A new way to monitor vital signs (that can see through walls) | Dina Katabi

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Maricene Crus

When I was a kid,

Quando eu era criança,

I was, like many of you in this room, very much fascinated by Star Wars,

como muitos de vocês neste auditório, era muito fascinada por Star Wars.

and what fascinated me the most is this notion of the Force,

O que mais me fascinava era essa noção da Força,

this energy that connects all people and all objects

essa energia que une todas as pessoas e objetos

and allows you to feel people that you can't even see.

e que nos permite sentir as pessoas que nem mesmo podemos ver.

And I remember many nights, I would be sitting at home,

Eu me lembro de ficar sentada em casa muitas noites,

just, like, concentrating and focusing, trying to feel the Force,

apenas me concentrando, tentando sentir a Força.

and I didn't feel anything, don't worry.

Eu não sentia nada, não se preocupem.

(Laughter)

(Risos)

And later in life, I became a scientist.

Mais tarde, eu me tornei cientista.

I joined the MIT faculty and started working on wireless signals.

Passei a integrar o corpo docente do MIT e comecei a trabalhar com sinais sem fio.

These are things like Wi-Fi or cellular systems,

São coisas como Wi-Fi e sistemas de telefonia celular,

and I did a lot of work in that domain.

e fiz muitos trabalhos nessa área.

But then, again, this Force thing kept nagging me,

Mas então, de novo, esse negócio da Força continuava me incomodando,

and at some point, I was just like,

e, em algum momento, pensei:

"Wait a minute, these wireless signals -- they are like the Force."

"Espere um pouco, esses sinais sem fio... são como a Força!"

So if you think about it,

Então, se pensarmos bem,

wireless signals, they travel through space,

os sinais sem fio viajam pelo espaço,

they go through obstacles and walls and occlusions,

atravessam obstáculos, paredes e oclusões,

and some of them,

e alguns deles refletem do nosso corpo, porque ele é repleto de água.

they reflect off our bodies, because our bodies are full of water,

and some of these minute reflections,

Alguns desses reflexos minúsculos voltam.

they come back.

Se eu tivesse um aparelho capaz de sentir esses reflexos minúsculos,

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.

eu poderia sentir as pessoas que não posso ver.

So I started working with my students on building such a device,

Então, comecei a trabalhar com meus alunos na fabricação desse aparelho,

and I want to show you some of our early results.

e quero mostrar a vocês alguns de nossos resultados iniciais.

So here, you see my student standing,

Vemos aqui meu aluno em pé,

and here is our device.

e aqui está nosso aparelho.

And we are going to put the device in the other office, behind the wall,

Iremos colocar o aparelho no outro escritório, atrás da parede,

and we are going to monitor him as he moves.

e monitorar meu aluno conforme ele se movimenta.

This red dot is tracking him using wireless signals.

Este ponto vermelho rastreia-o por meio de sinais sem fio.

And as you can see, the red dot is tracking his movements very accurately,

Como podem ver, o ponto vermelho rastreia os movimentos dele com precisão,

purely based on how his body interacts with the surrounding wireless signals.

baseado puramente em como o corpo dele interage com os sinais sem fio ao redor.

Pretty accurate, isn't it?

Muito preciso, não é?

He has no wearables, nothing.

Não tem dispositivos vestíveis, nada.

(Applause)

(Aplausos)

Now you might be wondering,

Vocês devem estar se perguntando:

how is it possible that we can sense people

"Como é possível sentir as pessoas

and track them, without any wearables, through walls,

e rastreá-las sem quaisquer dispositivos vestíveis, através das paredes?"

and the easiest analogy to think about is radar.

A analogia mais fácil a considerar é o radar.

I'm sure many of you have seen this picture.

Muitos já devem ter visto esta imagem.

You transmit a wireless signal to the sky,

Transmitimos um sinal sem fio para o céu,

it reflects off some airplane, comes back to you,

que reflete de algum avião, volta para nós,

and you start detecting these airplanes.

e começamos a detectar esses aviões.

But if it were just radar,

Mas, se fosse apenas radar, teríamos isso há 50 anos.

then we would have this 50 years ago.

So it's not just radar.

Mas não é apenas radar.

There are two key differences.

Há duas diferenças muito importantes.

So the first difference, of course --

A primeira, é claro:

não podemos, como o radar, simplesmente lançar energia sem fio em alguém.

you can't, like radar, just blast wireless power at somebody.

You're going to fry them like if they were in a microwave.

Iríamos fritar a pessoa como se estivesse num microondas.

Don't do that.

Não façam isso.

So it means that you have to be able to deal with very weak signals,

Isso significa que precisamos ser capazes de lidar com sinais muito fracos,

and that means that your device has to be very sensitive.

e que o aparelho deve ser muito sensível.

The second difference is that, unlike the sky, where it's empty --

A segunda diferença é que, diferente do céu, que está vazio...

if you are lucky, there is one airplane that you can catch there.

se tivermos sorte, haverá um avião que poderemos pegar lá.

Like, look at the room

Olhem para esse auditório e vejam quantos objetos e pessoas existem.

and look how many objects and people there are.

So in indoor environments, the signal not only reflects off the person,

Em ambientes internos, o sinal não apenas reflete da pessoa,

if reflects off the person, off the floor, the ceiling,

mas também do chão, do teto,

off other people around,

de outras pessoas ao redor.

and you get very complex reflections

Conseguimos reflexos muito complexos

where the same signal reflects off me and then off you,

em que o mesmo sinal reflete de mim e depois de vocês, do teto e do chão.

and then off the ceiling, then off the floor.

And you have to make sense of that mess.

Temos que entender essa bagunça.

But we were lucky.

Mas estávamos com sorte.

We were coming at the right time.

Estávamos chegando na hora certa.

So two things helped us.

Duas coisas nos ajudaram.

The first thing is radiotechnologies have evolved a lot,

A primeira são as radiotecnologias, que evoluíram muito.

and over the last decade,

Na última década, a radiotecnologia tornou-se muito mais poderosa.

radio technology became much more powerful,

so we were able to build very sensitive radios

Conseguimos construir rádios muito sensíveis

that can sense weak and minute RF signals.

capazes de sentir sinais de radiofrequência fracos e minúsculos.

The second thing: machine learning.

A segunda coisa: aprendizagem de máquina.

So you keep hearing about machine learning

Continuamos ouvindo falar sobre isso.

and there was a revolution of machine learning recently,

Houve, recentemente, uma evolução da aprendizagem de máquina,

in deep learning,

em aprendizagem profunda,

and that allowed us to build machine-learning models

que nos permitiu construir modelos de aprendizagem de máquina

that can understand wireless signals and interpret them

capazes de entender e interpretar sinais sem fio

so they would know what happened in the environment.

para que soubessem o que acontecia no ambiente.

So if you think of it, the radio is like the ear of our device

Se pensarmos nisso, o rádio é como o ouvido de nosso aparelho

and the machine learning is like the brain,

e a aprendizagem de máquina é como o cérebro,

and together, they have a very powerful device.

e, juntos, eles formam um aparelho muito poderoso.

So what else can we sense about people using wireless signals?

O que mais podemos entender sobre as pessoas usando sinais sem fio?

Sleep.

O sono.

Sleep, actually, is something very dear to my heart,

O sono, na verdade, é algo muito importante para mim,

porque meu sono é um desastre.

because my sleep is a disaster.

(Laughter)

(Risos)

So one thing is when you start working on some physiological signal

Uma coisa é quando começamos a trabalhar em algum sinal psicológico

and you discover that yours sucks.

e descobrimos que o nosso é uma porcaria.

(Laughter)

(Risos)

So you can see why we can capture sleep,

Podemos ver a razão pela qual capturamos o sono,

because the person walks and the device sees him as he walks to bed,

porque a pessoa anda, e o aparelho a vê quando se dirige para a cama,

when he stops tossing around in bed,

quando se mexe deitada

when he steps out of bed,

e quando se levanta.

and that measure of sleep is what people call actigraphy.

Essa medida de sono é chamada de actigrafia.

It's based on motion.

É baseada no movimento.

But it turned out that we can actually get sleep

Mas acontece que podemos, na verdade, dormir em um nível muito mais importante.

at a much more important level.

We can understand the change in the brain waves

Podemos entender as mudanças nas ondas cerebrais

that occur during sleep.

que ocorrem durante o sono.

So, many of you probably know that as we go to sleep,

Muitos de vocês provavelmente sabem que, quando vamos dormir,

our brainwaves change and we enter different stages:

nossas ondas cerebrais mudam, e entramos em diferentes estágios:

awake, light sleep, deep sleep and REM, or rapid eye movement.

acordado, sono leve, sono profundo, MRO, ou movimento rápido dos olhos.

These stages are of course related to sleep disorders,

Esses estágios estão, é claro, relacionados aos distúrbios do sono,

but they are also related to various diseases.

mas também estão relacionados a várias doenças.

So for example, disturbances in REM are associated with depression.

Por exemplo, distúrbios no MRO estão associados à depressão.

Disturbances in deep sleep are associated with Alzheimer's.

Distúrbios no sono profundo estão associados ao Alzheimer.

So if you want to get sleep staging,

Se quisermos obter os estágios do sono,

today, you will send the person to the hospital,

hoje, mandaremos a pessoa para o hospital,

they put all of these electrodes on their head,

eles irão colocar todos esses eletrodos na cabeça dela,

and they ask them to sleep like that.

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

E se eu disser que podemos fazer a mesma coisa,

but without any of these electrodes on the person's body?

mas sem qualquer eletrodo no corpo da pessoa?

So here is our device,

Aqui está nosso aparelho,

transmitting very low power wireless signal,

que transmite sinal sem fio de potência muito baixa,

analyzes the reflections using AI

analisa os reflexos usando a IA

and spits out the sleep stages throughout the night.

e retorna os estágios do sono durante toda a noite.

So we know, for example, when this person is dreaming.

Sabemos, por exemplo, quando esta pessoa está sonhando.

Not just that ...

Não apenas isso...

we can even get your breathing while you are sitting like that,

podemos até captar a sua respiração enquanto está sentada,

and without touching you.

e sem tocar nela.

So he is sitting and reading

Ele está sentado e lendo,

e isso representa a inspiração e a expiração dele.

and this is his inhales, exhales.

We asked him to hold his breath,

Pedimos para ele prender a respiração,

e vemos o sinal permanecendo em um nível estável,

and you see the signal staying at a steady level

because he exhaled.

porque ele expirou, mas não inspirou.

He did not inhale.

And I want to zoom in on the signal.

Vou dar um zoom no sinal.

And this is the same signal as before.

Este é o mesmo sinal de antes.

These are the inhales,

Estas são as inspirações;

these are the exhales.

estas são as expirações.

And you see these blips on the signal?

Veem estes pontos no sinal?

These are not noise.

Não são ruídos.

They are his heartbeats.

São as batidas do coração dele.

And you can see them beat by beat.

Podemos vê-las batida a batida.

So I want to stop here for a moment and show you a live demo.

Vou parar aqui por um momento e fazer uma demonstração ao vivo,

Zach is going to help me with the demo,

e Zach irá me ajudar.

and we're going to use the device to monitor Zach's breathing.

Iremos usar o aparelho para monitorar a respiração de Zach.

So this white box that you see here is the device,

Esta caixa branca que vemos aqui é o aparelho,

and Zach is turning it on ...

que Zach está ligando...

and let's see whether he breathes well.

Percebo que a respiração dele está boa.

So we're going to do exactly what we did in the video with the other guy,

Iremos fazer exatamente o que fizemos no vídeo com o outro rapaz.

so the wireless signal is going through,

O sinal sem fio está sendo transmitido,

it's touching Zach's body,

está tocando o corpo de Zach,

and it's reflecting back to the device,

e refletindo de volta ao aparelho.

and we want to monitor his breathing, his inhale-exhale motion.

Vamos monitorar a respiração dele, o movimento de inspirar e expirar.

So we see the inhales, exhales --

Vemos a inspiração e a expiração.

so see, these ups and downs are Zach breathing.

Vejam: esses altos e baixos indicam a respiração dele.

Inhaling, exhaling.

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,

Está bem, agora ele está prendendo a respiração.

so you see the signal stays at a steady level,

Vemos que o sinal permanece em um nível estável.

and these are his heartbeats.

Estas são as batidas do coração dele.

Beat, beat, beat, beat, beat.

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

Como podem ver, temos esse aparelho

that can monitor so many physiological signals for you,

que pode monitorar tantos sinais fisiológicos para nós,

e o mais interessante nele é que ele faz tudo isso sem dispositivos vestíveis,

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

sem pedir à pessoa para mudar o comportamento,

or to wear anything or charge anything special.

vestir ou carregar qualquer coisa especial.

And that got doctors very excited,

Isso deixou os médicos muito animados,

because doctors,

porque eles sempre querem ter mais informações sobre seus pacientes,

they always want to know more information about their patients,

particularly at home,

especialmente em casa.

and this is particularly true in chronic diseases,

Isso é verdade em doenças crônicas,

like pulmonary diseases, like COPD,

como doenças pulmonares, como DPOC,

or heart failure or Alzheimer's and even depression.

ou insuficiência cardíaca, Alzheimer e até mesmo depressão.

All of these chronic diseases are very important.

Todas essas doenças crônicas são muito importantes.

In fact -- perhaps you know --

De fato, talvez vocês saibam

two-thirds of the cost of health care in the US

que dois terços do custo da assistência médica nos EUA

is due to chronic diseases.

devem-se a doenças crônicas.

But what is really interesting about chronic diseases

Mas o fato muito interessante sobre essas doenças

is that when the person, for example,

é que, quando a pessoa, por exemplo,

has a problem that leads to the hospital and the emergency room,

tem um problema que a leva ao hospital e ao pronto-socorro,

this problem doesn't happen overnight.

esse problema não acontece da noite para o dia.

Actually, things happen gradually.

Na verdade, as coisas acontecem aos poucos.

So if we can monitor chronic disease patients in their home,

Se conseguirmos monitorar pacientes com doenças crônicas em casa,

we can detect changes in their breathing, heartbeat, mobility, sleep --

poderemos detectar mudanças na respiração, batimentos cardíacos, mobilidade, sono,

and we can detect emergencies before they occur

e poderemos detectar emergências antes que elas ocorram

and have the doctor intervene earlier

e fazer a intervenção médica mais cedo

so that we can avoid hospitalization.

para que possamos evitar a internação.

And indeed, today we are working with multiple doctors

De fato, hoje estamos trabalhando com vários médicos

in different disease categories.

em diferentes categorias de doença.

So I'm really excited

Estou muito animada

because we have deployed the device with many patients.

porque temos utilizado o aparelho com muitos pacientes.

We have deployed the device with patients that have COPD,

Temos utilizado o aparelho com muitos pacientes que têm DPOC,

which is a pulmonary disease,

que é uma doença pulmonar,

patients that have Alzheimer's,

pacientes que têm Alzheimer, depressão e ansiedade

patients that have depression and anxiety

and people that have Parkinson's.

e pessoas que têm o mal de Parkinson.

And we are working with the doctors on improving their life,

Trabalhamos com os médicos para melhorar a vida dos pacientes

understanding the disease better.

e compreender melhor a doença.

So when I started, I told you

Quando comecei, contei a vocês

that I'm really fascinated with Star Wars and the Force in Star Wars,

que eu era muito fascinada por Star Wars e pela Força,

and indeed, I'm still very much fascinated,

e, de fato, ainda sou muito fascinada,

even now, as a grown-up, with Star Wars,

mesmo agora, adulta, com Star Wars, aguardando o próximo filme.

waiting for the next movie.

But I'm very fascinated now and excited

Mas estou muito fascinada agora e animada

about this new Force of wireless signals,

com essa nova Força de sinais sem fio

and the potential of changing health care with this new force.

e o potencial de mudança da assistência médica com essa nova Força.

One of the patients with whom we deployed is actually my aunt.

Uma das pacientes com quem a utilizamos é, na verdade, minha tia,

She has heart failure,

que tem insuficiência cardíaca.

and I'm sure many of you guys in the audience

Tenho certeza de que muitos de vocês na plateia

have parents, grandparents, loved ones who have chronic diseases.

têm pais, avós, pessoas queridas com doenças crônicas.

So I want you to imagine with me a future

Convido vocês a imaginarem comigo um futuro

where in every home that has a chronic disease patient,

em que, em toda casa que tenha um paciente com doença crônica,

there is a device like this device sitting in the background

exista um aparelho como esse, ao fundo,

and just monitoring passively

apenas monitorando passivamente

sleep, breathing, the health of this chronic disease patient,

o sono, a respiração, a saúde desse paciente

and before an emergency occurs,

e, antes de ocorrer uma emergência,

it would detect the degradation in the physiological signal

esse aparelho detectaria a degradação no sinal psicológico

and alert the doctor

e alertaria o médico

so that we can avoid hospitalization.

para conseguir evitar a internação.

This can change health care as we know it today,

Isso pode mudar a assistência médica como a conhecemos hoje,

improve how we understand chronic diseases

melhorar nossa compreensão sobre as doenças crônicas

and also save many lives.

e também salvar muitas vidas.

Thank you.

Obrigada.

(Aplausos)

(Applause)

Helen Walters: Dina, thank you so much.

Helen Walters: Dina, muito obrigada.

Obrigada também, Zach.

Thank you too, Zach.

So glad you're breathing.

Fico feliz que esteja respirando.

So Dina, this is amazing.

Dina, isso é fantástico.

The positive applications are incredible.

As aplicações positivas são incríveis.

What is the framework, though, like the ethical framework around this?

Como é a estrutura ética em torno desse assunto?

What are you doing to prevent this technology from being used

O que estão fazendo para evitar o uso dessa tecnologia

for other, perhaps less positive types of applications?

por outros tipos de aplicações talvez menos positivos?

Dina Katabi: Yeah, this is a very important question, of course,

Dina Katabi: Sim, essa é uma pergunta muito importante, é claro,

like, what about misuse,

sobre o uso indevido,

or what about, I guess you could say, about the Dark Side of the Force?

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

DK: Na verdade, temos tecnologias

that prevent people from trying to use this device

que impedem as pessoas de tentarem usar esse aparelho

to monitor somebody without their consent.

para monitar alguém sem o seu consentimento.

Because the device understands space,

Como o aparelho compreende o espaço,

it will ask you to prove, by doing certain movements,

ele pedirá para você provar, por meio de determinados movimentos,

that you have access to the space

que você tem acesso ao espaço

and you are the person who you are asking the device to monitor.

e que você é a pessoa que está pedindo ao aparelho para ser monitorada.

So technology-wise,

Em termos de tecnologia,

we have technology that we integrate to prevent misuse,

temos tecnologias que integramos para impedir o uso indevido,

but also, I think there is a role for policy, like everything else,

mas também, creio que há um papel para as diretrizes, como tudo mais,

and hopefully, with the two of them, we can control any misuse.

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.

(Aplausos)

(Applause)