrutiva crónica que é uma doença pulmonar, com pacientes que têm Alzheimer, com pacientes que sofrem de depressão e ansiedade e com pessoas que têm Parkinson. Estamos a trabalhar com médicos para melhorar a vida desses pacientes, entendendo melhor a doença deles.
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.
Quando comecei, eu disse-vos que me sentia fascinada com a Guerra das Estrelas e a Força da Guerra nas Estrelas. De facto, ainda me sinto muito fascinada, apesar de adulta, com a Guerra das Estrelas, e espero pelo próximo filme. Mas agora sinto-me fascinada e entusiasmada com essa nova Força de sinais sem fios, e o potencial de mudar a assistência médica com esta nova Força.
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.
Um dos pacientes com quem fizemos testes é a minha tia. Ela tem insuficiência cardíaca, e tenho a certeza que muitos de vocês na plateia tem pais, avós, entes queridos que têm doenças crónicas. Eu quero que vocês imaginem comigo um futuro onde em todas as casas que tenham um paciente com uma doença crónica, haja um aparelho como este a monitorar passivamente o sono, a respiração, a saúde desse paciente com doença crónica, e antes que aconteça uma emergência, ele detete a degradação do sinal fisiológico e alerte o médico para podermos evitar a hospitalização. Isso pode mudar o sistema de saúde que conhecemos hoje, melhorar a forma como entendemos doenças crónicas e salvar muitas vidas.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
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, muito obrigada. Obrigada também, Zach. Fico feliz por estares a respirar. Então Dina, isto é incrível. As aplicações positivas são incríveis. Mas qual é o enquadramento ético em volta disto? O que estão a fazer para impedir que esta tecnologia seja usada para outro tipo de aplicações, talvez menos positivas?
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: Essa é uma questão muito importante, claro, sobre o uso errado, ou sobre o lado escuro da força?
HW: Right, right.
HW: Certo, certo
(Laughter)
(Risos)
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: Na verdade, temos tecnologias que impedem que as pessoas tentem usar este aparelho para monitorar alguém sem o seu consentimento. Como o dispositivo entende o espaço, vai pedir que provemos, fazendo certos movimentos, que temos acesso ao espaço e que somos a pessoa que está a pedir ao aparelho para monitorar. Falando de tecnologia, temos tecnologia que integramos para impedir o mau uso, mas acho que também tem uma parte política, como qualquer outra coisa. Espero que, com as duas coisas, possamos controlar qualquer mau uso.
HW: Amazing. Thank you so much.
HW: Incrível. Muito obrigada.
DK: Thank you.
DK: Obrigada eu.
(Applause)
(Aplausos)