新闻 - 无线担忧掩盖了射频研究的胜利

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射频剂量学领域的顶尖专家剖析 5G 带来的痛苦——以及暴露量和剂量之间的差异

Kenneth R. Foster 在研究射频 (RF) 辐射及其对生物系统的影响方面拥有数十年的经验。现在，他与另外两位研究人员 Marvin Ziskin 和 Quirino Balzano 共同撰写了有关该主题的新调查。他们三人（均为 IEEE 终身研究员）在该主题上总共拥有一个多世纪的经验。
这项调查于二月份发表在《国际环境研究与公共健康杂志》上，回顾了过去 75 年对射频暴露评估和剂量测定的研究。在调查中，合著者详细介绍了该领域的进展以及他们认为这是一个科学成功案例的原因。
IEEE Spectrum 通过电子邮件与宾夕法尼亚大学名誉教授福斯特进行了交谈。我们想进一步了解为什么射频暴露评估研究如此成功，什么使得射频剂量测定如此困难，以及为什么公众对健康和无线辐射的担忧似乎永远不会消失。
对于那些不熟悉差异的人来说，暴露和剂量之间有什么区别？

Kenneth Foster：在射频安全的背景下，暴露是指身体外部的场，剂量是指身体组织内吸收的能量。两者对于许多应用都很重要 - 例如医疗、职业健康和消费电子产品安全研究。
欲详细了解 5G 生物学效应的研究，请参阅 [Ken] Karipidis 的文章，该文章发现‘没有确凿证据表明 6 GHz 以上的低强度射频场（例如 5G 网络使用的射频场）对人体健康有害’。—— 宾夕法尼亚大学 Kenneth R. Foster
福斯特：测量自由空间中的射频场不是问题。在某些情况下出现的真正问题是射频暴露的高度可变性。例如，许多科学家正在调查环境中的射频场水平，以解决公共卫生问题。考虑到环境中的大量射频源以及任何来源的射频场的快速衰减，这并非易事。准确地描述个人暴露于射频场是一个真正的挑战，至少对于尝试这样做的少数科学家来说是这样。

当您和您的合著者撰写 IJERPH 文章时，你们的目标是指出暴露评估研究的成功之处和剂量学挑战吗？福斯特：我们的目标是指出暴露评估研究多年来取得的显著进展，这为射频场生物效应的研究增添了许多清晰度，并推动了医疗技术的重大进步。
这些领域的仪器设备有多大改进？例如，您能否告诉我，在您职业生涯的初期，与现在相比，您使用的工具有哪些？改进的仪器如何有助于暴露评估的成功？
福斯特：用于测量健康和安全研究中的射频场的仪器越来越小，功能却越来越强大。几十年前，谁能想到商用现场仪器会变得足够坚固，可以带到工作场所，能够测量强度足以造成职业危害的射频场，同时又足够灵敏，可以测量来自远处天线的弱场？同时，还能确定信号的精确频谱以识别其来源？
当无线技术进入新的频段时会发生什么——例如，蜂窝网络的毫米波和太赫兹波，或 Wi-Fi 的 6 GHz？
福斯特：再次强调，问题在于暴露情况的复杂性，而不是仪器。例如，高频段 5G 蜂窝基站会发射在空间中移动的多束光束。这使得量化对基站附近人员的暴露量以验证暴露是否安全变得困难（因为它们几乎总是安全的）。
“我个人更担心过多的屏幕时间对儿童发展和隐私问题可能产生的影响。”——肯尼斯·福斯特，宾夕法尼亚大学

如果暴露评估是一个已解决的问题，那么是什么使得精确剂量测定的飞跃如此困难？是什么使得前者比后者简单得多？
福斯特：剂量测定比暴露评估更具挑战性。通常，您无法将射频探头插入某人的体内。您可能需要这些信息的原因有很多，例如在癌症治疗的高温治疗中，必须将组织加热到精确指定的水平。加热太少则没有治疗效果，加热太多则会灼伤患者。
您能否告诉我更多有关当今剂量测定方法的信息？如果您无法将探头插入某人的体内，那么最佳的替代方案是什么？
福斯特：使用老式的射频测量仪来测量空气中的场，用于各种目的都是可以的。当然，职业安全工作也是如此，你需要测量工人身体上出现的射频场。对于临床高热症，你可能仍然需要用热探头串住病人，但计算剂量法大大提高了测量热剂量的准确性，并导致了技术的重要进步。对于射频生物效应的研究（例如，使用放置在动物身上的天线），了解身体吸收了多少射频能量以及它去了哪里至关重要。你不能只是在动物面前挥动你的手机作为暴露源（但有些研究人员这样做）。对于一些主要研究，例如最近国家毒理学计划对大鼠一生中暴露于射频能量的研究，计算剂量法没有真正的替代方案。
您认为为什么人们对无线辐射如此担忧，以至于要在家里测量辐射水平？

福斯特：风险认知是一项复杂的工作。无线电辐射的特性常常令人担忧。你无法看到它，暴露在辐射中和一些人担心的各种影响之间没有直接联系，人们往往会混淆射频能量（非电离，意味着它的光子太弱，无法破坏化学键）和电离X射线等辐射（非常危险）。有些人认为他们对无线辐射“过度敏感”，尽管科学家无法在适当的盲法和控制研究中证明这种敏感性。有些人对用于无线通信的无处不在的天线感到威胁。科学文献包含许多质量参差不齐的健康相关报告，从中可以发现一个可怕的故事。一些科学家认为可能确实存在健康问题（尽管卫生机构发现他们并不担心，但表示需要“更多研究”）。这样的例子不胜枚举。

暴露评估在这方面发挥了作用。消费者可以购买廉价但非常灵敏的射频探测器，并调查他们周围环境中的射频信号，其中有很多。其中一些设备在测量来自 Wi-Fi 接入点等设备的射频脉冲时会“咔哒”一声，听起来就像核反应堆中的盖革计数器一样，令人恐惧。一些射频计也被出售用于捉鬼，但这是一种不同的应用。
去年，《英国医学杂志》发表文章呼吁暂停 5G 部署，直到该技术的安全性得到确定。您如何看待这些呼吁？您认为它们有助于让关注射频暴露对健康影响的公众知晓，还是会引起更多困惑？福斯特：您指的是[流行病学家约翰]弗兰克的一篇评论文章，我不同意其中的大部分内容。大多数审查过科学的卫生机构只是呼吁进行更多研究，但至少有一个机构——荷兰卫生委员会——呼吁暂停推出高频段 5G，直到完成更多的安全研究。这些建议肯定会引起公众的关注（尽管 HCN 也认为不太可能存在任何健康问题）。
弗兰克在他的文章中写道：“实验室研究的新兴力量表明，射频电磁场 (RF-EMF) 具有破坏性的生物学效应。”

问题就在这里：文献中存在成千上万的射频生物效应研究。研究终点、与健康的相关性、研究质量和暴露水平差异很大。大多数研究报告了某种效应，涵盖所有频率和所有暴露水平。然而，大多数研究存在显著的偏倚风险（剂量不足、缺乏盲法、样本量小等），而且许多研究与其他研究结果不一致。“新兴研究优势”对于这些晦涩难懂的文献来说意义不大。弗兰克应该依赖卫生机构的更严格的审查。这些机构一直未能找到环境射频场产生不利影响的明确证据。
弗兰克抱怨公开讨论“5G”时前后矛盾——但他在提到 5G 时却没有提到频段，这同样是一个错误。事实上，低频段和中频段 5G 的工作频率接近当前的蜂窝频段，似乎不会带来新的暴露问题。高频段 5G 的工作频率略低于毫米波范围，从 30 GHz 开始。关于这个频率范围内的生物学效应的研究很少，但这种能量几乎不会穿透皮肤，卫生机构也没有对其在常见暴露水平下的安全性提出担忧。
无论他的意思是什么，弗兰克并没有具体说明在推出“5G”之前他想要做哪些研究。FCC 要求许可证持有者遵守其暴露限制，这与大多数其他国家的类似。在批准新的射频技术之前，还没有先例直接评估其对射频健康的影响，这可能需要一系列无休止的研究。如果 FCC 的限制不安全，就应该修改。

有关 5G 生物效应研究的详细评论，请参阅 [Ken] Karipidis 的文章，该文章发现“没有确凿的证据表明 6 GHz 以上的低水平射频场（例如 5G 网络使用的场）对人体健康有害”。该评论还呼吁进行更多研究。
科学文献资料混杂，但到目前为止，卫生机构尚未发现环境射频场对健康造成危害的明确证据。但可以肯定的是，关于毫米波生物效应的科学文献相对较少，大约有 100 项研究，且质量参差不齐。
政府通过出售5G通信频谱赚了很多钱，应该将其中一部分投资于高质量的健康研究，尤其是高频段5G。就我个人而言，我更担心过多的屏幕时间对儿童发展和隐私问题可能造成的影响。
有没有改进的剂量测定方法？如果有，最有趣或最有希望的例子是什么？

福斯特：主要的进步可能在于计算剂量学，它引入了有限差分时域 (FDTD) 方法和基于高分辨率医学图像的人体数值模型。这可以非常精确地计算人体对任何来源的射频能量的吸收率。计算剂量学为现有的医学疗法（例如用于治疗癌症的高温疗法）注入了新的活力，并促进了改进的 MRI 成像系统和许多其他医疗技术的发展。
Michael Koziol 是 IEEE Spectrum 的副主编，负责涵盖电信的所有领域。他毕业于西雅图大学，获得英语和物理学学士学位，并获得纽约大学科学新闻学硕士学位。
1992 年，Asad M. Madni 执掌 BEI Sensors and Controls 公司，负责监督包括各种传感器和惯性导航设备在内的产品线，但客户群较小，主要是航空航天和国防电子行业。

冷战结束，美国国防工业崩溃，业务短期内不会恢复，BEI 需要快速识别并吸引新客户。
要获得这些客户，就需要放弃公司的机械惯性传感器系统，转而采用未经证实的新型石英技术，将石英传感器小型化，并将每年生产数万个昂贵传感器的制造商转变为以更便宜的方式生产数百万个传感器的制造商。传感器制造商。
马德尼竭尽全力实现了这一目标，并取得了超出任何人对 GyroChip 的想象的成功。这种廉价的惯性测量传感器是第一个集成到汽车中的传感器，它使电子稳定控制 (ESC) 系统能够检测滑动并操作制动器以防止翻车。根据美国国家公路交通安全管理局的数据，由于在 2011 年至 2015 年的五年期间所有新车都安装了 ESC，这些系统仅在美国就挽救了 7,000 人的生命。
该设备仍然是无数商用和私人飞机的核心，也是美国导弹制导系统的稳定控制系统。它甚至作为探路者索杰纳号火星车的一部分前往火星。
现任职务：加州大学洛杉矶分校杰出兼职教授；BEI Technologies 退休总裁、首席执行官兼首席技术官

教育背景：1968 年，RCA 学院；1969 年和 1972 年，加州大学洛杉矶分校电气工程学士、硕士学位；1987 年，加州海岸大学博士学位
英雄：总的来说，我的父亲教会了我如何学习，如何做人，以及爱、同情和同理心的意义；在艺术方面，米开朗基罗；在科学方面，阿尔伯特·爱因斯坦；在工程方面，克劳德·香农
最喜欢的音乐：西方音乐有披头士乐队、滚石乐队、猫王；东方音乐有加扎勒
组织成员：IEEE Life Fellow；美国国家工程院院士；英国皇家工程院院士；加拿大工程院院士
最有意义的奖项：IEEE荣誉勋章：“对创新传感和系统技术的开发和商业化的开创性贡献，以及杰出的研究领导力”；2004年加州大学洛杉矶分校年度校友
Madni 因其开创性的 GyroChip 以及在技术开发和研究领导方面的贡献而荣获 2022 年 IEEE 荣誉勋章。
工程学并非马德尼的首选职业。他想成为一名优秀的艺术家兼画家。但由于 20 世纪 50 年代和 60 年代印度孟买（当时的孟买）家庭的经济状况，他转向了工程学，尤其是电子学，这要归功于他对袖珍晶体管收音机中最新创新技术的兴趣。1966 年，他移居美国，在纽约市的 RCA 学院学习电子学，该学院成立于 20 世纪初，旨在培养无线电操作员和技术人员。
“我想成为一名能够发明创造的工程师，”马德尼说，“并且做一些最终能够影响人类的事情。因为如果我不能影响人类，我觉得我的职业生涯就没有成就感。”

马德尼在皇家艺术学院电子技术专业学习两年后，于 1969 年进入加州大学洛杉矶分校，获得电气工程学士学位。随后，他继续攻读硕士和博士学位，并使用数字信号处理和频域反射法分析电信系统作为他的论文研究。在学习期间，他还曾在太平洋州立大学担任讲师，在贝弗利山零售商 David Orgell 从事库存管理工作，并在 Pertec 担任设计计算机外围设备的工程师。
1975 年，他刚刚订婚，在一位老同学的坚持下，他申请了 Systron Donner 微波部门的工作。
马德尼开始在 Systron Donner 设计世界上第一台带有数字存储的频谱分析仪。他之前从未真正使用过频谱分析仪 - 当时它们非常昂贵 - 但他对理论非常了解，足以说服自己接受这份工作。然后他花了六个月的时间进行测试，在尝试重新设计之前获得了使用该仪器的实践经验。
该项目耗时两年，据马德尼称，该项目取得了三项重要专利，开启了他“攀登更大更好事物”的征程。他还表示，该项目还让他认识到“拥有理论知识和将技术商业化以帮助他人”之间的区别。