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射频剂量测定领域的领先专家剖析 5G 带来的痛苦以及暴露与剂量之间的差异

Kenneth R. Foster 拥有数十年研究射频 (RF) 辐射及其对生物系统影响的经验。现在，他与另外两位研究人员 Marvin Ziskin 和 Quirino Balzano 共同撰写了一项关于该主题的新调查。三人合起来他们（均为 IEEE 终身研究员）在该主题上拥有一个多世纪的经验。
这项调查于 2 月份发表在《国际环境研究与公共卫生杂志》上，回顾了过去 75 年的射频暴露评估和剂量测定研究。在调查中，合著者详细介绍了该领域的进展情况以及他们认为的原因这是一个科学的成功故事。
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。我们想了解更多关于为什么射频暴露评估研究如此成功、是什么让射频剂量测量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。
对于那些不熟悉这种差异的人来说，暴露和剂量之间有什么区别？

Kenneth Foster：在射频安全方面，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安全研究。
“有关 5G 生物效应研究的详细回顾，请参阅 [Ken] Karipidis 的文章，该文章发现“没有确凿的证据表明 6 GHz 以上的低电平射频场（例如 5G 网络使用的射频场）对人体有害健康。'“”——肯尼思·R·福斯特，宾夕法尼亚大学
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，许多科学家正在研究环境中的射频场水平，以解决公共健康问题。考虑到环境中存在大量射频源，并且任何来源的射频场都会快速衰减，这不是一件容易的事。准确描述个人暴露于射频场的特征是一个真正的挑战，至少对于少数尝试这样做的科学家来说是这样。

当您和您的合著者撰写 IJERPH 文章时，您的目标是指出暴露评估研究的成功和剂量测定挑战吗？福斯特：我们的目标是指出暴露评估研究多年来取得的显着进展，这使射频场生物效应的研究变得更加清晰，并推动了医疗技术的重大进步。
这些领域的仪器改进了多少？例如，与现在可用的工具相比，您能告诉我您在职业生涯初期可以使用哪些工具吗？改进的仪器如何有助于暴露评估的成功？
Foster：健康和安全研究中用于测量射频场的仪器越来越小，功能也越来越强大。几十年前谁会想到商用现场仪器会变得足够坚固，可以带到工作场所，能够测量足够强的射频场造成职业危害，但又足够灵敏，可以测量远处天线的弱场？同时确定信号的精确频谱以识别其来源？
当无线技术进入新频段（例如用于蜂窝网络的毫米波和太赫兹波，或用于 Wi-Fi 的 6 GHz）时，会发生什么？
福斯特：同样，问题与暴露情况的复杂性有关，而不是仪器。例如，高频段 5G 蜂窝基站发射多个穿过空间的光束。这使得量化小区附近人员的暴露变得困难验证暴露是否安全的网站（几乎总是如此）。
“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。”– 肯尼思·R·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跳跃如此困难？是什么使得前者比后者简单得多？
Foster：剂量测定比暴露评估更具挑战性。您通常无法将射频探头插入某人的身体。您可能需要此信息的原因有很多，例如在癌症治疗的热疗中，组织必须被加热到精确指定的水平加热太少就没有治疗效果，加热太多又会烧伤病人。
您能告诉我更多关于今天如何进行剂量测定的信息吗？如果您无法将探针插入某人的身体，那么下一个最好的方法是什么？
Foster：使用老式射频仪测量空气中的场可以用于多种用途。职业安全工作当然就是这样，需要测量工人身体上出现的射频场。临床热疗，你可能仍然需要用热探头串起病人，但计算剂量测定法极大地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，使用放置在人体上的天线）动物），了解体内吸收了多少射频能量及其去向至关重要。您不能仅在动物面前挥动手机作为暴露源（但一些研究人员会这样做）。对于一些主要的的研究，例如最近国家毒理学计划对大鼠终生暴露于射频能量的研究，除了计算剂量测定之外，没有真正的替代方法。
您认为为什么人们对无线辐射存在如此多的持续担忧，以至于人们在家中测量无线辐射水平？

福斯特：风险感知是一项复杂的事情。无线电辐射的特性常常引起人们的关注。你看不到它，暴露与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而无法破坏化学键）与电离X射线等。辐射（非常危险）。有些人认为它们对无线辐射“过于敏感”，尽管科学家一直无法证明这一点适当盲法和对照研究中的敏感性。一些人感到无线通信中无处不在的天线的威胁。科学文献包含许多质量参差不齐的与健康相关的报告，通过这些报告人们可以发现一个可怕的故事。一些科学家认为，可能确实存在这种情况。是一个健康问题（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。

暴露评估在其中发挥着重要作用。消费者可以购买便宜但非常敏感的射频探测器，并调查其环境中的射频信号，其中有很多。其中一些设备在测量来自 Wi-Fi 等设备的射频脉冲时会“发出咔嗒声”。 Fi 接入点，听起来就像核反应堆中的盖革计数器一样。可怕。一些 RF 仪表也出售用于幽灵狩猎，但这是一个不同的应用。
去年，《英国医学杂志》发表呼吁停止 5G 部署，直至确定​​该技术的安全性。您如何看待这些呼吁？您认为它们是否有助于告知关注射频对健康影响的公众福斯特：你指的是[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，但至少其中之一——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：“实验室研究的新兴优势表明射频电磁场的[射频电磁场]具有破坏性的生物效应。”

这就是问题所在：文献中有数以千计的射频生物效应研究。终点、与健康的相关性、研究质量和暴露水平差异很大。大多数研究报告了在所有频率和所有暴露水平下的某种效果。然而，大多数研究存在显着的偏倚风险（剂量测定不足、缺乏盲法、小样本量等），而且许多研究与其他研究不一致。“新兴研究优势”对于这些晦涩的文献来说没有多大意义。弗兰克应该依赖卫生机构的更严格审查。这些​​机构一直未能找到不良证据的明确证据环境射频场的影响。
弗兰克抱怨公开讨论“5G”时的不一致——但他犯了同样的错误，在提到 5G 时没有提及频段。事实上，低频段和中频段 5G 的运行频率接近当前蜂窝频段，并且似乎不会出现新的暴露问题。高频段 5G 的运行频率略低于毫米波范围，从 30 GHz 开始。对此频率范围内的生物效应进行的研究很少，但能量几乎无法穿透皮肤，卫生机构尚未对其在常见暴露水平下的安全性提出担忧。
弗兰克没有具体说明在推出“5G”之前他想要做什么研究，无论他的意思是什么。[FCC]要求被许可人遵守其暴露限制，这与大多数其他国家的类似。没有先例一种新的射频技术在批准前要直接评估射频对健康的影响，这可能需要进行无休止的一系列研究。如果 FCC 的限制不安全，就应该更改。

有关 5G 生物效应研究的详细回顾，请参阅 [Ken] Karipidis 的文章，该文章发现“没有确凿的证据表明 6 GHz 以上的低电平射频场（例如 5G 网络使用的射频场）对人类健康有害。该评论还呼吁进行更多研究。
科学文献褒贬不一，但迄今为止，卫生机构尚未发现周围射频场对健康造成危害的明确证据。但可以肯定的是，有关毫米波生物效应的科学文献相对较少，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，应该将其中的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可能产生的影响和隐私问题。
剂量测定工作有改进的方法吗？如果有，最有趣或最有希望的例子是什么？

福斯特：主要的进步可能是在计算剂量测定方面，引入了时域有限差分 (FDTD) 方法和基于高分辨率医学图像的身体数值模型。这使得可以非常精确地计算身体从任何物质吸收的射频能量。计算剂量测定为现有的医学疗法（例如用于治疗癌症的热疗）赋予了新的生命，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，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，以及纽约大学科学新闻学硕士学位。
1992 年，Asad M. Madni 掌管了 BEI Sensors and Controls，负责管理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。业务不会很快恢复。BEI 需要快速识别和吸引新客户。
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价格生产数百万个传感器。传感器的制造商。
Madni 努力推动这一目标的实现，并为 GyroChip 取得了超出任何人想象的成功。这种廉价的惯性测量传感器是第一个集成到汽车中的同类传感器，使电子稳定控制 (ESC) 系统能够检测打滑和滑行情况。据美国国家公路交通安全管理局称，2011 年至 2015 年五年间，所有新车均安装了 ESC，这些系统仅在美国就挽救了 7,000 条生命。
该设备仍然是无数商用和私人飞机以及美国导弹制导系统稳定控制系统的核心。它甚至作为探路者旅居者漫游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 年获得加州大学洛杉矶分校电气工程学士学位；1987年，加州海岸大学博士
英雄：总的来说，父亲教会了我如何学习，如何做人，以及爱、同情心和同理心的意义；在艺术上，米开朗基罗；科学方面，阿尔伯特·爱因斯坦；克劳德·香农 (Claude Shannon) 工程博士
最喜欢的音乐：西方音乐中，披头士乐队、滚石乐队、猫王乐队；东方音乐、加扎尔音乐
组织成员：IEEE Life Fellow；美国国家工程院；英国皇家工程院；加拿大工程院
最有意义的奖项：IEEE荣誉奖章：“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 因开创陀螺芯片以及在技术开发和研究领导力方面的其他贡献而获得 2022 年 IEEE 荣誉勋章。
工程并不是 Madni 的首选职业。他想成为一名优秀的艺术家兼画家。但 20 世纪 50 年代和 1960 年代，他在印度孟买（当时的孟买）的家人的经济状况使他转向了工程，尤其是电子领域，这要归功于他的对袖珍晶体管收音机所体现的最新创新感兴趣。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 1900 年代初，旨在培训无线操作员和技术人员。
“我想成为一名能够发明东西的工程师，”马德尼说，“并做一些最终会影响人类的事情。因为如果我不能影响人类，我觉得我的职业生涯将不会实现。”

Madni 于 1969 年进入加州大学洛杉矶分校，在 RCA 学院电子技术项目学习两年后获得电气工程学士学位。他继续攻读硕士和博士学位，论文使用数字信号处理和频域反射计来分析电信系统在学习期间，他还曾在太平洋州立大学担任讲师，在比佛利山庄零售商 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。
然后，1975 年，新订婚的他在一位老同学的坚持下，申请了 Systron Donner 微波部门的工作。
Madni 开始在 Systron Donner 设计世界上第一台具有数字存储功能的频谱分析仪。他以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。然后他在尝试重新设计仪器之前，花了六个月的时间进行测试，获得仪器的实践经验。
据马德尼说，该项目历时两年，获得了三项重要专利，开始了他“追求更大、更好的事物”。这也让他认识到“拥有理论知识和将技术商业化意味着什么”之间的区别。可以帮助别人，”他说。

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