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.
В детстве я была, как и многие в этом зале, увлечена «Звёздными войнами». Больше всего меня восхищало понятие Силы — энергии, объединяющей людей и всё вокруг, позволяющей вам ощущать тех, кого вы даже не видите. Я помню, как вечерами сидела дома, концентрируясь на том, чтобы почувствовать Силу, но ничего такого я не ощущала, не переживайте.
(Laughter)
(Смех)
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."
Впоследствии я стала учёным, начала преподавать в МТИ и работать с беспроводными сигналами. К ним относится Wi-Fi и системы сотовой связи, и я много работала в этой сфере. Но Сила продолжала «изводить» меня, и в какой-то момент я просто подумала: «Эти беспроводные сигналы и есть та самая Сила».
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.
Если вдуматься, беспроводные сигналы путешествуют сквозь пространство, преодолевают препятствия, стены и прочие преграды, а некоторые из них могут отражаться от наших тел, поскольку наши тела состоят из воды, и некоторые из этих мельчайших отражений возвращаются. И если бы у меня был прибор, который мог распознавать эти отражения, я смогла бы ощущать людей, которых не вижу. Мы с моими студентами начали работу над созданием такого прибора, и я хочу показать вам наши первые результаты.
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.
Здесь вы видите моего студента, а вот наш прибор. Мы помещаем прибор в другую комнату, за стену, и следим за перемещением студента. Красная точка прокладывает его маршрут, используя беспроводные сигналы. И как видите, она делает это очень точно, основываясь лишь на том, как его тело взаимодействует с окружающими беспроводными сигналами. Весьма точно, не так ли? У него нет никаких электронных устройств.
(Applause)
(Аплодисменты)
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.
Наверное, вам интересно, как такое возможно, что мы можем чувствовать людей, следить за ними без помощи электронных устройств, сквозь стены. Самая простая аналогия — радар. Уверена, что многие видели эту картинку. Беспроводной сигнал передаётся в небо, отражается от самолёта, возвращается — таким образом вы можете его обнаружить.
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.
Но если бы это был просто радар, мы смогли бы так делать ещё 50 лет назад. Поэтому это не просто радар. В нём есть два ключевых отличия. Первое: конечно, вы не можете, как в случае с радаром, облучить кого-то электромагнитной энергией. Человек поджарится, как в микроволновке. Не надо этого делать. Это значит, что вам придётся работать с очень слабыми сигналами, а ваш прибор должен быть очень чувствительным. Второе отличие: в небе обычно пусто. И если повезёт, там будет один самолёт, который вы сможете обнаружить. Посмотрите на этот зал, сколько в нём предметов и людей. В помещениях сигнал отражается не только от человека, но ещё и от пола, потолка, от других людей, и результат получается сложным, когда сигнал отражается сначала от меня, затем от вас, от потолка и от пола. И в этих беспорядочных результатах нужно разобраться.
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.
Но нам повезло. Мы с нашим прибором появились как раз вовремя. Нам помогли две вещи. Первая: существенное развитие радиотехнологий. За последнее десятилетие радиотехнология набрала силу, поэтому мы смогли создать очень чувствительные приёмники, которые могут обнаруживать слабые и мгновенные радиосигналы.
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.
Вторая вещь: машинное обучение. Вы постоянно слышите о нём, и в последнее время в машинном обучении произошла революция, в глубоком обучении, и это позволило нам создать модели машинного обучения, которые могут распознавать беспроводные сигналы и интерпретировать их, понимая при этом, что в данный момент происходит с окружающей средой. Если подумать, радиоприёмник — это «ухо» нашего прибора, а машинное обучение — это его «мозг», и вместе они образуют очень мощное устройство.
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.
Что ещё мы можем узнать о людях, используя беспроводные сигналы? Сон. Сон — то, что дорого моему сердцу, поскольку я очень плохо сплю.
(Laughter)
(Смех)
So one thing is when you start working on some physiological signal and you discover that yours sucks.
Когда начинаешь работать с каким-либо физиологическим сигналом, узнаёшь, что твои показатели оставляют желать лучшего.
(Laughter)
(Смех)
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.
Вы видите, что мы можем «измерить» сон, поскольку человек перемещается, и прибор видит, как он идёт к кровати, как он перестаёт вертеться, как он встаёт с кровати, всё это называется актиграфией. Она основывается на движении. Но оказывается, мы можем измерить сон на более важном уровне. Мы можем понять изменения в мозговых волнах, которые возникают во время сна.
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.
Многие из вас, возможно, знают, что когда мы засыпаем, наши мозговые импульсы меняются, и мы проходим несколько стадий: бодрствование, лёгкий сон, глубокий сон и фазу быстрого сна. Эти стадии, конечно, могут рассказать как о нарушениях сна, так и о различных заболеваниях. Например, нарушения в фазе быстрого сна могут говорить о депрессии. Нарушения в стадии глубокого сна могут быть связаны с болезнью Альцгеймера. Для получения информации о стадиях сна человека отправляют в больницу, на его голове размещают электроды, просят его спать вот в таком виде.
(Laughter)
(Смех)
It's not really a happy experience.
Не очень приятно.
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.
Можно ли сделать то же самое, но без всех этих электродов на теле спящего? Вот наш прибор, который передаёт беспроводной сигнал очень малой мощности, анализирует отражённые сигналы с помощью искусственного интеллекта и выдаёт нам все стадии сна за ночь. Например, мы знаем, когда этот человек видит сны. Не только это... мы можем следить за вашим дыханием, когда вы сидите, даже не дотрагиваясь до вас. Он сидит и читает, а вот его вдохи и выдохи. Мы попросили его задержать дыхание, и вы видите: уровень сигнала не меняется, поскольку он выдохнул и ещё не вдохнул. Я хочу немного приблизить изображение. Это тот же сигнал. Вот вдохи, а это выдохи. Видите эти небольшие импульсы? Это не помехи. Это его сердцебиение. Вы можете видеть удар за ударом.
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.
Я хочу ненадолго прерваться и продемонстрировать вам кое-что. Зак поможет мне. С помощью прибора мы будем следить за дыханием Зака. Эта белая коробка и есть наш прибор. Зак включает его... и я вижу, что его дыхание в норме. Мы сделаем то же самое, что показали вам на видео. Беспроводной сигнал распространяется, доходит до тела Зака, отражается от него, отражённый сигнал поступает в прибор, и мы отслеживаем его дыхание, движения грудной клетки. Мы видим вдохи, выдохи. Это график дыхания Зака. Вдох, выдох.
(Applause)
(Аплодисменты)
So, he can breathe.
Итак, он может дышать.
(Laughter)
(Смех)
Zach, can you hold your breath, please?
Зак, можешь задержать дыхание?
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.
Теперь он задержал дыхание, и как видите, уровень сигнала не меняется. А это его пульс. Тук, тук, тук, тук, тук.
(Applause)
(Аплодисменты)
OK, Zach, you can breathe again.
Зак, можешь дышать.
(Laughter)
(Смех)
We don't want accidents here.
Обойдёмся без жертв.
(Laughter)
(Смех)
OK, thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)
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.
Как видите, у нас есть прибор, который может контролировать множество физиологических сигналов, и интересно то, что для этого не нужны никакие другие устройства, не нужно просить человека поменять что-то в его поведении или надеть какое-то особое устройство. Врачам это очень понравилось, поскольку они всегда хотят знать о своих пациентах как можно больше, особенно когда те находятся дома. Это особенно актуально при хронических заболеваниях, заболеваниях лёгких, как, например ХОБЛ, или сердечной недостаточности, или болезни Альцгеймера и даже депрессии. Все эти хронические заболевания очень важно контролировать. Возможно, вы знаете, что две трети расходов на здравоохранение в США приходится на хронические заболевания. Но интересно то, что когда у человека, например, возникает обострение, которое в итоге приводит его к больничной койке, оно не возникает в одночасье. Всё происходит постепенно. Если мы сможем контролировать состояние таких пациентов у них дома, мы увидим изменения их дыхания, сердечного ритма, движений, сна и выявим возможное обострение до того, как оно случится, и врачебное вмешательство произойдёт раньше, позволив избежать госпитализации.
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.
Конечно, сегодня мы работаем с разными врачами, которые специализируются на разных заболеваниях. Я очень рада, поскольку мы опробовали этот прибор на многих пациентах. На больных ХОБЛ — хронической обструктивной болезнью лёгких, пациентах с болезнью Альцгеймера, тех, кто страдает от депрессии и тревожности, на людях с болезнью Паркинсона. Вместе с врачами мы улучшаем качество жизни таких пациентов, лучше понимаем болезнь.
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.
В самом начале я рассказала вам, что была увлечена «Звёздными войнами» и понятием Силы, и, конечно, меня до сих пор это впечатляет. Даже сейчас, будучи взрослой, я жду следующей части фильма. Но теперь я очарована и взволнована этой новой силой беспроводных сигналов и тем, как с её помощью мы можем изменить здравоохранение.
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.
Одним из наших пациентов была моя тётя. Она страдает сердечной недостаточностью, и я уверена, что у многих из вас есть родители, дедушки и бабушки, близкие с хроническими заболеваниями. Я хочу, чтобы вы представили будущее, когда в каждом доме, где есть больной с хроническим заболеванием, где-то на заднем фоне будет работать подобный прибор, пассивно контролируя сон, дыхание, здоровье такого пациента, и до возникновения критической ситуации он будет обнаруживать снижение уровня сигнала и предупреждать врача, чтобы избежать госпитализации. Это может изменить существующую на данный момент систему здравоохранения, помочь нам понять хронические болезни и спасти много жизней.
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)
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?
Хелен Уолтерс: Дина, спасибо вам огромное. Спасибо и вам, Зак. Я так рада, что вы дышите. Дина, это потрясающе. Положительные стороны применения просто невероятные. А каковы ограничения в использовании, например, этического характера? Что вы делаете, чтобы предотвратить злоупотребление этой технологией?
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?
Дина Катаби: Да, конечно, это очень важный вопрос — нецелевое использование или, можно сказать, Тёмная сторона Силы?
HW: Right, right.
ХУ: Да, верно.
(Laughter)
(Смех)
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.
ДК: У нас есть такие технологии, которые не позволят использовать этот прибор для наблюдения за кем-то без его согласия. Поскольку прибор взаимодействует с пространством, он попросит вас подтвердить, выполняя определённые движения, что вы имеете доступ к этому пространству, и именно вас прибор будет контролировать. Мы внедрили такую технологию, которая предотвращает нецелевое использование прибора, но также я думаю, что важна и особая роль политики, как и везде, и, надеюсь, с помощью этих двух факторов
HW: Amazing. Thank you so much.
мы сможем проконтролировать любое противоправное использование.
DK: Thank you.
ХУ: Великолепно. Огромное спасибо.
ДК: Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)