אתר האינטרנט של IEEE מציב קובצי Cookie במכשיר שלך על מנת לספק לך את חוויית המשתמש הטובה ביותר. על ידי שימוש באתר האינטרנט שלנו, אתה מסכים להצבת קובצי Cookie אלה. למידע נוסף, אנא קרא את מדיניות הפרטיות שלנו.
מומחים מובילים בתחום דוזימטריית RF מנתחים את הכאב של 5G - ואת ההבדל בין חשיפה למינון
לקנת' ר. פוסטר ניסיון של עשרות שנים בחקר קרינת תדר רדיו (RF) והשפעותיה על מערכות ביולוגיות. כעת, הוא כתב יחד עם שני חוקרים נוספים, מרווין זיסקין וקווירינו בלזאנו, סקר חדש בנושא. יחד, שלושתם (כולם עמיתים ותיקים ב-IEEE) בעלי ניסיון של יותר ממאה שנה בנושא.
הסקר, שפורסם בכתב העת הבינלאומי למחקר סביבתי ובריאות הציבור בפברואר, בחן את 75 שנות המחקר האחרונות בנושא הערכת חשיפה לקרינת רדיו ודוזימטריה. בו, המחברים המשותפים מפרטים עד כמה התחום התקדם ומדוע הם רואים בו סיפור הצלחה מדעי.
IEEE Spectrum שוחח באמצעות דוא"ל עם פרופסור אמריטוס פוסטר מאוניברסיטת פנסילבניה. רצינו ללמוד עוד על הסיבות לכך שמחקרי הערכת חשיפה לתדר רדיו כה מוצלחים, מה הופך את דוזימטריית התדר רדיו לכל כך קשה, ומדוע חששות הציבור בנוגע לבריאות ולקרינה אלחוטית לעולם לא נעלמים.
למי שלא מכיר את ההבדל, מה ההבדל בין חשיפה למינון?
קנת' פוסטר: בהקשר של בטיחות RF, חשיפה מתייחסת לשדה מחוץ לגוף, ומינון מתייחס לאנרגיה הנספגת בתוך רקמת הגוף. שניהם חשובים עבור יישומים רבים - לדוגמה, רפואה, בריאות תעסוקתית ומחקר בטיחות מוצרי אלקטרוניקה.
"לסקירה טובה של מחקרים על ההשפעות הביולוגיות של 5G, ראו את המאמר של [קן] קריפידיס, אשר לא מצא 'ראיות חד משמעיות לכך ששדות RF ברמה נמוכה מעל 6 גיגה-הרץ, כמו אלה המשמשים רשתות 5G, מזיקים לבריאות האדם'." -- קנת ר. פוסטר, אוניברסיטת פנסילבניה
פוסטר: מדידת שדות RF במרחב הפנוי אינה בעיה. הבעיה האמיתית שמתעוררת במקרים מסוימים היא השונות הגבוהה של חשיפה ל-RF. לדוגמה, מדענים רבים חוקרים את רמות שדות ה-RF בסביבה כדי לטפל בדאגות בריאות הציבור. בהתחשב במספר הרב של מקורות RF בסביבה ובדעיכה המהירה של שדה ה-RF מכל מקור, זו אינה משימה קלה. אפיון מדויק של חשיפה אישית לשדות RF הוא אתגר אמיתי, לפחות עבור המדענים המעטים שמנסים לעשות זאת.
כאשר אתם ועמיתכם לכתיבה כתבתם את המאמר שלכם ב-IJERPH, האם מטרתכם הייתה להצביע על ההצלחות ועל האתגרים הדוסימטריים של מחקרי הערכת חשיפה? פוסטר: מטרתנו היא להצביע על ההתקדמות המרשימה שעשה מחקר הערכת החשיפה לאורך השנים, אשר הוסיפה בהירות רבה לחקר ההשפעות הביולוגיות של שדות תדר רדיו והניעה התקדמות משמעותית בטכנולוגיה הרפואית.
עד כמה השתפר המכשור בתחומים אלה? האם תוכל לספר לי אילו כלים היו זמינים עבורך בתחילת הקריירה שלך, למשל, בהשוואה למה שזמין כיום? כיצד מכשירים משופרים תורמים להצלחת הערכות החשיפה?
פוסטר: מכשירים המשמשים למדידת שדות RF במחקר בריאות ובטיחות הופכים קטנים וחזקים יותר. מי היה מאמין לפני כמה עשורים שמכשירי שדה מסחריים יהפכו חזקים מספיק כדי שיובאו למקום העבודה, שיהיו מסוגלים למדוד שדות RF חזקים מספיק כדי לגרום לסכנה תעסוקתית, אך רגישים מספיק כדי למדוד שדות חלשים מאנטנות רחוקות? במקביל, לקבוע את הספקטרום המדויק של אות כדי לזהות את מקורו?
מה קורה כאשר טכנולוגיה אלחוטית עוברת לתחומי תדרים חדשים - לדוגמה, גלי מילימטר וטרה-הרץ עבור סלולר, או 6 גיגה-הרץ עבור Wi-Fi?
פוסטר: שוב, הבעיה קשורה למורכבות מצב החשיפה, לא למכשור. לדוגמה, תחנות בסיס סלולריות 5G בעלות פס גבוה פולטות אלומות מרובות הנעות בחלל. זה מקשה על כימות החשיפה לאנשים בקרבת אתרי סלולר כדי לוודא שהחשיפה בטוחה (כפי שכמעט תמיד).
"אני באופן אישי מודאג יותר מההשפעה האפשרית של זמן מסך רב מדי על התפתחות הילד ובעיות פרטיות." - קנת' ר. פוסטר, אוניברסיטת פנסילבניה
אם הערכת חשיפה היא בעיה פתורה, מה הופך את הקפיצה בדוזימטריה מדויקת לכל כך קשה? מה הופך את הראשונה לפשוטה כל כך מהשנייה?
פוסטר: דוזימטריה מאתגרת יותר מהערכת חשיפה. בדרך כלל לא ניתן להכניס גלאי RF לגוף של אדם. ישנן סיבות רבות מדוע ייתכן שתזדקק למידע זה, כמו בטיפולי היפרתרמיה לטיפול בסרטן, שבהם יש לחמם רקמות לרמות מוגדרות במדויק. חימום מועט מדי ואין תועלת טיפולית, חימום רב מדי יגרום לכוויות אצל המטופל.
האם תוכל לספר לי עוד על איך מתבצעת דוזימטריה כיום? אם אי אפשר להכניס גלאי לגוף של מישהו, מה הדבר הטוב הבא?
פוסטר: זה בסדר להשתמש במדי רדיו מיושנים כדי למדוד שדות באוויר למגוון מטרות. זה כמובן המקרה בעבודה בתחום הבטיחות התעסוקתית, שבה צריך למדוד את שדות תדר הרדיו המתרחשים על גופם של העובדים. עבור היפרתרמיה קלינית, ייתכן שעדיין צריך לחבר מטופלים עם גלאים תרמיים, אך דוזימטריה חישובית שיפרה מאוד את דיוק מדידת המינונים התרמיים והובילה להתקדמות חשובה בטכנולוגיה. עבור מחקרים על השפעות ביולוגיות של רדיו (לדוגמה, שימוש באנטנות המונחות על בעלי חיים), חשוב לדעת כמה אנרגיית רדיו נספגת בגוף ולאן היא הולכת. אי אפשר פשוט לנופף בטלפון מול בעל חיים כמקור חשיפה (אבל חלק מהחוקרים עושים זאת). עבור כמה מחקרים גדולים, כמו מחקר התוכנית הלאומית לטוקסיקולוגיה שנערך לאחרונה על חשיפה לכל החיים לאנרגיית רדיו בחולדות, אין אלטרנטיבה ממשית לדוזימטריה מחושבת.
למה אתה חושב שיש כל כך הרבה דאגות מתמשכות לגבי קרינה אלחוטית שאנשים מודדים רמות בבית?
פוסטר: תפיסת סיכונים היא עניין מורכב. מאפייני קרינת רדיו הם לעתים קרובות סיבה לדאגה. אי אפשר לראות זאת, אין קשר ישיר בין חשיפה להשפעות השונות שחלק מהאנשים מודאגים מהן, אנשים נוטים לבלבל בין אנרגיית תדרי רדיו (לא מייננת, כלומר הפוטונים שלה חלשים מדי מכדי לשבור קשרים כימיים) לבין קרני רנטגן מייננות וכו'. קרינה (מסוכנת באמת). יש הסבורים שהם "רגישים יתר על המידה" לקרינה אלחוטית, למרות שמדענים לא הצליחו להדגים רגישות זו במחקרים מבוקרים וסנוורים כראוי. יש אנשים שחשים מאוימים ממספר האנטנות הנפוץ המשמש לתקשורת אלחוטית. הספרות המדעית מכילה דיווחים רבים הקשורים לבריאות באיכות משתנה שדרכם ניתן למצוא סיפור מפחיד. יש מדענים הסבורים שאכן ייתכן שיש בעיה בריאותית (אם כי סוכנות הבריאות מצאה כי יש לה מעט דאגה אך אמרה כי נדרש "מחקר נוסף"). הרשימה עוד ארוכה.
הערכות חשיפה משחקות תפקיד בכך. צרכנים יכולים לקנות גלאי RF זולים אך רגישים מאוד ולחקור אותות RF בסביבתם, ויש רבים כאלה. חלק מהמכשירים הללו "לוחצים" כשהם מודדים פולסי תדר רדיו ממכשירים כמו נקודות גישה ל-Wi-Fi, ויישמעו כמו מונה גייגר בכור גרעיני לעולם. מפחיד. חלק ממדדי ה-RF נמכרים גם לציד רוחות רפאים, אך זהו יישום שונה.
בשנה שעברה, פרסם הכתב העת הרפואי הבריטי קריאה להפסיק את פריסות ה-5G עד לקביעת בטיחות הטכנולוגיה. מה דעתך על קריאות אלה? האם אתה חושב שהן יסייעו ליידע את ציבור המודאג לגבי ההשפעות הבריאותיות של חשיפה לתדר רדיו, או שיגרמו לבלבול נוסף? פוסטר: אתה מתייחס למאמר דעה מאת [האפידמיולוג ג'ון] פרנק, ואני לא מסכים עם רובו. רוב סוכנויות הבריאות שסקרו את המדע פשוט קראו למחקר נוסף, אך לפחות אחת - מועצת הבריאות ההולנדית - קראה להקפאת פריסת 5G בפס גבוה עד שייערך מחקר בטיחות נוסף. המלצות אלה בוודאי ימשכו את תשומת הלב הציבורית (אם כי גם HCN סבור כי לא סביר שיש חששות בריאותיים כלשהם).
במאמרו, פרנק כותב, "היתרונות המתפתחים של מחקרי מעבדה מצביעים על ההשפעות הביולוגיות ההרסניות של [שדות אלקטרומגנטיים בתדרי רדיו] של קרינת רדיו-אלקטרומגנטית."
זוהי הבעיה: ישנם אלפי מחקרי השפעות ביולוגיות של קרינת רדיו בספרות. נקודות הסיום, הרלוונטיות לבריאות, איכות המחקר ורמות החשיפה היו מגוונות מאוד. רובם דיווחו על השפעה כלשהי, בכל התדרים ובכל רמות החשיפה. עם זאת, רוב המחקרים היו בסיכון משמעותי להטיה (דוזימטריה לא מספקת, היעדר סמיות, גודל מדגם קטן וכו') ומחקרים רבים לא היו עקביים עם אחרים. "חוזקות מחקר מתפתחות" אינן הגיוניות במיוחד עבור ספרות מעורפלת זו. פרנק צריך להסתמך על בדיקה מדוקדקת יותר מצד סוכנויות בריאות. אלה נכשלו באופן עקבי במציאת ראיות ברורות להשפעות שליליות של שדות קרינת רדיו בסביבה.
פרנק התלונן על חוסר העקביות בדיון הפומבי על "5G" - אך הוא עשה את אותה טעות בכך שלא הזכיר תחומי תדרים כאשר התייחס ל-5G. למעשה, 5G בתחומי התדרים הנמוכים והבינוניים פועל בתדרים הקרובים לתחומי הסלולר הנוכחיים ונראה כי אינו מציג בעיות חשיפה חדשות. 5G בתחומי התדרים הגבוהים פועל בתדרים מעט מתחת לטווח גלי המילימטר, החל מ-30 גיגה-הרץ. נערכו מעט מחקרים על השפעות ביולוגיות בטווח תדרים זה, אך האנרגיה בקושי חודרת לעור, וסוכנויות בריאות לא העלו חששות לגבי בטיחותה ברמות חשיפה נפוצות.
פרנק לא ציין איזה מחקר הוא רוצה לעשות לפני פריסת "5G", מה שלא יהיה. ה-FCC דורש מבעלי הרישיונות לדבוק במגבלות החשיפה שלה, הדומות לאלו שברוב המדינות האחרות. אין תקדים להערכה ישירה של טכנולוגיית RF חדשה לגבי השפעות בריאותיות על RF לפני אישור, דבר שעשוי לדרוש סדרה אינסופית של מחקרים. אם מגבלות ה-FCC אינן בטוחות, יש לשנות אותן.
לסקירה מפורטת של מחקר ההשפעות הביולוגיות של 5G, ראו את המאמר של [קן] קריפידיס, שמצא כי "אין ראיות חד משמעיות לכך ששדות RF ברמה נמוכה מעל 6 גיגה-הרץ, כמו אלה המשמשים רשתות 5G, מזיקים לבריאות האדם. הסקירה קראה גם למחקר נוסף."
הספרות המדעית מעורבת, אך עד כה, סוכנויות בריאות לא מצאו ראיות ברורות לסכנות בריאותיות משדות RF סביבתיים. אך אין ספק שהספרות המדעית על ההשפעות הביולוגיות של גלי מילימטר היא קטנה יחסית, עם כ-100 מחקרים, ובאיכות משתנה.
הממשלה מרוויחה הרבה כסף ממכירת ספקטרום לתקשורת 5G, ועליה להשקיע חלק ממנו במחקר בריאותי איכותי, במיוחד 5G בתדר גבוה. באופן אישי, אני מודאג יותר מההשפעה האפשרית של זמן מסך רב מדי על התפתחות ילדים ובעיות פרטיות.
האם ישנן שיטות משופרות לעבודת דוזימטריה? אם כן, מהן הדוגמאות המעניינות או המבטיחות ביותר?
פוסטר: כנראה שההתקדמות העיקרית היא בדוזימטריה חישובית עם הכנסת שיטות FDTD (תחום זמן הפרש סופי) ומודלים מספריים של הגוף המבוססים על תמונות רפואיות ברזולוציה גבוהה. זה מאפשר חישוב מדויק מאוד של ספיגת אנרגיית RF על ידי הגוף מכל מקור. דוזימטריה חישובית העניקה חיים חדשים לטיפולים רפואיים מבוססים, כגון היפרתרמיה המשמשת לטיפול בסרטן, והובילה לפיתוח מערכות הדמיה MRI משופרות וטכנולוגיות רפואיות רבות אחרות.
מייקל קוזיול הוא עורך משנה ב-IEEE Spectrum, המכסה את כל תחומי התקשורת. הוא בוגר אוניברסיטת סיאטל עם תואר ראשון באנגלית ופיזיקה, ותואר שני בעיתונאות מדעית מאוניברסיטת ניו יורק.
בשנת 1992, אסד מ. מאדני לקח על עצמו את הנהגת BEI Sensors and Controls, ופיקח על קו מוצרים שכלל מגוון חיישנים וציוד ניווט אינרציאלי, אך היה לו בסיס לקוחות קטן יותר - בעיקר תעשיות התעופה והחלל והאלקטרוניקה הביטחונית.
המלחמה הקרה הסתיימה ותעשיית הביטחון האמריקאית קרסה. והעסקים לא יתאוששו בקרוב. BEI הייתה צריכה לזהות ולמשוך לקוחות חדשים במהירות.
רכישת לקוחות אלה דורשת נטישה של מערכות החיישנים האינרציאליות המכניות של החברה לטובת טכנולוגיית קוורץ חדשה ולא מוכחת, מזעור חיישני קוורץ והמרת יצרן שמייצר עשרות אלפי חיישנים יקרים בשנה לייצור מיליונים בזול יותר.
מאדני דחף חזק להגשים זאת והשיג הצלחה גדולה יותר מכל אחד אחר שיכול היה לדמיין עבור ה-GyroChip. חיישן מדידה אינרציאלי זול זה הוא הראשון מסוגו המשולב במכונית, ומאפשר למערכות בקרת יציבות אלקטרונית (ESC) לזהות החלקה ולהפעיל את הבלמים כדי למנוע התהפכות. מכיוון שמערכות ESC הותקנו בכל המכוניות החדשות במהלך תקופה של חמש שנים בין 2011 ל-2015, מערכות אלו הצילו 7,000 חיים בארצות הברית בלבד, על פי המינהל הלאומי לבטיחות בדרכים.
הציוד ממשיך להיות בלבם של אינספור מטוסים מסחריים ופרטיים, כמו גם מערכות בקרת יציבות עבור מערכות הנחיית טילים אמריקאיות. הוא אף טס למאדים כחלק מרובר Pathfinder Sojourner.
תפקיד נוכחי: פרופסור חבר מצטיין ב-UCLA; נשיא, מנכ"ל ומנהל טכנולוגיות ראשי בדימוס של BEI Technologies
השכלה: 1968, מכללת RCA; תואר ראשון, 1969 ו-1972, תואר שני, UCLA, שניהם בהנדסת חשמל; תואר שלישי, אוניברסיטת חוף קליפורניה, 1987
גיבורים: באופן כללי, אבי לימד אותי איך ללמוד, איך להיות אנושי, ואת משמעות האהבה, החמלה והאמפתיה; באמנות, מיכלאנג'לו; במדע, אלברט איינשטיין; בהנדסה, קלוד שאנון
מוזיקה אהובה: במוזיקה מערבית, הביטלס, הרולינג סטונס, אלביס; מוזיקה מזרחית, גזאל
חברי הארגון: עמית IEEE Life; האקדמיה הלאומית להנדסה של ארה"ב; האקדמיה המלכותית להנדסה של בריטניה; האקדמיה הקנדית להנדסה
הפרס המשמעותי ביותר: מדליית הכבוד של IEEE: "תרומות חלוציות לפיתוח ומסחור של טכנולוגיות חישה ומערכות חדשניות, ומנהיגות מחקרית יוצאת דופן"; בוגרי השנה של UCLA 2004
מדני קיבל את מדליית הכבוד של IEEE לשנת 2022 על חלוצות בתחום ה-GyroChip, בין תרומותיה בפיתוח טכנולוגי ומנהיגות במחקר.
הנדסה לא הייתה הקריירה המועדפת עליו ביותר של מאדני. הוא רצה להיות צייר-אמן טוב. אבל המצב הכלכלי של משפחתו במומבאי, הודו (אז מומבאי) בשנות ה-50 וה-60 הפך אותו להנדסה - במיוחד אלקטרוניקה, הודות להתעניינותו בחידושים האחרונים המגולמים ברדיו טרנזיסטור כיס. בשנת 1966 הוא עבר לארצות הברית כדי ללמוד אלקטרוניקה במכללת RCA בניו יורק, שנוסדה בתחילת המאה ה-20 כדי להכשיר מפעילי תקשורת אלחוטית וטכנאים.
"אני רוצה להיות מהנדס שיכול להמציא דברים", אמר מאדני, "ולעשות דברים שבסופו של דבר ישפיעו על בני אדם. כי אם אני לא יכול להשפיע על בני אדם, אני מרגיש שהקריירה שלי לא תהיה ממומשת".
מדני נכנס לאוניברסיטת UCLA בשנת 1969 עם תואר ראשון בהנדסת חשמל לאחר שנתיים של לימודי טכנולוגיית אלקטרוניקה במכללת RCA. הוא המשיך לתואר שני ודוקטורט, תוך שימוש בעיבוד אותות דיגיטלי ורפלקטומטריית תחום תדרים כדי לנתח מערכות תקשורת עבור עבודת התזה שלו. במהלך לימודיו, הוא עבד גם כמרצה באוניברסיטת פסיפיק סטייט, עבד בניהול מלאי אצל דיוויד אורגל, רשת קמעונאית בבוורלי הילס, וכמהנדס בתכנון ציוד היקפי למחשבים בחברת פרטק.
אז, בשנת 1975, כשהוא מאורס טרי ובעקבות התעקשותו של חבר לכיתה לשעבר, הוא הגיש מועמדות למשרה במחלקת המיקרוגל של סיסטרון דונר.
מדני החל לתכנן את מנתח הספקטרום הראשון בעולם עם אחסון דיגיטלי בחברת סיסטרון דונר. הוא מעולם לא השתמש בפועל במנתח ספקטרום קודם לכן - הם היו יקרים מאוד באותה תקופה - אך הוא הכיר את התיאוריה מספיק טוב כדי לשכנע את עצמו לקחת על עצמו את העבודה. לאחר מכן הוא בילה שישה חודשים בבדיקות, וצבר ניסיון מעשי עם המכשיר לפני שניסה לעצב אותו מחדש.
הפרויקט ארך שנתיים, ולדברי מדני, הוביל לשלושה פטנטים חשובים, שהתחילו את "הטיפוס שלו לדברים גדולים וטובים יותר". הוא גם לימד אותו להעריך את ההבדל בין "מה המשמעות של ידע תיאורטי לבין מסחור טכנולוגיה שיכולה לעזור לאחרים", אמר.
אנו יכולים גם להתאים אישית את רכיבי ה-RF הפסיביים בהתאם לדרישות שלך. באפשרותך להיכנס לדף ההתאמה האישית כדי לספק את המפרטים הדרושים לך.
https://www.keenlion.com/customization/
אמאלי:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
זמן פרסום: 18 באפריל 2022
