Дина Катаби: Новый способ контроля основных физиологических показателей, способный «видеть» сквозь стены

В детстве я была, как и многие в этом зале, увлечена «Звездными войнами». Больше всего меня восхищало понятие Силы — энергии, объединяющей людей и все 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.

Впоследствии я стала ученым, начала преподавать в MIT 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». 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.

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.

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 передается в небо, отражается от самолета, возвращается — таким образом вы можете его обнаружить.

Но если бы это был просто радар, мы смогли бы так делать еще 50 лет назад. Поэтому это не просто радар. В нем 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 придется работать с очень слабыми сигналами, а ваш прибор должен быть очень чувствительным. Второе отличие: в небе обычно пусто. И если повезет, там будет один самолет, который вы сможете обнаружить. Посмотрите на этот зал, сколько в нем предметов и людей. В помещениях сигнал отражается не только от человека, но еще 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.

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 приемники, которые могут обнаруживать слабые и мгновенные радиосигналы.

Вторая вещь: машинное обучение. Вы постоянно слышите о нем, 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, радиоприемник — это «ухо» нашего прибора, а машинное обучение — это его «мозг», и вместе они образуют очень мощное устройство.

Что еще мы можем узнать о людях, используя беспроводные сигналы? Сон. Сон — то, что дорого моему сердцу, поскольку я очень плохо сплю.

Когда начинаешь работать с каким-либо физиологическим сигналом, узнаешь, что твои показатели оставляют желать лучшего.

Вы видите, что мы можем «измерить» сон, поскольку человек перемещается, и прибор видит, как он идет к кровати, как он перестает вертеться, как он встает с кровати, все 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.

Многие из вас, возможно, знают, что когда мы засыпаем, наши мозговые импульсы меняются, и мы проходим несколько стадий: бодрствование, легкий 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.

Не очень приятно.

Можно ли сделать то же самое, но без всех этих электродов на теле спящего? Вот наш прибор, который передает беспроводной сигнал очень малой мощности, анализирует отраженные сигналы с помощью искусственного интеллекта и выдает 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 еще 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.

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, отраженный сигнал поступает в прибор, и мы отслеживаем его дыхание, движения грудной клетки. Мы видим вдохи, выдохи. Это график дыхания Зака. Вдох, выдох.

Итак, он может дышать.

Зак, можешь задержать дыхание?

Теперь он задержал дыхание, и как видите, уровень сигнала не меняется. А это его пульс. Тук, тук, тук, тук, тук.

Зак, можешь дышать.

Обойдемся без жертв.

Спасибо.

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 легких, 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. Все 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 произойдет раньше, позволив избежать госпитализации.

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 легких, 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.

В самом начале я рассказала вам, что была увлечена «Звездными 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 ее помощью мы можем изменить здравоохранение.

Одним из наших пациентов была моя тетя. 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.

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?

Дина Катаби: Да, конечно, это очень важный вопрос — нецелевое использование или, можно сказать, Темная сторона Силы?

ХУ: Да, верно.

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 определенные 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 мы сможем проконтролировать любое противоправное использование.

Перевод: Елена Говоркова
Редактор: Анастасия Мельникова

Источник