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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（均为 IEEE 终身研究员）总共在该主题上拥有超过一个世纪的经验。
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为什么他们认为这是一个科学成功的故事。
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）对人类健康有害。” “”——肯尼思·R·福斯特，宾夕法尼亚大学
Foster：在自由空间中测量射频场不是问题。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，这不是一件容易的任务。准确表征个人对射频场的暴露是一个真正的挑战，至少对于少数试图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着进展，这些进展使射频场生物效应的研究更加清晰，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变得越来越小，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，能够测量强到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，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，而不是与仪器有关。例如，高频段 5G 蜂窝基站发射多个在空间中移动的光束。这使得很难量化蜂窝基站附近人员的暴露情况，以验证暴露是否安全（因为他们几乎总是如此）。
“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，必须将组织加热到精确指定的水平。加热太少，没有治疗效果，加热太多，会烧伤患者。
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：出于多种目的，使用老式射频计来测量空气中的场是可以的。这当然是职业安全工作的情况，你需要测量工人身体上出现的射频场。对于临床高热，你可能仍然需要用热探头串起病人，但计算剂量测定大大提高了测量热剂量的准确性，并带来了技术的重要进步。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），了解体内吸收了多少射频能量及其去向至关重要。您不能仅仅在动物面前挥动手机作为暴露源（但一些研究人员确实这样做）。对于一些重大研究，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，没有真正的替代方案。
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：风险认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，人们往往将射频能量（非电离，意味着其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）相混淆。有些人认为他们对无线辐射“过于敏感”，尽管科学家们一直无法在适当的盲法和实验中证明这种敏感性。一些人对无线通信中无处不在的天线感到威胁。科学文献中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健康问题（尽管卫生机构发现他们对此并不担心，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灵敏的射频探测器，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 接入点等设备的射频脉冲时会发出“咔嗒”声，听起来就像核反应堆中的盖革计数器一样。可怕。一些射频计也出售用于猎鬼，但这是不同的应用。
去年，《英国医学杂志》发表了一项呼吁，要求在确定该技术的安全性之前停止 5G 部署。您如何看待这些呼吁？您认为它们会帮助让关注 RF 暴露对健康影响的公众部分了解，还是会造成更多混乱？福斯特：您指的是流行病学家约翰·弗兰克 (John Frank) 的一篇观点文章，我不同意其中的大部分观点。大多数审查过该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）已呼吁进行更多研究。暂停推出高频段 5G，直到完成更多安全研究。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。其中大多数报告在所有频率和所有暴露水平上都有某种影响。然而，大多数研究都存在显着的偏倚风险（剂量测定不足、缺乏盲法、样本量小等），并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没有多大意义。弗兰克应该依赖卫生机构更严格的审查。这些研究始终未能找到明确的证据周围射频场的不利影响。
Frank 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，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，对健康也没有影响。各机构尚未对其在常见暴露水平下的安全性表示担忧。
无论他的意思是什么，弗兰克都没有具体说明在推出“5G”之前他想要做什么研究。[FCC]要求被许可人遵守其暴露限制，这与大多数其他国家的规定类似。在批准之前直接评估新射频技术的射频健康影响是没有先例的，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，就应该改变。

有关 5G 生物效应研究的详细综述，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。该综述还呼吁进行更多研究。
科学文献褒贬不一，但到目前为止，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产生的影响。
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？

Foster：主要的进步可能是在计算剂量测定方面，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。这使得可以非常精确地计算人体从任何来源吸收的射频能量。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，并导致了改进的 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，并为 GyroChip 取得了超乎所有人想象的成功。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) 系统能够检测打滑并操作制动器以防止翻车。据国家国家统计局称，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。公路交通安全管理局。
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工程，尤其是电子学，这要归功于他对袖珍晶体管收音机所体现的最新创新的兴趣。1966 年，他移居美国，在纽约市的 RCA 学院学习电子学，该学院于 1950 年代和 1960 年代创建。 1900 年代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 学院电子技术课程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，使用数字信号处理和频域反射计来分析电信系统以进行论文研究。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。
1975 年，刚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，他花了六个月的时间进行测试，获得了使用该仪器的实践经验，然后尝试重新设计它。
根据马德尼的说法，这个项目花了两年时间，获得了三项重要专利，开始了他“向更大、更好的事物攀登”。他说，这也让他认识到“拥有理论知识和将能够帮助他人的技术商业化意味着什么”之间的区别。

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