Веб-сайт IEEE размещает файлы cookie на вашем устройстве, чтобы обеспечить вам наилучший пользовательский опыт. Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь на размещение этих файлов cookie. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.
Ведущие специалисты в области радиочастотной дозиметрии анализируют боль от 5G и разницу между воздействием и дозой
Кеннет Р. Фостер обладает многолетним опытом изучения радиочастотного (РЧ) излучения и его воздействия на биологические системы. Теперь он стал соавтором нового исследования по этой теме совместно с двумя другими исследователями, Марвином Зискиным и Кирино Бальзано. В совокупности все трое из них (все являются штатными сотрудниками IEEE) имеют более чем столетний опыт работы в этой области.
В обзоре, опубликованном в Международном журнале исследований окружающей среды и общественного здравоохранения в феврале, рассматриваются последние 75 лет исследований в области оценки воздействия радиочастот и дозиметрии. В нем соавторы подробно описывают, насколько далеко продвинулась эта область и почему они считают ее историей научного успеха.
IEEE Spectrum пообщался по электронной почте с почетным профессором Пенсильванского университета Фостером. Мы хотели узнать больше о том, почему исследования по оценке воздействия радиочастот настолько успешны, что делает дозиметрию радиочастот такой сложной и почему обеспокоенность общественности по поводу здоровья и беспроводного излучения, похоже, никогда не исчезнет.
Для тех, кто не знаком с этой разницей, в чем разница между воздействием и дозой?
Кеннет Фостер: В контексте безопасности радиочастотного излучения воздействие относится к полю вне тела, а доза относится к энергии, поглощаемой тканями тела. Оба эти понятия важны для многих приложений, например, для медицины, охраны труда и исследований безопасности бытовой электроники.
«Хороший обзор исследований биологических эффектов 5G см. в статье [Кена] Карипидиса, в которой не обнаружено «убедительных доказательств того, что низкоуровневые радиочастотные поля выше 6 ГГц, такие как используемые в сетях 5G, вредны для здоровья человека». Кеннет Р. Фостер, Пенсильванский университет
Фостер: Измерение РЧ-полей в свободном пространстве не является проблемой. Реальная проблема, которая возникает в некоторых случаях, — это высокая изменчивость воздействия РЧ. Например, многие ученые исследуют уровни РЧ-полей в окружающей среде для решения проблем общественного здравоохранения. Учитывая большое количество источников РЧ в окружающей среде и быстрое затухание РЧ-поля от любого источника, это непростая задача. Точная характеристика индивидуального воздействия РЧ-полей — настоящая проблема, по крайней мере, для тех немногих ученых, которые пытаются это сделать.
Когда вы и ваши соавторы писали статью в IJERPH, ставили ли вы перед собой цель указать на успехи и дозиметрические проблемы исследований по оценке воздействия? Фостер: Наша цель — указать на замечательный прогресс, достигнутый за эти годы в исследованиях по оценке воздействия, что внесло большую ясность в изучение биологических эффектов радиочастотных полей и способствовало значительному прогрессу в области медицинских технологий.
Насколько улучшилось оснащение приборами в этих областях? Можете ли вы рассказать, какие инструменты были вам доступны в начале вашей карьеры, например, по сравнению с тем, что доступно сегодня? Каким образом усовершенствованные приборы способствуют успешной оценке воздействия?
Фостер: Приборы, используемые для измерения радиочастотных полей в исследованиях в области охраны труда и техники безопасности, становятся все меньше и мощнее. Кто бы мог подумать несколько десятилетий назад, что коммерческие полевые приборы станут достаточно надежными, чтобы их можно было принести на рабочее место, способными измерять радиочастотные поля, достаточно сильные, чтобы вызвать производственную опасность, и в то же время достаточно чувствительными, чтобы измерять слабые поля от удаленных антенн? И в то же время определять точный спектр сигнала, чтобы идентифицировать его источник?
Что происходит, когда беспроводные технологии переходят на новые диапазоны частот, например, миллиметровые и терагерцовые волны для сотовой связи или 6 ГГц для Wi-Fi?
Фостер: Опять же, проблема связана со сложностью ситуации воздействия, а не с приборами. Например, базовые станции сотовой связи 5G с высоким диапазоном частот излучают несколько лучей, которые перемещаются в пространстве. Это затрудняет количественную оценку воздействия на людей вблизи базовых станций сотовой связи, чтобы убедиться, что воздействие безопасно (а это почти всегда так).
«Лично меня больше беспокоит возможное влияние слишком большого количества экранного времени на развитие ребенка и проблемы конфиденциальности». – Кеннет Р. Фостер, Университет Пенсильвании
Если оценка воздействия — решенная проблема, что же делает переход к точной дозиметрии таким сложным? Что делает первое намного проще второго?
Фостер: Дозиметрия — более сложная задача, чем оценка воздействия. Обычно вы не можете ввести радиочастотный зонд в тело человека. Есть много причин, по которым вам может понадобиться эта информация, например, при лечении рака методом гипертермии, когда ткани необходимо нагревать до точно заданных уровней. Если нагреть слишком мало, терапевтического эффекта не будет, слишком много — и вы обожжете пациента.
Можете ли вы рассказать мне подробнее о том, как сегодня проводится дозиметрия? Если вы не можете ввести зонд в чье-то тело, что может быть лучше?
Фостер: Можно использовать старомодные измерители радиочастот для измерения полей в воздухе для различных целей. Конечно, это касается работ по охране труда, где вам необходимо измерять радиочастотные поля, возникающие на телах рабочих. В случае клинической гипертермии вам все еще может потребоваться надевать на пациентов тепловые зонды, но вычислительная дозиметрия значительно повысила точность измерения тепловых доз и привела к важным достижениям в этой технологии. Для исследований биологических эффектов радиочастот (например, с использованием антенн, размещенных на животных) крайне важно знать, сколько радиочастотной энергии поглощается организмом и куда она уходит. Вы не можете просто размахивать телефоном перед животным как источником воздействия (но некоторые исследователи так делают). Для некоторых крупных исследований, таких как недавнее исследование Национальной токсикологической программы пожизненного воздействия радиочастотной энергии на крыс, не существует реальной альтернативы вычислительной дозиметрии.
Как вы думаете, почему существует так много опасений по поводу беспроводного излучения, уровень которого люди измеряют дома?
Фостер: Восприятие риска — сложный вопрос. Характеристики радиоизлучения часто вызывают беспокойство. Вы не можете его увидеть, нет прямой связи между воздействием и различными эффектами, которые беспокоят некоторых людей, люди склонны путать радиочастотную энергию (неионизирующую, то есть ее фотоны слишком слабы, чтобы разорвать химические связи) с ионизирующим рентгеновским излучением и т. д. Радиация (действительно опасная). Некоторые считают, что они «чрезмерно чувствительны» к беспроводному излучению, хотя ученые не смогли продемонстрировать эту чувствительность в должным образом слепых и контролируемых исследованиях. Некоторые люди чувствуют угрозу из-за повсеместного количества антенн, используемых для беспроводной связи. Научная литература содержит множество отчетов, связанных со здоровьем, разного качества, в которых можно найти страшную историю. Некоторые ученые считают, что действительно могут быть проблемы со здоровьем (хотя агентство здравоохранения обнаружило, что их это мало беспокоит, но заявило, что «нужны дополнительные исследования»). Список можно продолжать.
Оценка воздействия играет в этом определенную роль. Потребители могут купить недорогие, но очень чувствительные детекторы радиочастот и исследовать радиочастотные сигналы в своей среде, которых много. Некоторые из этих устройств «щелкают», измеряя радиочастотные импульсы от таких устройств, как точки доступа Wi-Fi, и будут звучать для всего мира как счетчик Гейгера в ядерном реакторе. страшно. Некоторые измерители радиочастот также продаются для охоты за привидениями, но это другое применение.
В прошлом году British Medical Journal опубликовал призыв приостановить развертывание 5G до тех пор, пока не будет определена безопасность технологии. Что вы думаете об этих призывах? Как вы думаете, помогут ли они информировать часть общественности, обеспокоенную последствиями воздействия радиочастот на здоровье, или вызовут еще большую путаницу? Фостер: Вы ссылаетесь на статью [эпидемиолога Джона] Фрэнка, и я не согласен с большей частью ее. Большинство учреждений здравоохранения, которые рассматривали научные данные, просто призывали к проведению дополнительных исследований, но по крайней мере одно — голландский совет по здравоохранению — призвало к мораторию на развертывание высокочастотного диапазона 5G до тех пор, пока не будут проведены дополнительные исследования безопасности. Эти рекомендации наверняка привлекут внимание общественности (хотя HCN также считает маловероятным наличие каких-либо проблем со здоровьем).
В своей статье Фрэнк пишет: «Появляющиеся результаты лабораторных исследований свидетельствуют о разрушительном биологическом воздействии радиочастотных электромагнитных полей».
Вот в чем проблема: в литературе есть тысячи исследований биологических эффектов РЧ. Конечные точки, значимость для здоровья, качество исследования и уровни воздействия сильно различались. Большинство из них сообщали о каком-либо эффекте на всех частотах и всех уровнях воздействия. Однако большинство исследований подвергались значительному риску смещения (недостаточная дозиметрия, отсутствие ослепления, малый размер выборки и т. д.), и многие исследования были несовместимы с другими. «Новые сильные стороны исследований» не имеют особого смысла для этой малоизвестной литературы. Фрэнк должен полагаться на более пристальное внимание со стороны органов здравоохранения. Они постоянно не могли найти четких доказательств неблагоприятных эффектов окружающих РЧ-полей.
Фрэнк жаловался на непоследовательность в публичном обсуждении «5G», но он совершил ту же ошибку, не упомянув диапазоны частот, когда говорил о 5G. Фактически, низкочастотный и среднечастотный 5G работает на частотах, близких к текущим диапазонам сотовой связи, и, по-видимому, не представляет новых проблем с воздействием. Высокочастотный 5G работает на частотах немного ниже диапазона миллиметровых волн, начиная с 30 ГГц. Было проведено мало исследований биологических эффектов в этом диапазоне частот, но энергия едва проникает через кожу, и органы здравоохранения не высказывали опасений относительно ее безопасности при обычных уровнях воздействия.
Фрэнк не уточнил, какие исследования он хотел провести перед развертыванием «5G», что бы он ни имел в виду. [FCC] требует от лицензиатов соблюдать установленные ею пределы воздействия, которые аналогичны установленным в большинстве других стран. Не существует прецедента, когда новая технология RF напрямую оценивалась на предмет воздействия радиочастот на здоровье перед одобрением, что может потребовать бесконечной серии исследований. Если ограничения FCC небезопасны, их следует изменить.
Подробный обзор исследований биологических эффектов 5G см. в статье [Кена] Карипидиса, в которой говорится, что «нет убедительных доказательств того, что низкоуровневые радиочастотные поля выше 6 ГГц, такие как те, которые используются в сетях 5G, вредны для здоровья человека». В обзоре также содержится призыв к проведению дополнительных исследований.
Научная литература неоднозначна, но до сих пор органы здравоохранения не обнаружили четких доказательств опасности для здоровья окружающих радиочастотных полей. Однако, безусловно, научная литература о биологических эффектах миллиметровых волн относительно невелика и включает около 100 исследований разного качества.
Правительство зарабатывает большие деньги, продавая спектр для связи 5G, и должно инвестировать часть этих денег в высококачественные медицинские исследования, особенно в высокочастотные технологии 5G. Лично меня больше беспокоит возможное влияние слишком долгого нахождения у экрана на развитие детей и проблемы конфиденциальности.
Существуют ли усовершенствованные методы дозиметрических работ? Если да, то каковы наиболее интересные или многообещающие примеры?
Фостер: Вероятно, главный прогресс произошел в вычислительной дозиметрии с введением методов конечных разностей во временной области (FDTD) и численных моделей тела на основе медицинских изображений высокого разрешения. Это позволяет очень точно рассчитать поглощение телом радиочастотной энергии из любого источника. Вычислительная дозиметрия дала новую жизнь традиционным медицинским методам лечения, таким как гипертермия, используемая для лечения рака, и привела к разработке усовершенствованных систем визуализации МРТ и многих других медицинских технологий.
Майкл Козиол — заместитель редактора журнала IEEE Spectrum, освещающий все направления телекоммуникаций. Он окончил Сиэтлский университет, получив степень бакалавра по английскому языку и физике, а также степень магистра по научной журналистике Нью-Йоркского университета.
В 1992 году Асад М. Мадни возглавил компанию BEI Sensors and Controls, курируя линейку продукции, включавшую различные датчики и инерциальное навигационное оборудование, но имевшую меньшую клиентскую базу — в основном, предприятия аэрокосмической и оборонной электронной промышленности.
Холодная война закончилась, и оборонная промышленность США рухнула. И бизнес не восстановится в ближайшее время. BEI необходимо было быстро найти и привлечь новых клиентов.
Для привлечения этих клиентов необходимо отказаться от механических инерциальных сенсорных систем компании в пользу новой непроверенной кварцевой технологии, миниатюризировать кварцевые датчики и перевести производителя, выпускающего десятки тысяч дорогих датчиков в год, на производство миллионов более дешевых датчиков. производитель датчика.
Мадни приложил все усилия, чтобы это произошло, и добился большего успеха, чем кто-либо мог себе представить для GyroChip. Этот недорогой инерционный измерительный датчик является первым в своем роде, интегрированным в автомобиль, позволяя системам электронного контроля устойчивости (ESC) определять пробуксовку и управлять тормозами для предотвращения опрокидывания. Поскольку за пятилетний период с 2011 по 2015 год системы ESC устанавливались на все новые автомобили, эти системы спасли 7000 жизней только в Соединенных Штатах, по данным Национальной администрации безопасности дорожного движения.
Это оборудование по-прежнему является сердцем бесчисленного множества коммерческих и частных самолетов, а также систем контроля устойчивости для систем наведения ракет США. Оно даже побывало на Марсе в составе марсохода Pathfinder Sojourner.
Текущая должность: почетный внештатный профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; отставной президент, генеральный директор и технический директор BEI Technologies
Образование: 1968, колледж RCA; степень бакалавра наук, 1969 и 1972, степень магистра наук, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, обе по специальности «Электротехника»; степень доктора философии, Калифорнийский прибрежный университет, 1987
Герои: В целом, мой отец научил меня, как учиться, как быть человеком, и значению любви, сострадания и эмпатии; в искусстве - Микеланджело; в науке - Альберт Эйнштейн; в инженерии - Клод Шеннон.
Любимая музыка: в западной музыке — The Beatles, Rolling Stones, Элвис; в восточной музыке — Ghazals.
Члены организации: Пожизненный член IEEE; Национальная инженерная академия США; Королевская инженерная академия Великобритании; Канадская инженерная академия
Самая значимая награда: Почетная медаль IEEE: «Новаторский вклад в разработку и коммерциализацию инновационных сенсорных и системных технологий и выдающееся лидерство в исследованиях»; Выпускник года Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе 2004 г.
Мадни получила Почетную медаль IEEE 2022 за новаторскую разработку GyroChip, а также за другие заслуги в развитии технологий и руководстве научными исследованиями.
Инженерное дело не было первым выбором карьеры Мадни. Он хотел стать хорошим художником-живописцем. Но финансовое положение его семьи в Мумбаи, Индия (тогда Мумбаи) в 1950-х и 1960-х годах побудило его заняться инженерным делом, особенно электроникой, благодаря его интересу к последним инновациям, воплощенным в карманных транзисторных радиоприемниках. В 1966 году он переехал в Соединенные Штаты, чтобы изучать электронику в колледже RCA в Нью-Йорке, который был создан в начале 1900-х годов для подготовки операторов и техников беспроводной связи.
«Я хочу быть инженером, который может изобретать вещи, — сказал Мэдени, — и делать вещи, которые в конечном итоге повлияют на людей. Потому что, если я не смогу повлиять на людей, я чувствую, что моя карьера будет нереализованной».
Мадни поступил в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе в 1969 году, получив степень бакалавра в области электротехники после двух лет обучения по программе «Электронные технологии» в колледже RCA. Затем он получил степень магистра и доктора наук, используя цифровую обработку сигналов и рефлектометрию в частотной области для анализа телекоммуникационных систем в своей диссертационной работе. Во время учебы он также работал преподавателем в Тихоокеанском государственном университете, занимался управлением запасами в розничной сети Беверли-Хиллз David Orgell и был инженером, проектировавшим периферийные компьютерные устройства в Pertec.
Затем, в 1975 году, только что обручившись, и по настоянию бывшего одноклассника, он подал заявление на работу в отдел микроволновых технологий компании Systron Donner.
Мадни начал проектировать первый в мире анализатор спектра с цифровой памятью в компании Systron Donner. Он никогда раньше не пользовался анализатором спектра — в то время они были очень дорогими, — но он достаточно хорошо знал теорию, чтобы убедить себя взяться за эту работу. Затем он провел шесть месяцев, тестируя прибор и приобретая практический опыт работы с ним, прежде чем попытаться его перепроектировать.
Проект занял два года и, по словам Мадни, привел к получению трех важных патентов, положив начало его «восхождению к большему и лучшему». Он также научил его ценить разницу между «тем, что значит иметь теоретические знания и коммерциализировать технологию, которая может помочь другим», сказал он.
Мы также можем настроить пассивные компоненты РЧ в соответствии с вашими требованиями. Вы можете войти на страницу настройки, чтобы предоставить необходимые вам спецификации.
https://www.keenlion.com/customization/
Эмали:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
Время публикации: 18 апреля 2022 г.
