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

Переводчик: Elena Govorkova Редактор: Anastasia Melnikova

When I was a kid,

В детстве

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

я была, как и многие в этом зале, увлечена «Звёздными войнами».

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

Больше всего меня восхищало понятие Силы —

this energy that connects all people and all objects

энергии, объединяющей людей и всё вокруг,

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

позволяющей вам ощущать тех, кого вы даже не видите.

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

Я помню, как вечерами сидела дома,

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

концентрируясь на том, чтобы почувствовать Силу,

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

но ничего такого я не ощущала, не переживайте.

(Laughter)

(Смех)

And later in life, I became a scientist.

Впоследствии я стала учёным,

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

начала преподавать в МТИ

и работать с беспроводными сигналами.

These are things like Wi-Fi or cellular systems,

К ним относится Wi-Fi и системы сотовой связи,

and I did a lot of work in that domain.

и я много работала в этой сфере.

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

Но Сила продолжала «изводить» меня,

and at some point, I was just like,

и в какой-то момент я просто подумала:

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

«Эти беспроводные сигналы и есть та самая Сила».

So if you think about it,

Если вдуматься,

wireless signals, they travel through space,

беспроводные сигналы путешествуют сквозь пространство,

they go through obstacles and walls and occlusions,

преодолевают препятствия, стены и прочие преграды,

and some of them,

а некоторые из них

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

могут отражаться от наших тел, поскольку наши тела состоят из воды,

and some of these minute reflections,

и некоторые из этих мельчайших отражений

they come back.

возвращаются.

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

И если бы у меня был прибор, который мог распознавать эти отражения,

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

я смогла бы ощущать людей, которых не вижу.

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

Мы с моими студентами начали работу над созданием такого прибора,

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

и я хочу показать вам наши первые результаты.

So here, you see my student standing,

Здесь вы видите моего студента,

and here is our device.

а вот наш прибор.

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

Мы помещаем прибор в другую комнату, за стену,

and we are going to monitor him as he moves.

и следим за перемещением студента.

This red dot is tracking him using wireless signals.

Красная точка прокладывает его маршрут, используя беспроводные сигналы.

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

И как видите, она делает это очень точно,

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

основываясь лишь на том,

как его тело взаимодействует с окружающими беспроводными сигналами.

Pretty accurate, isn't it?

Весьма точно, не так ли?

He has no wearables, nothing.

У него нет никаких электронных устройств.

(Applause)

(Аплодисменты)

Now you might be wondering,

Наверное, вам интересно,

how is it possible that we can sense people

как такое возможно, что мы можем чувствовать людей,

and track them, without any wearables, through walls,

следить за ними без помощи электронных устройств, сквозь стены.

and the easiest analogy to think about is radar.

Самая простая аналогия — радар.

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

Уверена, что многие видели эту картинку.

You transmit a wireless signal to the sky,

Беспроводной сигнал передаётся в небо,

it reflects off some airplane, comes back to you,

отражается от самолёта, возвращается —

and you start detecting these airplanes.

таким образом вы можете его обнаружить.

But if it were just radar,

Но если бы это был просто радар,

then we would have this 50 years ago.

мы смогли бы так делать ещё 50 лет назад.

So it's not just radar.

Поэтому это не просто радар.

There are two key differences.

В нём есть два ключевых отличия.

So the first difference, of course --

Первое: конечно, вы не можете, как в случае с радаром,

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

облучить кого-то электромагнитной энергией.

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

Человек поджарится, как в микроволновке.

Don't do that.

Не надо этого делать.

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

Это значит, что вам придётся работать с очень слабыми сигналами,

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

а ваш прибор должен быть очень чувствительным.

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

Второе отличие: в небе обычно пусто.

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

И если повезёт, там будет один самолёт, который вы сможете обнаружить.

Like, look at the room

Посмотрите на этот зал,

and look how many objects and people there are.

сколько в нём предметов и людей.

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

В помещениях сигнал отражается не только от человека,

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

но ещё и от пола, потолка,

off other people around,

от других людей,

and you get very complex reflections

и результат получается сложным,

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

когда сигнал отражается сначала от меня, затем от вас,

and then off the ceiling, then off the floor.

от потолка и от пола.

And you have to make sense of that mess.

И в этих беспорядочных результатах нужно разобраться.

But we were lucky.

Но нам повезло.

We were coming at the right time.

Мы с нашим прибором появились как раз вовремя.

So two things helped us.

Нам помогли две вещи.

The first thing is radiotechnologies have evolved a lot,

Первая: существенное развитие радиотехнологий.

and over the last decade,

За последнее десятилетие

radio technology became much more powerful,

радиотехнология набрала силу,

so we were able to build very sensitive radios

поэтому мы смогли создать очень чувствительные приёмники,

that can sense weak and minute RF signals.

которые могут обнаруживать слабые и мгновенные радиосигналы.

The second thing: machine learning.

Вторая вещь: машинное обучение.

So you keep hearing about machine learning

Вы постоянно слышите о нём,

and there was a revolution of machine learning recently,

и в последнее время в машинном обучении произошла революция,

in deep learning,

в глубоком обучении,

and that allowed us to build machine-learning models

и это позволило нам создать модели машинного обучения,

that can understand wireless signals and interpret them

которые могут распознавать беспроводные сигналы

и интерпретировать их, понимая при этом,

so they would know what happened in the environment.

что в данный момент происходит с окружающей средой.

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

Если подумать, радиоприёмник — это «ухо» нашего прибора,

and the machine learning is like the brain,

а машинное обучение — это его «мозг»,

and together, they have a very powerful device.

и вместе они образуют очень мощное устройство.

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

Что ещё мы можем узнать о людях, используя беспроводные сигналы?

Sleep.

Сон.

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

Сон — то, что дорого моему сердцу,

because my sleep is a disaster.

поскольку я очень плохо сплю.

(Laughter)

(Смех)

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

Когда начинаешь работать с каким-либо физиологическим сигналом,

and you discover that yours sucks.

узнаёшь, что твои показатели оставляют желать лучшего.

(Laughter)

(Смех)

So you can see why we can capture sleep,

Вы видите, что мы можем «измерить» сон,

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

поскольку человек перемещается, и прибор видит, как он идёт к кровати,

when he stops tossing around in bed,

как он перестаёт вертеться,

when he steps out of bed,

как он встаёт с кровати,

and that measure of sleep is what people call actigraphy.

всё это называется актиграфией.

It's based on motion.

Она основывается на движении.

But it turned out that we can actually get sleep

Но оказывается, мы можем измерить сон

at a much more important level.

на более важном уровне.

We can understand the change in the brain waves

Мы можем понять изменения в мозговых волнах,

that occur during sleep.

которые возникают во время сна.

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

Многие из вас, возможно, знают, что когда мы засыпаем,

our brainwaves change and we enter different stages:

наши мозговые импульсы меняются, и мы проходим несколько стадий:

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

бодрствование, лёгкий сон, глубокий сон и фазу быстрого сна.

These stages are of course related to sleep disorders,

Эти стадии, конечно, могут рассказать как о нарушениях сна,

but they are also related to various diseases.

так и о различных заболеваниях.

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

Например, нарушения в фазе быстрого сна могут говорить о депрессии.

Disturbances in deep sleep are associated with Alzheimer's.

Нарушения в стадии глубокого сна могут быть связаны с болезнью Альцгеймера.

So if you want to get sleep staging,

Для получения информации о стадиях сна

today, you will send the person to the hospital,

человека отправляют в больницу,

they put all of these electrodes on their head,

на его голове размещают электроды,

and they ask them to sleep like that.

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

Можно ли сделать то же самое,

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

но без всех этих электродов на теле спящего?

So here is our device,

Вот наш прибор,

transmitting very low power wireless signal,

который передаёт беспроводной сигнал очень малой мощности,

analyzes the reflections using AI

анализирует отражённые сигналы с помощью искусственного интеллекта

and spits out the sleep stages throughout the night.

и выдаёт нам все стадии сна за ночь.

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

Например, мы знаем, когда этот человек видит сны.

Not just that ...

Не только это...

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

мы можем следить за вашим дыханием, когда вы сидите,

and without touching you.

даже не дотрагиваясь до вас.

So he is sitting and reading

Он сидит и читает,

and this is his inhales, exhales.

а вот его вдохи и выдохи.

We asked him to hold his breath,

Мы попросили его задержать дыхание,

and you see the signal staying at a steady level

и вы видите: уровень сигнала не меняется,

because he exhaled.

поскольку он выдохнул

He did not inhale.

и ещё не вдохнул.

And I want to zoom in on the signal.

Я хочу немного приблизить изображение.

And this is the same signal as before.

Это тот же сигнал.

These are the inhales,

Вот вдохи,

these are the exhales.

а это выдохи.

And you see these blips on the signal?

Видите эти небольшие импульсы?

These are not noise.

Это не помехи.

They are his heartbeats.

Это его сердцебиение.

And you can see them beat by beat.

Вы можете видеть удар за ударом.

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

Я хочу ненадолго прерваться и продемонстрировать вам кое-что.

Zach is going to help me with the demo,

Зак поможет мне.

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

С помощью прибора мы будем следить за дыханием Зака.

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

Эта белая коробка и есть наш прибор.

and Zach is turning it on ...

Зак включает его...

and let's see whether he breathes well.

и я вижу, что его дыхание в норме.

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

Мы сделаем то же самое, что показали вам на видео.

so the wireless signal is going through,

Беспроводной сигнал распространяется,

it's touching Zach's body,

доходит до тела Зака, отражается от него,

and it's reflecting back to the device,

отражённый сигнал поступает в прибор,

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

и мы отслеживаем его дыхание, движения грудной клетки.

So we see the inhales, exhales --

Мы видим вдохи, выдохи.

so see, these ups and downs are Zach breathing.

Это график дыхания Зака.

Inhaling, exhaling.

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,

Теперь он задержал дыхание,

so you see the signal stays at a steady level,

и как видите, уровень сигнала не меняется.

and these are his heartbeats.

А это его пульс.

Beat, beat, beat, beat, beat.

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

Как видите, у нас есть прибор,

that can monitor so many physiological signals for you,

который может контролировать множество физиологических сигналов,

and what is really interesting about this device

и интересно то,

is that it does all this without any wearables,

что для этого не нужны никакие другие устройства,

without asking the person to change his behavior

не нужно просить человека поменять что-то в его поведении

or to wear anything or charge anything special.

или надеть какое-то особое устройство.

And that got doctors very excited,

Врачам это очень понравилось,

because doctors,

поскольку они всегда хотят знать о своих пациентах как можно больше,

they always want to know more information about their patients,

particularly at home,

особенно когда те находятся дома.

and this is particularly true in chronic diseases,

Это особенно актуально при хронических заболеваниях,

like pulmonary diseases, like COPD,

заболеваниях лёгких, как, например ХОБЛ,

or heart failure or Alzheimer's and even depression.

или сердечной недостаточности, или болезни Альцгеймера

и даже депрессии.

All of these chronic diseases are very important.

Все эти хронические заболевания очень важно контролировать.

In fact -- perhaps you know --

Возможно, вы знаете,

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

что две трети расходов на здравоохранение в США

is due to chronic diseases.

приходится на хронические заболевания.

But what is really interesting about chronic diseases

Но интересно то,

is that when the person, for example,

что когда у человека, например,

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

возникает обострение,

которое в итоге приводит его к больничной койке,

this problem doesn't happen overnight.

оно не возникает в одночасье.

Actually, things happen gradually.

Всё происходит постепенно.

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

Если мы сможем контролировать состояние таких пациентов у них дома,

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

мы увидим изменения их дыхания, сердечного ритма, движений, сна

and we can detect emergencies before they occur

и выявим возможное обострение до того, как оно случится,

and have the doctor intervene earlier

и врачебное вмешательство произойдёт раньше,

so that we can avoid hospitalization.

позволив избежать госпитализации.

And indeed, today we are working with multiple doctors

Конечно, сегодня мы работаем с разными врачами,

in different disease categories.

которые специализируются на разных заболеваниях.

So I'm really excited

Я очень рада,

because we have deployed the device with many patients.

поскольку мы опробовали этот прибор на многих пациентах.

We have deployed the device with patients that have COPD,

На больных ХОБЛ —

which is a pulmonary disease,

хронической обструктивной болезнью лёгких,

patients that have Alzheimer's,

пациентах с болезнью Альцгеймера,

patients that have depression and anxiety

тех, кто страдает от депрессии и тревожности,

and people that have Parkinson's.

на людях с болезнью Паркинсона.

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

Вместе с врачами мы улучшаем качество жизни таких пациентов,

understanding the disease better.

лучше понимаем болезнь.

So when I started, I told you

В самом начале я рассказала вам,

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

что была увлечена «Звёздными войнами» и понятием Силы,

and indeed, I'm still very much fascinated,

и, конечно, меня до сих пор это впечатляет.

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

Даже сейчас, будучи взрослой,

waiting for the next movie.

я жду следующей части фильма.

But I'm very fascinated now and excited

Но теперь я очарована и взволнована

about this new Force of wireless signals,

этой новой силой беспроводных сигналов

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

и тем, как с её помощью мы можем изменить здравоохранение.

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

Одним из наших пациентов была моя тётя.

She has heart failure,

Она страдает сердечной недостаточностью,

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

и я уверена, что у многих из вас

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

есть родители, дедушки и бабушки, близкие с хроническими заболеваниями.

So I want you to imagine with me a future

Я хочу, чтобы вы представили будущее,

where in every home that has a chronic disease patient,

когда в каждом доме, где есть больной с хроническим заболеванием,

there is a device like this device sitting in the background

где-то на заднем фоне будет работать подобный прибор,

and just monitoring passively

пассивно контролируя

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

сон, дыхание, здоровье такого пациента,

and before an emergency occurs,

и до возникновения критической ситуации

it would detect the degradation in the physiological signal

он будет обнаруживать снижение уровня сигнала

and alert the doctor

и предупреждать врача,

so that we can avoid hospitalization.

чтобы избежать госпитализации.

This can change health care as we know it today,

Это может изменить

существующую на данный момент систему здравоохранения,

improve how we understand chronic diseases

помочь нам понять хронические болезни

and also save many lives.

и спасти много жизней.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

Helen Walters: Dina, thank you so much.

Хелен Уолтерс: Дина, спасибо вам огромное.

Thank you too, Zach.

Спасибо и вам, Зак.

So glad you're breathing.

Я так рада, что вы дышите.

So Dina, this is amazing.

Дина, это потрясающе.

The positive applications are incredible.

Положительные стороны применения просто невероятные.

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

А каковы ограничения в использовании, например, этического характера?

What are you doing to prevent this technology from being used

Что вы делаете, чтобы предотвратить злоупотребление этой технологией?

for other, perhaps less positive types of applications?

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

Дина Катаби: Да, конечно, это очень важный вопрос —

нецелевое использование

like, what about misuse,

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

или, можно сказать, Тёмная сторона Силы?

HW: Right, right.

ХУ: Да, верно.

(Laughter)

(Смех)

DK: So we actually have technologies

ДК: У нас есть такие технологии,

that prevent people from trying to use this device

которые не позволят использовать этот прибор

to monitor somebody without their consent.

для наблюдения за кем-то без его согласия.

Because the device understands space,

Поскольку прибор взаимодействует с пространством,

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

он попросит вас подтвердить, выполняя определённые движения,

что вы имеете доступ к этому пространству,

that you have access to the space

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

и именно вас прибор будет контролировать.

So technology-wise,

Мы внедрили такую технологию,

we have technology that we integrate to prevent misuse,

которая предотвращает нецелевое использование прибора,

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

но также я думаю, что важна и особая роль политики, как и везде,

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

и, надеюсь, с помощью этих двух факторов

мы сможем проконтролировать любое противоправное использование.

HW: Amazing. Thank you so much.

ХУ: Великолепно. Огромное спасибо.

DK: Thank you.

ДК: Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)