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

Tradutor: Julia Ubriaco Revisora: Margarida Ferreira

When I was a kid,

Quando eu era criança, tal como muitos nesta sala,

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

sentia-me fascinada pela Guerra das Estrelas,

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

e o que mais me fascinava era a ideia da Força,

this energy that connects all people and all objects

uma energia que interliga todas as pessoas e objetos

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

e nos permite sentir pessoas que não conseguimos ver.

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

Lembro-me de passar muitas noites em casa,

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

a concentrar-me, tentando sentir a Força,

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

mas não se preocupem, eu não senti nada.

(Laughter)

(Risos)

And later in life, I became a scientist.

Alguns anos mais tarde, tornei-me cientista.

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

Fui para a faculdade do MIT e comecei a estudar sinais sem fios,

These are things like Wi-Fi or cellular systems,

coisas como o Wi-Fi ou os sistemas de telemóveis,

and I did a lot of work in that domain.

e trabalhei muito nessa área.

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

Mas ainda assim, a Força continuava a intrigar-me,

and at some point, I was just like,

e a certa altura, apercebi-me:

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

"Espera, estes sinais sem fios são como a Força."

So if you think about it,

Se pensarmos bem,

wireless signals, they travel through space,

os sinais sem fios viajam pelo espaço,

they go through obstacles and walls and occlusions,

atravessam obstáculos, paredes e bloqueios,

and some of them,

e alguns deles

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

são refletidos pelo nosso corpo, porque o nosso corpo está cheio de água,

and some of these minute reflections,

e alguns desses minúsculos reflexos,

they come back.

voltam para trás.

And if, just if, I had a device that can just sense these minute reflections,

Se, de alguma forma, eu tivesse um aparelho que captasse esses reflexos,

then I would be able to feel people that I cannot see.

eu conseguiria sentir pessoas que não posso ver.

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

Então, juntamente com os meus alunos,

comecei a tentar construir esse aparelho

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

e gostaria de partilhar com vocês alguns dos nossos primeiros resultados.

So here, you see my student standing,

Aqui, podemos ver um dos meus alunos,

and here is our device.

e aquele é o nosso aparelho.

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

Vamos colocar esse aparelho noutra sala, atrás da parede,

and we are going to monitor him as he moves.

e vamos monitorar este aluno enquanto ele se movimenta.

This red dot is tracking him using wireless signals.

Aquele ponto vermelho está a acompanhá-lo enquanto ele se movimenta.

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

Como podem ver, o ponto vermelho acompanha os movimentos com precisão,

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

graças apenas à interação do corpo dele com os sinais sem fios.

Pretty accurate, isn't it?

Bastante rigoroso, não acham?

He has no wearables, nothing.

Ele não tem nenhum sensor, não tem nada.

(Applause)

(Aplausos)

Now you might be wondering,

Agora, devem estar a pensar:

how is it possible that we can sense people

"Como é possível detetar pessoas

and track them, without any wearables, through walls,

"e acompanhá-las, sem nenhum sensor, através de paredes?"

and the easiest analogy to think about is radar.

A melhor analogia é pensar num radar.

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

Certamente que muitos de vocês já viram esta imagem.

You transmit a wireless signal to the sky,

Transmitimos um sinal sem fios para o céu,

it reflects off some airplane, comes back to you,

ele reflete-se nalgum avião, volta para nós,

and you start detecting these airplanes.

e é assim que detetarmos esses aviões.

But if it were just radar,

Mas se fosse apenas radar,

then we would have this 50 years ago.

já teríamos isso há 50 anos.

So it's not just radar.

Então, não é só radar.

There are two key differences.

Há duas diferenças principais.

So the first difference, of course --

A primeira diferença, claro, é que, ao contrário do radar,

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

não podemos atingir uma pessoa com energia sem fios.

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

Iríamos fritá-la como se ela estivesse num micro-ondas.

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 temos de poder lidar com sinais muito fracos,

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

e que o aparelho tem de ser muito sensível.

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

A segunda diferença é que, ao contrário do céu, que está vazio,

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

se tivermos sorte, há um avião que podemos detetar.

Like, look at the room

Agora, olhem para esta sala

and look how many objects and people there are.

e vejam quantos objetos e pessoas estão aqui.

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

Em ambientes interiores, o sinal não se reflete só na pessoa,

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

também se reflete no chão, no teto,

off other people around,

nas outras pessoas em volta

and you get very complex reflections

e obtemos reflexos muito complexos

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

em que o mesmo sinal se reflete em mim e depois em vocês,

and then off the ceiling, then off the floor.

e depois no teto, e no chão.

And you have to make sense of that mess.

E temos de interpretar toda essa confusão.

But we were lucky.

Mas tivemos sorte.

We were coming at the right time.

Estávamos a trabalhar na altura certa.

So two things helped us.

Houve duas coisas que nos ajudaram.

The first thing is radiotechnologies have evolved a lot,

A primeira foi que as radiotecnologias têm evoluído muito,

and over the last decade,

e ao longo da última década,

radio technology became much more powerful,

a radiotecnologia tornou-se muito mais potente,

so we were able to build very sensitive radios

e, por isso, conseguimos construir rádios muito sensíveis

that can sense weak and minute RF signals.

que detetam sinais de radiofrequência fracos e ínfimos.

The second thing: machine learning.

A segunda coisa: aprendizagem de máquinas.

So you keep hearing about machine learning

Estamos sempre a ouvir falar de aprendizagem de máquina

and there was a revolution of machine learning recently,

e houve uma revolução da aprendizagem de máquina

in deep learning,

na aprendizagem profunda.

and that allowed us to build machine-learning models

Isso permitiu-nos construir modelos de aprendizagem de máquina

that can understand wireless signals and interpret them

que conseguem entender sinais sem fios e interpretá-los

so they would know what happened in the environment.

de modo a saberem o que acontecia no ambiente.

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

Se pensarem nisso, o rádio é como a orelha do 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.

Em conjunto, formam um aparelho muito poderoso.

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

Então, que mais podemos sentir sobre pessoas usando sinais sem fios?

Sleep.

O sono.

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

O sono é uma coisa muito preciosa para mim,

because my sleep is a disaster.

porque o meu sono é um desastre.

(Laughter)

(Risos)

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

Uma coisa é quando começamos a trabalhar num sinal fisiológico

and you discover that yours sucks.

e descobrimos que o nosso é péssimo.

(Laughter)

(Risos)

So you can see why we can capture sleep,

Podemos ver porque é que podemos captar o sono.

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

É porque a pessoa anda e o aparelho vê-a a andar até à cama,

when he stops tossing around in bed,

quando ela deixa de se revirar na cama,

when he steps out of bed,

e quando ela salta para fora da cama.

and that measure of sleep is what people call actigraphy.

Chamamos actigrafia a esta medição do sono.

It's based on motion.

Baseia-se no movimento.

But it turned out that we can actually get sleep

Mas acontece que podemos analisar o sono

at a much more important level.

a um nível muito mais importante.

We can understand the change in the brain waves

Podemos entender a mudança 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 dormimos,

our brainwaves change and we enter different stages:

as ondas cerebrais mudam e entramos em diferentes fases:

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

acordado, sono leve, sono profundo e REM, ou movimento rápido dos olhos.

These stages are of course related to sleep disorders,

Essas fases estão relacionadas com perturbações do sono,

but they are also related to various diseases.

mas também estão relacionadas com várias doenças.

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

Por exemplo, as perturbações do REM estão associadas à depressão.

Disturbances in deep sleep are associated with Alzheimer's.

As perturbações no sono profundo estão associadas à doença de Alzheimer.

So if you want to get sleep staging,

Uma pessoa que quiser fazer uma análise dos ciclos do sono

today, you will send the person to the hospital,

vai ao hospital.

they put all of these electrodes on their head,

Colocam-lhe todos aqueles elétrodos na cabeça,

and they ask them to sleep like that.

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

E se eu vos dissesse que consigo fazer o mesmo

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

mas sem nenhum desses elétrodos no corpo da pessoa?

So here is our device,

Este é o nosso aparelho,

transmitting very low power wireless signal,

que transmite sinais sem fios com potência muito baixa,

analyzes the reflections using AI

analisa os reflexos usando a IA

and spits out the sleep stages throughout the night.

e informa-nos sobre as fases do sono durante a noite.

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

Sabemos, por exemplo, quando essa pessoa está a sonhar.

Not just that ...

Não só isso...

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

podemos até captar a sua respiração enquanto ele está ali sentado,

and without touching you.

sem tocar nele.

So he is sitting and reading

Ele está sentado, a ler,

and this is his inhales, exhales.

e isto é a inspiração e expiração.

We asked him to hold his breath,

Pedimos-lhe que suspendesse a respiração,

and you see the signal staying at a steady level

e vemos o sinal estabilizado ali em cima

because he exhaled.

porque ele expirou

He did not inhale.

e não inspirou.

And I want to zoom in on the signal.

Vou ampliar o sinal.

And this is the same signal as before.

É o mesmo sinal de antes.

These are the inhales,

Essas são as inspirações,

these are the exhales.

Essas são as expirações.

And you see these blips on the signal?

Estão a ver aqueles pequenos picos no sinal?

These are not noise.

Não são ruídos.

They are his heartbeats.

São batimentos cardíacos.

And you can see them beat by beat.

Podemos ver cada batimento.

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

Vou parar aqui por instantes e fazer uma demonstração ao vivo.

Zach is going to help me with the demo,

Zach vai ajudar-me com a demonstração.

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

Vamos usar o aparelho para monitorar a respiração de Zach.

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

Esta caixa branca que estão a ver aqui é o aparelho,

e Zach está a ligá-la.

and Zach is turning it on ...

and let's see whether he breathes well.

Vamos ver se ele respira bem.

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

Vamos fazer exatamente o que fizemos no vídeo com a outra pessoa.

so the wireless signal is going through,

O sinal sem fios está a passar,

it's touching Zach's body,

a tocar no corpo de Zach,

and it's reflecting back to the device,

e está a refletir-se de volta para o aparelho.

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

Queremos monitorar a respiração dele, o movimento da inspiração e expiração.

So we see the inhales, exhales --

Vemos que ele inspira e expira

so see, these ups and downs are Zach breathing.

— aquele sobe e desce é a respiração de Zach.

Inhaling, exhaling.

Inspiração, expiração.

(Applause)

(Aplausos)

So, he can breathe.

Então, ele consegue respirar.

(Risos)

(Laughter)

Zach, can you hold your breath, please?

Zach, podes suster a respiração, por favor?

OK, so now he's holding his breath,

OK, ele está a suster a respiração.

so you see the signal stays at a steady level,

Vemos que o sinal fica parado num nível,

and these are his heartbeats.

e aqueles são os batimentos cardíacos.

Beat, beat, beat, beat, beat.

Batida, batida, batida, batida, batida.

(Aplausos)

(Applause)

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

Como podem ver, temos este aparelho

that can monitor so many physiological signals for you,

que pode monitorar vários sinais fisiológicos.

and what is really interesting about this device

O que é realmente interessante neste aparelho

is that it does all this without any wearables,

é que ele faz tudo isso sem nenhum sensor,

without asking the person to change his behavior

sem pedir que a pessoa mude o seu comportamento

or to wear anything or charge anything special.

ou que vista alguma coisa ou transporte algo especial.

And that got doctors very excited,

Isso fez com que os médicos ficassem muito entusiasmados

because doctors,

porque os médicos,

they always want to know more information about their patients,

querem sempre ter mais informações sobre os pacientes,

particularly at home,

especialmente em casa,

and this is particularly true in chronic diseases,

e isso é especialmente verdadeiro com doenças crónicas,

like pulmonary diseases, like COPD,

como doenças pulmonares, doença pulmonar obstrutiva crónica

or heart failure or Alzheimer's and even depression.

insuficiência cardíaca ou Alzheimer e até mesmo depressão.

All of these chronic diseases are very important.

Todas estas doenças crónicas são muito importantes.

In fact -- perhaps you know --

Na verdade — talvez vocês saibam —

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

dois terços do custo da assistência médica, nos EUA,

is due to chronic diseases.

são devidos a doenças crónicas.

But what is really interesting about chronic diseases

Mas o que é interessante sobre as doenças crónicas

is that when the person, for example,

é que, quando uma pessoa, por exemplo,

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

tem um problema que a leva às urgências do hospital,

this problem doesn't happen overnight.

esse problema não acontece da noite para o dia.

Actually, things happen gradually.

Na verdade, as coisas acontecem gradualmente.

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

Então, se pudermos monitorar pacientes de doenças crónicas em casa,

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

podemos detetar mudanças na respiração,

no batimento cardíaco, na mobilidade, no sono

and we can detect emergencies before they occur

e podemos detetar emergências antes que elas ocorram

and have the doctor intervene earlier

e fazer com que o médico intervenha de antemão

so that we can avoid hospitalization.

para podermos evitar a hospitalização.

And indeed, today we are working with multiple doctors

De facto, hoje estamos a trabalhar com vários médicos

in different disease categories.

em diferentes categorias de doenças.

So I'm really excited

Estou muito entusiasmada

because we have deployed the device with many patients.

porque desenvolvemos o aparelho com muitos pacientes,

We have deployed the device with patients that have COPD,

com pacientes com doença pulmonar obstrutiva crónica

which is a pulmonary disease,

que é uma doença pulmonar,

patients that have Alzheimer's,

com pacientes que têm Alzheimer,

patients that have depression and anxiety

com pacientes que sofrem de depressão e ansiedade

and people that have Parkinson's.

e com pessoas que têm Parkinson.

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

Estamos a trabalhar com médicos para melhorar a vida desses pacientes,

understanding the disease better.

entendendo melhor a doença deles.

So when I started, I told you

Quando comecei, eu disse-vos

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

que me sentia fascinada com a Guerra das Estrelas

e a Força da Guerra nas Estrelas.

and indeed, I'm still very much fascinated,

De facto, ainda me sinto muito fascinada,

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

apesar de adulta, com a Guerra das Estrelas,

waiting for the next movie.

e espero pelo próximo filme.

But I'm very fascinated now and excited

Mas agora sinto-me fascinada e entusiasmada

about this new Force of wireless signals,

com essa nova Força de sinais sem fios,

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

e o potencial de mudar a assistência médica com esta nova Força.

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

Um dos pacientes com quem fizemos testes é a minha tia.

She has heart failure,

Ela tem insuficiência cardíaca,

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

e tenho a certeza que muitos de vocês na plateia

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

tem pais, avós, entes queridos que têm doenças crónicas.

So I want you to imagine with me a future

Eu quero que vocês imaginem comigo

um futuro onde em todas as casas

where in every home that has a chronic disease patient,

que tenham um paciente com uma doença crónica,

there is a device like this device sitting in the background

haja um aparelho como este

a monitorar passivamente

and just monitoring passively

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

o sono, a respiração, a saúde desse paciente com doença crónica,

and before an emergency occurs,

e antes que aconteça uma emergência,

it would detect the degradation in the physiological signal

ele detete a degradação do sinal fisiológico

and alert the doctor

e alerte o médico

so that we can avoid hospitalization.

para podermos evitar a hospitalização.

This can change health care as we know it today,

Isso pode mudar o sistema de saúde que conhecemos hoje,

improve how we understand chronic diseases

melhorar a forma como entendemos doenças crónicas

and also save many lives.

e salvar muitas vidas.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)

Helen Walters: Dina, thank you so much.

Helen Walters: Dina, muito obrigada.

Thank you too, Zach.

Obrigada também, Zach.

So glad you're breathing.

Fico feliz por estares a respirar.

So Dina, this is amazing.

Então Dina, isto é incrível.

The positive applications are incredible.

As aplicações positivas são incríveis.

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

Mas qual é o enquadramento ético em volta disto?

What are you doing to prevent this technology from being used

O que estão a fazer para impedir que esta tecnologia seja usada

for other, perhaps less positive types of applications?

para outro tipo de aplicações, talvez menos positivas?

Dina Katabi: Essa é uma questão muito importante, claro,

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

sobre o uso errado,

like, what about misuse,

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

ou sobre o lado escuro da força?

HW: Right, right.

HW: Certo, 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 que as pessoas tentem usar este aparelho

to monitor somebody without their consent.

para monitorar alguém sem o seu consentimento.

Because the device understands space,

Como o dispositivo entende o espaço,

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

vai pedir que provemos, fazendo certos movimentos,

that you have access to the space

que temos acesso ao espaço

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

e que somos a pessoa que está a pedir ao aparelho para monitorar.

So technology-wise,

Falando de tecnologia,

we have technology that we integrate to prevent misuse,

temos tecnologia que integramos para impedir o mau uso,

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

mas acho que também tem uma parte política, como qualquer outra coisa.

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

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)