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, como muitos de vocês neste auditório, era muito fascinada por Star Wars. O que mais me fascinava era essa noção da Força, essa energia que une todas as pessoas e objetos e que nos permite sentir as pessoas que nem mesmo podemos ver. Eu me lembro de ficar sentada em casa muitas noites, apenas me concentrando, tentando sentir a Força. Eu não sentia nada, não se preocupem.
(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."
Mais tarde, eu me tornei cientista. Passei a integrar o corpo docente do MIT e comecei a trabalhar com sinais sem fio. São coisas como Wi-Fi e sistemas de telefonia celular, e fiz muitos trabalhos nessa área. Mas então, de novo, esse negócio da Força continuava me incomodando, e, em algum momento, pensei: "Espere um pouco, esses sinais sem fio... 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.
Então, se pensarmos bem, os sinais sem fio viajam pelo espaço, atravessam obstáculos, paredes e oclusões, e alguns deles refletem do nosso corpo, porque ele é repleto de água. Alguns desses reflexos minúsculos voltam. Se eu tivesse um aparelho capaz de sentir esses reflexos minúsculos, eu poderia sentir as pessoas que não posso ver. Então, comecei a trabalhar com meus alunos na fabricação desse aparelho, e quero mostrar a vocês alguns de nossos resultados iniciais.
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.
Vemos aqui meu aluno em pé, e aqui está nosso aparelho. Iremos colocar o aparelho no outro escritório, atrás da parede, e monitorar meu aluno conforme ele se movimenta. Este ponto vermelho rastreia-o por meio de sinais sem fio. Como podem ver, o ponto vermelho rastreia os movimentos dele com precisão, baseado puramente em como o corpo dele interage com os sinais sem fio ao redor. Muito preciso, não é? Não tem dispositivos vestíveis, 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.
Vocês devem estar se perguntando: "Como é possível sentir as pessoas e rastreá-las sem quaisquer dispositivos vestíveis, através das paredes?" A analogia mais fácil a considerar é o radar. Muitos já devem ter visto esta imagem. Transmitimos um sinal sem fio para o céu, que reflete de algum avião, volta para nós, e começamos a detectar 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, teríamos isso há 50 anos. Mas não é apenas radar. Há duas diferenças muito importantes. A primeira, é claro: não podemos, como o radar, simplesmente lançar energia sem fio em alguém. Iríamos fritar a pessoa como se estivesse num microondas. Não façam isso. Isso significa que precisamos ser capazes de lidar com sinais muito fracos, e que o aparelho deve ser muito sensível. A segunda diferença é que, diferente do céu, que está vazio... se tivermos sorte, haverá um avião que poderemos pegar lá. Olhem para esse auditório e vejam quantos objetos e pessoas existem. Em ambientes internos, o sinal não apenas reflete da pessoa, mas também do chão, do teto, de outras pessoas ao redor. Conseguimos reflexos muito complexos em que o mesmo sinal reflete de mim e depois de vocês, do teto e do chão. Temos que entender essa bagunça.
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 estávamos com sorte. Estávamos chegando na hora certa. Duas coisas nos ajudaram. A primeira são as radiotecnologias, que evoluíram muito. Na última década, a radiotecnologia tornou-se muito mais poderosa. Conseguimos construir rádios muito sensíveis capazes de sentir sinais de radiofrequência fracos e minúsculos.
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 máquina. Continuamos ouvindo falar sobre isso. Houve, recentemente, uma evolução da aprendizagem de máquina, em aprendizagem profunda, que nos permitiu construir modelos de aprendizagem de máquina capazes de entender e interpretar sinais sem fio para que soubessem o que acontecia no ambiente. Se pensarmos nisso, o rádio é como o ouvido de nosso aparelho e a aprendizagem de máquina é como o cérebro, e, juntos, eles 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.
O que mais podemos entender sobre as pessoas usando sinais sem fio? O sono. O sono, na verdade, é algo muito importante para mim, porque 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 em algum sinal psicológico e descobrimos que o nosso é uma porcaria.
(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 a razão pela qual capturamos o sono, porque a pessoa anda, e o aparelho a vê quando se dirige para a cama, quando se mexe deitada e quando se levanta. Essa medida de sono é chamada de actigrafia. É baseada no movimento. Mas acontece que podemos, na verdade, dormir em um nível muito mais importante. Podemos entender as mudanças 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 vamos dormir, nossas ondas cerebrais mudam, e entramos em diferentes estágios: acordado, sono leve, sono profundo, MRO, ou movimento rápido dos olhos. Esses estágios estão, é claro, relacionados aos distúrbios do sono, mas também estão relacionados a várias doenças. Por exemplo, distúrbios no MRO estão associados à depressão. Distúrbios no sono profundo estão associados ao Alzheimer. Se quisermos obter os estágios do sono, hoje, mandaremos a pessoa para o hospital, eles irão colocar todos esses eletrodos na cabeça dela, e pedir para ela dormir assim.
(Laughter)
(Risos)
It's not really a happy experience.
Não é realmente uma experiência 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 disser que podemos fazer a mesma coisa, mas sem qualquer eletrodo no corpo da pessoa? Aqui está nosso aparelho, que transmite sinal sem fio de potência muito baixa, analisa os reflexos usando a IA e retorna os estágios do sono durante toda a noite. Sabemos, por exemplo, quando esta pessoa está sonhando. Não apenas isso... podemos até captar a sua respiração enquanto está sentada, e sem tocar nela. Ele está sentado e lendo, e isso representa a inspiração e a expiração dele. Pedimos para ele prender a respiração, e vemos o sinal permanecendo em um nível estável, porque ele expirou, mas não inspirou. Vou dar um zoom no sinal. Este é o mesmo sinal de antes. Estas são as inspirações; estas são as expirações. Veem estes pontos no sinal? Não são ruídos. São as batidas do coração dele. Podemos vê-las batida a batida.
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 um momento e fazer uma demonstração ao vivo, e Zach irá me ajudar. Iremos usar o aparelho para monitorar a respiração de Zach. Esta caixa branca que vemos aqui é o aparelho, que Zach está ligando... Percebo que a respiração dele está boa. Iremos fazer exatamente o que fizemos no vídeo com o outro rapaz. O sinal sem fio está sendo transmitido, está tocando o corpo de Zach, e refletindo de volta ao aparelho. Vamos monitorar a respiração dele, o movimento de inspirar e expirar. Vemos a inspiração e a expiração. Vejam: esses altos e baixos indicam a respiração dele. Inspirando, expirando.
(Applause)
(Aplausos)
So, he can breathe.
Então, ele consegue respirar.
(Laughter)
(Risos)
Zach, can you hold your breath, please?
Zach, pode prender 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.
Está bem, agora ele está prendendo a respiração. Vemos que o sinal permanece em um nível estável. Estas são as batidas do coração dele. Batida, batida, batida, batida, batida.
(Applause)
(Aplausos)
OK, Zach, you can breathe again.
Certo, Zach, pode respirar novamente.
(Laughter)
(Risos)
We don't want accidents here.
Não queremos acidentes aqui.
(Laughter)
(Risos)
OK, thank you.
Está bem, 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 esse aparelho que pode monitorar tantos sinais fisiológicos para nós, e o mais interessante nele é que ele faz tudo isso sem dispositivos vestíveis, sem pedir à pessoa para mudar o comportamento, vestir ou carregar qualquer coisa especial. Isso deixou os médicos muito animados, porque eles sempre querem ter mais informações sobre seus pacientes, especialmente em casa. Isso é verdade em doenças crônicas, como doenças pulmonares, como DPOC, ou insuficiência cardíaca, Alzheimer e até mesmo depressão. Todas essas doenças crônicas são muito importantes. De fato, talvez vocês saibam que dois terços do custo da assistência médica nos EUA devem-se a doenças crônicas. Mas o fato muito interessante sobre essas doenças é que, quando a pessoa, por exemplo, tem um problema que a leva ao hospital e ao pronto-socorro, esse problema não acontece da noite para o dia. Na verdade, as coisas acontecem aos poucos. Se conseguirmos monitorar pacientes com doenças crônicas em casa, poderemos detectar mudanças na respiração, batimentos cardíacos, mobilidade, sono, e poderemos detectar emergências antes que elas ocorram e fazer a intervenção médica mais cedo para que possamos evitar a internação.
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 fato, hoje estamos trabalhando com vários médicos em diferentes categorias de doença. Estou muito animada porque temos utilizado o aparelho com muitos pacientes. Temos utilizado o aparelho com muitos pacientes que têm DPOC, que é uma doença pulmonar, pacientes que têm Alzheimer, depressão e ansiedade e pessoas que têm o mal de Parkinson. Trabalhamos com os médicos para melhorar a vida dos pacientes e compreender melhor a doença.
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, contei a vocês que eu era muito fascinada por Star Wars e pela Força, e, de fato, ainda sou muito fascinada, mesmo agora, adulta, com Star Wars, aguardando o próximo filme. Mas estou muito fascinada agora e animada com essa nova Força de sinais sem fio e o potencial de mudança da assistência médica com essa 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.
Uma das pacientes com quem a utilizamos é, na verdade, minha tia, que tem insuficiência cardíaca. Tenho certeza de que muitos de vocês na plateia têm pais, avós, pessoas queridas com doenças crônicas. Convido vocês a imaginarem comigo um futuro em que, em toda casa que tenha um paciente com doença crônica, exista um aparelho como esse, ao fundo, apenas monitorando passivamente o sono, a respiração, a saúde desse paciente e, antes de ocorrer uma emergência, esse aparelho detectaria a degradação no sinal psicológico e alertaria o médico para conseguir evitar a internação. Isso pode mudar a assistência médica como a conhecemos hoje, melhorar nossa compreensão sobre as doenças crônicas e também 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 que esteja respirando. Dina, isso é fantástico. As aplicações positivas são incríveis. Como é a estrutura ética em torno desse assunto? O que estão fazendo para evitar o uso dessa tecnologia por outros tipos de aplicações talvez menos positivos?
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: Sim, essa é uma pergunta muito importante, é claro, sobre o uso indevido, ou acho que você poderia dizer sobre o lado negro da Força?
HW: Right, right.
HW: 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 as pessoas de tentarem usar esse aparelho para monitar alguém sem o seu consentimento. Como o aparelho compreende o espaço, ele pedirá para você provar, por meio de determinados movimentos, que você tem acesso ao espaço e que você é a pessoa que está pedindo ao aparelho para ser monitorada. Em termos de tecnologia, temos tecnologias que integramos para impedir o uso indevido, mas também, creio que há um papel para as diretrizes, como tudo mais, e tomara que, com ambos, possamos controlar qualquer uso indevido.
HW: Amazing. Thank you so much.
HW: Incrível. Muito obrigada.
DK: Thank you.
DK: Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)