وبسایت IEEE کوکیهایی را روی دستگاه شما قرار میدهد تا بهترین تجربه کاربری را برای شما فراهم کند. با استفاده از وبسایت ما، شما با قرار دادن این کوکیها موافقت میکنید. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً سیاست حفظ حریم خصوصی ما را مطالعه کنید.
متخصصان برجسته در دوزیمتری RF، درد ناشی از 5G و تفاوت بین قرار گرفتن در معرض و دوز را تشریح میکنند.
کنت آر. فاستر دههها تجربه در مطالعه تابش فرکانس رادیویی (RF) و اثرات آن بر سیستمهای بیولوژیکی دارد. اکنون، او به همراه دو محقق دیگر، ماروین زیسکین و کویرینو بالزانو، یک بررسی جدید در مورد این موضوع انجام داده است. در مجموع، این سه نفر (که همگی اعضای دائمی IEEE هستند) بیش از یک قرن تجربه در این زمینه دارند.
این نظرسنجی که در ماه فوریه در مجله بینالمللی تحقیقات محیطی و بهداشت عمومی منتشر شد، به ۷۵ سال تحقیق در مورد ارزیابی و دوزیمتری مواجهه با RF پرداخته است. در این بررسی، نویسندگان همکار توضیح میدهند که این حوزه تا چه حد پیشرفت کرده و چرا آن را یک داستان موفقیت علمی میدانند.
IEEE Spectrum از طریق ایمیل با استاد بازنشسته دانشگاه پنسیلوانیا، فاستر، صحبت کرد. ما میخواستیم درباره اینکه چرا مطالعات ارزیابی میزان مواجهه با RF تا این حد موفق هستند، چه چیزی دوزیمتری RF را تا این حد دشوار میکند، و چرا به نظر میرسد نگرانیهای عمومی در مورد سلامت و تشعشعات بیسیم هرگز از بین نمیرود، اطلاعات بیشتری کسب کنیم.
برای کسانی که با این تفاوت آشنا نیستند، تفاوت بین قرار گرفتن در معرض و دوز چیست؟
کنت فاستر: در زمینه ایمنی RF، قرار گرفتن در معرض (یا دوز) به میدان خارج از بدن اشاره دارد و دوز به انرژی جذب شده در بافت بدن اشاره دارد. هر دو برای بسیاری از کاربردها مهم هستند - به عنوان مثال، تحقیقات ایمنی پزشکی، بهداشت شغلی و لوازم الکترونیکی مصرفی.
«برای بررسی خوبی از تحقیقات در مورد اثرات بیولوژیکی 5G، به مقاله [کن] کاریپیدیس مراجعه کنید که در آن «هیچ مدرک قطعی مبنی بر مضر بودن میدانهای RF سطح پایین بالاتر از 6 گیگاهرتز، مانند میدانهای مورد استفاده در شبکههای 5G، برای سلامت انسان وجود ندارد.» - کنت آر. فاستر، دانشگاه پنسیلوانیا
فاستر: اندازهگیری میدانهای RF در فضای آزاد مشکلی نیست. مشکل واقعی که در برخی موارد ایجاد میشود، تغییرپذیری بالای قرار گرفتن در معرض RF است. به عنوان مثال، بسیاری از دانشمندان در حال بررسی سطوح میدان RF در محیط هستند تا به نگرانیهای بهداشت عمومی بپردازند. با توجه به تعداد زیاد منابع RF در محیط و کاهش سریع میدان RF از هر منبعی، این کار آسانی نیست. توصیف دقیق میزان قرار گرفتن افراد در معرض میدانهای RF یک چالش واقعی است، حداقل برای معدود دانشمندانی که سعی در انجام این کار دارند.
وقتی شما و نویسندگان همکارتان مقاله IJERPH خود را نوشتید، آیا هدفتان اشاره به موفقیتها و چالشهای دوزیمتری مطالعات ارزیابی مواجهه بود؟ فاستر: هدف ما اشاره به پیشرفتهای چشمگیری است که تحقیقات ارزیابی مواجهه در طول سالها داشته است، که وضوح زیادی به مطالعه اثرات بیولوژیکی میدانهای فرکانس رادیویی بخشیده و پیشرفتهای بزرگی را در فناوری پزشکی ایجاد کرده است.
ابزار دقیق در این زمینهها چقدر بهبود یافته است؟ میتوانید به من بگویید که در ابتدای کار خود، مثلاً در مقایسه با آنچه امروز در دسترس است، چه ابزارهایی در دسترس شما بود؟ ابزارهای بهبود یافته چگونه به موفقیت ارزیابیهای مواجهه کمک میکنند؟
فاستر: ابزارهایی که برای اندازهگیری میدانهای RF در تحقیقات بهداشت و ایمنی استفاده میشوند، کوچکتر و قدرتمندتر میشوند. چند دهه پیش چه کسی فکر میکرد که ابزارهای میدانی تجاری به اندازه کافی قوی شوند که به محل کار آورده شوند، قادر به اندازهگیری میدانهای RF به اندازه کافی قوی باشند که باعث ایجاد خطر شغلی شوند، و در عین حال به اندازه کافی حساس باشند که میدانهای ضعیف را از آنتنهای دور اندازهگیری کنند؟ در عین حال، طیف دقیق یک سیگنال را برای شناسایی منبع آن تعیین کنند؟
چه اتفاقی میافتد وقتی فناوری بیسیم به باندهای فرکانسی جدید - مثلاً امواج میلیمتری و تراهرتز برای تلفن همراه یا ۶ گیگاهرتز برای وایفای - منتقل شود؟
فاستر: باز هم، مشکل به پیچیدگی شرایط قرارگیری در معرض امواج مربوط میشود، نه به تجهیزات. برای مثال، ایستگاههای پایه سلولی 5G با باند بالا، پرتوهای متعددی را منتشر میکنند که در فضا حرکت میکنند. این امر، تعیین میزان قرارگیری افراد در معرض امواج در نزدیکی سایتهای سلولی را برای تأیید ایمن بودن قرارگیری در معرض امواج دشوار میکند (همانطور که تقریباً همیشه همینطور است).
«من شخصاً بیشتر نگران تأثیر احتمالی زمان زیاد استفاده از صفحه نمایش بر رشد کودک و مسائل مربوط به حریم خصوصی هستم.» – کنت آر. فاستر، دانشگاه پنسیلوانیا
اگر ارزیابی مواجهه یک مسئله حل شده است، چه چیزی جهش در دزیمتری دقیق را اینقدر دشوار میکند؟ چه چیزی اولی را بسیار سادهتر از دومی میکند؟
فاستر: دزیمتری چالش برانگیزتر از ارزیابی میزان مواجهه است. شما معمولاً نمیتوانید یک پروب RF را وارد بدن کسی کنید. دلایل زیادی وجود دارد که چرا ممکن است به این اطلاعات نیاز داشته باشید، مانند درمانهای هایپرترمیا برای درمان سرطان، که در آن بافت باید تا سطوح دقیقاً مشخص شده گرم شود. اگر گرما خیلی کم باشد، هیچ فایده درمانی ندارد، اگر خیلی زیاد باشد، بیمار را خواهید سوزاند.
میشه بیشتر در مورد اینکه دوزیمتری امروزه چطور انجام میشه توضیح بدید؟ اگه نتونید یه پروب رو وارد بدن کسی کنید، بهترین راه حل بعدی چیه؟
فاستر: استفاده از دستگاههای اندازهگیری RF قدیمی برای اندازهگیری میدانهای موجود در هوا برای اهداف مختلف اشکالی ندارد. البته این مورد در مورد کار ایمنی شغلی نیز صدق میکند، جایی که شما نیاز به اندازهگیری میدانهای فرکانس رادیویی که روی بدن کارگران رخ میدهد، دارید. برای هایپرترمی بالینی، ممکن است هنوز نیاز به اتصال بیماران به پروبهای حرارتی داشته باشید، اما دزیمتری محاسباتی دقت اندازهگیری دوزهای حرارتی را تا حد زیادی بهبود بخشیده و منجر به پیشرفتهای مهمی در فناوری شده است. برای مطالعات اثرات بیولوژیکی RF (به عنوان مثال، استفاده از آنتنهای قرار داده شده روی حیوانات)، دانستن اینکه چه مقدار انرژی RF در بدن جذب میشود و به کجا میرود، بسیار مهم است. شما نمیتوانید فقط تلفن خود را جلوی یک حیوان به عنوان منبع قرار گرفتن در معرض آن تکان دهید (اما برخی از محققان این کار را میکنند). برای برخی از مطالعات بزرگ، مانند مطالعه اخیر برنامه ملی سمشناسی در مورد قرار گرفتن در معرض انرژی RF در طول عمر موشها، هیچ جایگزین واقعی برای دزیمتری محاسباتی وجود ندارد.
به نظر شما چرا نگرانیهای مداوم زیادی در مورد تشعشعات بیسیم وجود دارد که مردم سطح آنها را در خانه اندازهگیری میکنند؟
فاستر: درک خطر یک امر پیچیده است. ویژگیهای تشعشعات رادیویی اغلب باعث نگرانی میشوند. شما نمیتوانید آن را ببینید، هیچ ارتباط مستقیمی بین قرار گرفتن در معرض آن و اثرات مختلفی که برخی از مردم نگران آن هستند وجود ندارد، مردم تمایل دارند انرژی فرکانس رادیویی (غیر یونیزه کننده، به این معنی که فوتونهای آن برای شکستن پیوندهای شیمیایی بسیار ضعیف هستند) را با اشعه ایکس یونیزه کننده و غیره اشتباه بگیرند. تشعشع (واقعاً خطرناک). برخی معتقدند که آنها "بیش از حد" به تشعشعات بیسیم حساس هستند، اگرچه دانشمندان نتوانستهاند این حساسیت را در مطالعات کور و کنترل شده به درستی نشان دهند. برخی از مردم از تعداد زیاد آنتنهای مورد استفاده برای ارتباطات بیسیم احساس خطر میکنند. ادبیات علمی شامل گزارشهای مرتبط با سلامت بسیاری با کیفیتهای مختلف است که از طریق آنها میتوان داستان ترسناکی پیدا کرد. برخی از دانشمندان معتقدند که ممکن است واقعاً یک مشکل سلامتی وجود داشته باشد (اگرچه آژانس بهداشت دریافت که نگرانی کمی دارند اما گفت که "تحقیقات بیشتری" لازم است). این لیست ادامه دارد.
ارزیابیهای میزان مواجهه در این امر نقش دارند. مصرفکنندگان میتوانند آشکارسازهای RF ارزان اما بسیار حساس خریداری کنند و سیگنالهای RF را در محیط خود بررسی کنند که تعداد زیادی از آنها وجود دارد. برخی از این دستگاهها هنگام اندازهگیری پالسهای فرکانس رادیویی از دستگاههایی مانند نقاط دسترسی Wi-Fi، صدای "کلیک" میدهند و مانند یک شمارنده گایگر در یک راکتور هستهای برای جهان صدا میدهند. ترسناک. برخی از دستگاههای RF نیز برای شکار ارواح فروخته میشوند، اما این یک کاربرد متفاوت است.
سال گذشته، مجله پزشکی بریتانیا فراخوانی برای توقف استقرار 5G تا زمان مشخص شدن ایمنی این فناوری منتشر کرد. نظر شما در مورد این فراخوانها چیست؟ آیا فکر میکنید که آنها به آگاهسازی بخش عمومی نگران در مورد اثرات بهداشتی قرار گرفتن در معرض RF کمک میکنند یا باعث سردرگمی بیشتر میشوند؟ فاستر: شما به یک مقاله از [متخصص اپیدمیولوژی جان] فرانک اشاره میکنید و من با بیشتر آن مخالفم. اکثر آژانسهای بهداشتی که این علم را بررسی کردهاند، صرفاً خواستار تحقیقات بیشتر شدهاند، اما حداقل یکی از آنها - هیئت بهداشت هلند - خواستار توقف راهاندازی 5G با باند بالا تا زمان انجام تحقیقات ایمنی بیشتر شده است. این توصیهها مطمئناً توجه عموم را جلب خواهد کرد (اگرچه HCN نیز بعید میداند که نگرانیهای بهداشتی وجود داشته باشد).
فرانک در مقاله خود مینویسد: «نقاط قوت نوظهور مطالعات آزمایشگاهی، اثرات بیولوژیکی مخرب [میدانهای الکترومغناطیسی فرکانس رادیویی] RF-EMF را نشان میدهد.»
مشکل همین است: هزاران مطالعه در مورد اثرات بیولوژیکی RF در مقالات علمی وجود دارد. نقاط پایانی، ارتباط با سلامت، کیفیت مطالعه و سطوح مواجهه بسیار متفاوت بودند. اکثر آنها نوعی اثر را در تمام فرکانسها و تمام سطوح مواجهه گزارش کردند. با این حال، اکثر مطالعات در معرض خطر قابل توجهی از سوگیری (دزیمتری ناکافی، عدم کورسازی، حجم نمونه کوچک و غیره) بودند و بسیاری از مطالعات با سایر مطالعات ناسازگار بودند. "نقاط قوت تحقیقات نوظهور" برای این ادبیات مبهم چندان منطقی به نظر نمیرسد. فرانک باید به بررسی دقیقتر سازمانهای بهداشتی تکیه کند. این سازمانها همواره در یافتن شواهد روشنی از عوارض جانبی میدانهای RF محیطی شکست خوردهاند.
فرانک از تناقض در بحث عمومی در مورد «5G» شکایت کرد -- اما او نیز با عدم ذکر باندهای فرکانسی هنگام اشاره به 5G، همان اشتباه را مرتکب شد. در واقع، 5G باند پایین و باند متوسط در فرکانسهایی نزدیک به باندهای سلولی فعلی عمل میکند و به نظر نمیرسد مشکلات جدیدی در مواجهه با امواج ایجاد کند. 5G باند بالا در فرکانسهایی کمی پایینتر از محدوده mmWave، از 30 گیگاهرتز شروع میشود، عمل میکند. مطالعات کمی در مورد اثرات بیولوژیکی در این محدوده فرکانسی انجام شده است، اما انرژی به سختی به پوست نفوذ میکند و سازمانهای بهداشتی نگرانی در مورد ایمنی آن در سطوح مواجهه معمول مطرح نکردهاند.
فرانک مشخص نکرد که قبل از راهاندازی «5G» چه تحقیقاتی میخواهد انجام دهد، منظورش هر چه که بود. [کمیسیون ارتباطات فدرال] از دارندگان مجوز میخواهد که به محدودیتهای قرارگیری در معرض امواج آن پایبند باشند، که مشابه محدودیتهای موجود در اکثر کشورهای دیگر است. هیچ سابقهای وجود ندارد که یک فناوری جدید RF قبل از تأیید، مستقیماً از نظر اثرات RF بر سلامت ارزیابی شود، که ممکن است به یک سری مطالعات بیپایان نیاز داشته باشد. اگر محدودیتهای FCC ایمن نیستند، باید تغییر کنند.
برای بررسی دقیق تحقیقات اثرات بیولوژیکی 5G، به مقاله [کن] کاریپیدیس مراجعه کنید که نشان میدهد «هیچ مدرک قطعی وجود ندارد که نشان دهد میدانهای RF سطح پایین بالاتر از 6 گیگاهرتز، مانند آنهایی که توسط شبکههای 5G استفاده میشوند، برای سلامت انسان مضر هستند. این بررسی همچنین خواستار تحقیقات بیشتر شده است.»
منابع علمی در این زمینه متناقض هستند، اما تاکنون سازمانهای بهداشتی هیچ مدرک روشنی مبنی بر خطرات سلامتی ناشی از میدانهای RF محیطی پیدا نکردهاند. اما مطمئناً، منابع علمی در مورد اثرات بیولوژیکی mmWave نسبتاً کم است و حدود ۱۰۰ مطالعه و با کیفیتهای متفاوت دارد.
دولت با فروش طیف فرکانسی برای ارتباطات 5G پول زیادی به دست میآورد و باید بخشی از آن را در تحقیقات سلامت با کیفیت بالا، به ویژه 5G با باند بالا، سرمایهگذاری کند. من شخصاً بیشتر نگران تأثیر احتمالی زمان زیاد استفاده از صفحه نمایش بر رشد کودک و مسائل مربوط به حریم خصوصی هستم.
آیا روشهای بهبود یافتهای برای کار دزیمتری وجود دارد؟ اگر چنین است، جالبترین یا امیدوارکنندهترین نمونهها کدامند؟
فاستر: احتمالاً پیشرفت اصلی در دزیمتری محاسباتی با معرفی روشهای تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD) و مدلهای عددی بدن بر اساس تصاویر پزشکی با وضوح بالا است. این امر امکان محاسبه بسیار دقیقی از جذب انرژی RF توسط بدن از هر منبعی را فراهم میکند. دزیمتری محاسباتی به درمانهای پزشکی تثبیتشده، مانند هایپرترمیا که برای درمان سرطان استفاده میشود، جان تازهای بخشیده و منجر به توسعه سیستمهای تصویربرداری MRI بهبود یافته و بسیاری از فناوریهای پزشکی دیگر شده است.
مایکل کوزیول سردبیر وابسته در IEEE Spectrum است که تمام زمینههای ارتباطات از راه دور را پوشش میدهد. او فارغالتحصیل دانشگاه سیاتل با مدرک لیسانس زبان انگلیسی و فیزیک و مدرک کارشناسی ارشد روزنامهنگاری علمی از دانشگاه نیویورک است.
در سال ۱۹۹۲، اسد م. مدنی سکان هدایت شرکت BEI Sensors and Controls را به دست گرفت و بر خط تولیدی نظارت داشت که شامل انواع حسگرها و تجهیزات ناوبری اینرسیایی بود، اما مشتریان کمتری داشت - عمدتاً صنایع هوافضا و الکترونیک دفاعی.
جنگ سرد پایان یافت و صنعت دفاعی ایالات متحده فروپاشید. و کسب و کار به این زودیها بهبود نخواهد یافت. BEI نیاز داشت تا به سرعت مشتریان جدید را شناسایی و جذب کند.
جذب این مشتریان مستلزم کنار گذاشتن سیستمهای حسگر اینرسی مکانیکی شرکت به نفع فناوری جدید کوارتزِ اثباتنشده، کوچکسازی حسگرهای کوارتز و تبدیل تولیدکنندهای است که سالانه دهها هزار حسگر گرانقیمت تولید میکند تا میلیونها حسگر ارزانتر تولید کند.
مدنی برای تحقق این امر سخت تلاش کرد و به موفقیتی بیش از آنچه هر کسی میتوانست برای GyroChip تصور کند، دست یافت. این حسگر اندازهگیری اینرسی ارزانقیمت، اولین نمونه از نوع خود است که در یک خودرو ادغام میشود و سیستمهای کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) را قادر میسازد تا لغزش را تشخیص داده و ترمزها را برای جلوگیری از چپ شدن خودرو به کار گیرند. طبق اعلام اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراهها، از زمانی که ESCها در تمام خودروهای جدید در دوره پنج ساله از ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۵ نصب شدند، این سیستمها تنها در ایالات متحده جان ۷۰۰۰ نفر را نجات دادند.
این تجهیزات همچنان در قلب هواپیماهای تجاری و خصوصی بیشماری و همچنین سیستمهای کنترل پایداری برای سیستمهای هدایت موشکی ایالات متحده قرار دارند. این تجهیزات حتی به عنوان بخشی از مریخنورد Pathfinder Sojourner به مریخ سفر کردند.
نقش فعلی: استاد ممتاز کمکی در UCLA؛ رئیس بازنشسته، مدیرعامل و مدیر ارشد فناوری BEI Technologies
تحصیلات: ۱۹۶۸، کالج RCA؛ لیسانس، ۱۹۶۹ و ۱۹۷۲، فوق لیسانس، UCLA، هر دو در مهندسی برق؛ دکترا، دانشگاه کالیفرنیا، ساحل، ۱۹۸۷
قهرمانان: به طور کلی، پدرم به من آموخت که چگونه یاد بگیرم، چگونه انسان باشم، و معنای عشق، شفقت و همدلی را به من آموخت؛ در هنر، میکلآنژ؛ در علم، آلبرت انیشتین؛ در مهندسی، کلود شانون
موسیقی مورد علاقه: در موسیقی غربی، بیتلز، رولینگ استونز، الویس؛ موسیقی شرقی، غزل
اعضای سازمان: عضو IEEE Life Fellow؛ آکادمی ملی مهندسی ایالات متحده؛ آکادمی سلطنتی مهندسی بریتانیا؛ آکادمی مهندسی کانادا
ارزشمندترین جایزه: مدال افتخار IEEE: «مشارکتهای پیشگامانه در توسعه و تجاریسازی فناوریهای نوآورانه حسگرها و سیستمها، و رهبری برجسته در تحقیقات»؛ فارغالتحصیل سال UCLA، ۲۰۰۴
مدنی مدال افتخار IEEE 2022 را به خاطر پیشگامی در GyroChip، در کنار سایر مشارکتهایش در توسعه فناوری و رهبری تحقیقات، دریافت کرد.
مهندسی اولین انتخاب شغلی مدنی نبود. او میخواست یک هنرمند-نقاش خوب شود. اما وضعیت مالی خانوادهاش در بمبئی، هند (که در آن زمان بمبئی نام داشت) در دهههای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ او را به مهندسی - به ویژه الکترونیک - سوق داد، به لطف علاقهاش به جدیدترین نوآوریها که در رادیوهای ترانزیستوری جیبی تجسم یافته بودند. در سال ۱۹۶۶، او برای تحصیل در رشته الکترونیک در کالج RCA در شهر نیویورک، که در اوایل دهه ۱۹۰۰ برای آموزش اپراتورهای بیسیم و تکنسینها تأسیس شده بود، به ایالات متحده نقل مکان کرد.
مدنی گفت: «میخواهم مهندسی باشم که بتواند چیزهایی اختراع کند و کارهایی انجام دهد که در نهایت بر انسانها تأثیر بگذارد. چون اگر نتوانم بر انسانها تأثیر بگذارم، احساس میکنم حرفهام بیفایده خواهد بود.»
مدنی در سال ۱۹۶۹ با مدرک لیسانس مهندسی برق پس از دو سال تحصیل در رشته فناوری الکترونیک در کالج RCA وارد دانشگاه UCLA شد. او برای ادامه تحصیل در مقاطع کارشناسی ارشد و دکترا، با استفاده از پردازش سیگنال دیجیتال و بازتابسنجی حوزه فرکانس برای تجزیه و تحلیل سیستمهای مخابراتی برای تحقیق پایاننامه خود، به این دانشگاه راه یافت. در طول تحصیل، او همچنین به عنوان مدرس در دانشگاه ایالتی پاسیفیک، در بخش مدیریت موجودی در فروشگاه خردهفروشی بورلی هیلز دیوید اورگل و به عنوان مهندس طراحی لوازم جانبی کامپیوتر در پرتک مشغول به کار بود.
سپس، در سال ۱۹۷۵، به تازگی نامزد کرده بود و با اصرار یکی از همکلاسیهای سابقش، برای شغلی در بخش مایکروویو سیسترون دانر درخواست داد.
مدنی طراحی اولین تحلیلگر طیف جهان با حافظه دیجیتال را در Systron Donner آغاز کرد. او قبلاً هرگز از تحلیلگر طیف استفاده نکرده بود - در آن زمان آنها بسیار گران بودند - اما او تئوری را به اندازه کافی خوب میدانست تا خود را برای پذیرفتن این کار متقاعد کند. سپس او شش ماه را صرف آزمایش کرد و قبل از تلاش برای طراحی مجدد آن، تجربه عملی با این ابزار کسب کرد.
این پروژه دو سال طول کشید و به گفته مدنی، منجر به سه اختراع مهم شد که آغاز «صعود او به چیزهای بزرگتر و بهتر» بود. او گفت، این پروژه همچنین به او درک تفاوت بین «داشتن دانش نظری و تجاریسازی فناوری که میتواند به دیگران کمک کند» را آموخت.
ما همچنین میتوانیم اجزای غیرفعال RF را مطابق با نیازهای شما سفارشی کنیم. میتوانید برای ارائه مشخصات مورد نیاز خود، وارد صفحه سفارشیسازی شوید.
https://www.keenlion.com/customization/
امالی:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
زمان ارسال: ۱۸ آوریل ۲۰۲۲