أخبار

يضع موقع IEEE ملفات تعريف الارتباط على جهازك لتزويدك بأفضل تجربة مستخدم. باستخدام موقعنا، فإنك توافق على وضع ملفات تعريف الارتباط هذه. لمعرفة المزيد، يرجى قراءة سياسة الخصوصية الخاصة بنا.

يقوم خبراء رائدون في مجال قياس جرعات الترددات الراديوية بتحليل آلام الجيل الخامس - والفرق بين التعرض والجرعة

يتمتع كينيث ر. فوستر بخبرة تمتد لعقود في دراسة إشعاع التردد اللاسلكي (RF) وتأثيراته على الأنظمة البيولوجية. والآن، شارك في تأليف دراسة استقصائية جديدة حول هذا الموضوع مع باحثين آخرين، مارفن زيسكين وكيرينو بالزانو. وبشكل جماعي، يتمتع الثلاثة (جميعهم زملاء دائمون في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) بأكثر من قرن من الخبرة في هذا الموضوع.
وتناولت الدراسة، التي نشرت في المجلة الدولية للبحوث البيئية والصحة العامة في فبراير/شباط، 75 عاما من الأبحاث في مجال تقييم التعرض للترددات الراديوية وقياس الجرعات. وفي الدراسة، يشرح المؤلفون المشاركون مدى التقدم الذي أحرزه هذا المجال ولماذا يعتبرونه قصة نجاح علمية.
تحدثت مجلة IEEE Spectrum عبر البريد الإلكتروني مع الأستاذ الفخري بجامعة بنسلفانيا فوستر. أردنا أن نتعلم المزيد عن سبب نجاح دراسات تقييم التعرض للترددات الراديوية، وما الذي يجعل قياس جرعات الترددات الراديوية صعبًا للغاية، ولماذا لا يبدو أن المخاوف العامة بشأن الصحة والإشعاع اللاسلكي قد اختفت أبدًا.
بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون الفرق، ما هو الفرق بين التعرض والجرعة؟

كينيث فوستر: في سياق سلامة الترددات اللاسلكية، يشير التعرض إلى المجال خارج الجسم، وتشير الجرعة إلى الطاقة الممتصة داخل أنسجة الجسم. وكلاهما مهم للعديد من التطبيقات - على سبيل المثال، الأبحاث الطبية، والصحة المهنية، وسلامة الإلكترونيات الاستهلاكية.
للاطلاع على مراجعة شاملة للأبحاث المتعلقة بالآثار البيولوجية لشبكات الجيل الخامس، يُرجى الاطلاع على مقال [كين] كاريبيديس، الذي خلص إلى أنه "لا يوجد دليل قاطع على أن مجالات الترددات الراديوية منخفضة المستوى التي تزيد عن 6 جيجاهرتز، مثل تلك المستخدمة في شبكات الجيل الخامس، ضارة بصحة الإنسان". -- كينيث ر. فوستر، جامعة بنسلفانيا
فوستر: إن قياس مجالات الترددات الراديوية في الفضاء الحر ليس مشكلة. المشكلة الحقيقية التي تنشأ في بعض الحالات هي التباين الكبير في التعرض للترددات الراديوية. على سبيل المثال، يقوم العديد من العلماء بالتحقيق في مستويات مجال الترددات الراديوية في البيئة لمعالجة المخاوف المتعلقة بالصحة العامة. ونظرًا للعدد الكبير من مصادر الترددات الراديوية في البيئة والتحلل السريع لمجال الترددات الراديوية من أي مصدر، فإن هذه ليست مهمة سهلة. إن توصيف التعرض الفردي لحقول الترددات الراديوية بدقة يمثل تحديًا حقيقيًا، على الأقل بالنسبة للعلماء القلائل الذين يحاولون القيام بذلك.

عندما كتبت أنت وزملاؤك مقالتكم في IJERPH، هل كان هدفكم هو الإشارة إلى النجاحات والتحديات المتعلقة بقياس الجرعات في دراسات تقييم التعرض؟ فوستر: هدفنا هو الإشارة إلى التقدم الملحوظ الذي أحرزته أبحاث تقييم التعرض على مر السنين، والذي أضاف الكثير من الوضوح إلى دراسة التأثيرات البيولوجية لمجالات الترددات الراديوية ودفع عجلة التقدم الكبير في التكنولوجيا الطبية.
إلى أي مدى تحسّنت الأجهزة في هذه المجالات؟ هل يمكنك إخباري بالأدوات التي كانت متاحة لك في بداية مسيرتك المهنية، على سبيل المثال، مقارنةً بما هو متاح اليوم؟ كيف تُسهم الأجهزة المُحسّنة في نجاح تقييمات التعرض؟
فوستر: أصبحت الأجهزة المستخدمة لقياس مجالات الترددات الراديوية في أبحاث الصحة والسلامة أصغر حجمًا وأكثر قوة. من كان ليتصور قبل بضعة عقود أن الأجهزة الميدانية التجارية ستصبح قوية بما يكفي لتُستخدم في مكان العمل، وقادرة على قياس مجالات الترددات الراديوية القوية بما يكفي للتسبب في خطر مهني، وفي الوقت نفسه حساسة بما يكفي لقياس المجالات الضعيفة من الهوائيات البعيدة؟ في الوقت نفسه، تحديد الطيف الدقيق للإشارة لتحديد مصدرها؟
ماذا يحدث عندما تنتقل التكنولوجيا اللاسلكية إلى نطاقات تردد جديدة - على سبيل المثال، موجات المليمتر والتيراهيرتز للاتصالات الخلوية، أو 6 جيجاهرتز لشبكة Wi-Fi؟
فوستر: مرة أخرى، تكمن المشكلة في تعقيد موقف التعرض، وليس في الأجهزة. على سبيل المثال، تصدر محطات القاعدة الخلوية 5G عالية النطاق أشعة متعددة تتحرك عبر الفضاء. وهذا يجعل من الصعب تحديد كمية التعرض للأشخاص بالقرب من مواقع الخلايا للتحقق من أن التعرض آمن (كما هو الحال دائمًا تقريبًا).
أنا شخصيًا أكثر قلقًا بشأن التأثير المحتمل للإفراط في استخدام الشاشات على نمو الطفل وقضايا الخصوصية. - كينيث ر. فوستر، جامعة بنسلفانيا

إذا كان تقييم التعرض مشكلة محلولة، فما الذي يجعل القفزة في القياس الدقيق للجرعات صعبة للغاية؟ ما الذي يجعل الأول أسهل بكثير من الثاني؟
فوستر: إن قياس الجرعات أكثر تحديًا من تقييم التعرض. لا يمكنك عمومًا إدخال مسبار ترددات الراديو في جسم شخص ما. هناك العديد من الأسباب التي قد تجعلك بحاجة إلى هذه المعلومات، كما هو الحال في علاجات ارتفاع الحرارة لعلاج السرطان، حيث يجب تسخين الأنسجة إلى مستويات محددة بدقة. إذا كانت الحرارة قليلة جدًا فلا توجد فائدة علاجية، وإذا كانت كثيرة جدًا فسوف تحرق المريض.
هل يمكنك إخباري المزيد عن كيفية إجراء قياس الجرعات اليوم؟ إذا لم تتمكن من إدخال مسبار في جسم شخص ما، فما هو أفضل حل آخر؟
فوستر: لا بأس باستخدام أجهزة قياس الترددات الراديوية القديمة لقياس المجالات في الهواء لمجموعة متنوعة من الأغراض. وهذا هو الحال بالطبع مع أعمال السلامة المهنية، حيث تحتاج إلى قياس مجالات الترددات الراديوية التي تحدث على أجسام العمال. بالنسبة لارتفاع الحرارة السريري، قد لا تزال بحاجة إلى ربط المرضى بالمجسات الحرارية، ولكن القياس الحسابي للجرعات قد حسن بشكل كبير من دقة قياس الجرعات الحرارية وأدى إلى تقدم مهم في التكنولوجيا. بالنسبة لدراسات التأثيرات البيولوجية للترددات الراديوية (على سبيل المثال، باستخدام هوائيات موضوعة على الحيوانات)، من الأهمية بمكان معرفة مقدار طاقة الترددات الراديوية التي يتم امتصاصها في الجسم وأين تذهب. لا يمكنك فقط التلويح بهاتفك أمام حيوان كمصدر للتعرض (لكن بعض الباحثين يفعلون ذلك). بالنسبة لبعض الدراسات الرئيسية، مثل دراسة برنامج السموم الوطني الأخيرة حول التعرض مدى الحياة لطاقة الترددات الراديوية في الفئران، لا يوجد بديل حقيقي للقياس الحسابي للجرعات.
لماذا تعتقد أن هناك الكثير من المخاوف المستمرة بشأن الإشعاع اللاسلكي الذي يجعل الناس يقيسون مستوياته في المنزل؟

فوستر: إدراك المخاطر أمرٌ معقد. غالبًا ما تُثير خصائص الإشعاع الراديوي القلق. لا يُمكن رؤيته، فلا توجد صلة مباشرة بين التعرض والآثار المختلفة التي يُقلق البعض، ويميل الناس إلى الخلط بين طاقة الترددات الراديوية (غير المؤينة، أي أن فوتوناتها أضعف من أن تُكسر الروابط الكيميائية) والأشعة السينية المؤينة، إلخ. إشعاع (خطير جدًا). ​​يعتقد البعض أنهم "حساسون بشكل مفرط" للإشعاع اللاسلكي، على الرغم من أن العلماء لم يتمكنوا من إثبات هذه الحساسية في دراسات مُعمّاة ومُحكمة بشكل صحيح. يشعر بعض الناس بالتهديد من كثرة الهوائيات المُستخدمة في الاتصالات اللاسلكية. تحتوي الأدبيات العلمية على العديد من التقارير الصحية المُتفاوتة الجودة، والتي يُمكن من خلالها العثور على قصة مُخيفة. يعتقد بعض العلماء أنه قد تكون هناك بالفعل مشكلة صحية (مع أن وكالة الصحة وجدت أنها لا تُبدي قلقًا كبيرًا، لكنها قالت إن "المزيد من البحث" ضروري). والقائمة تطول.

تلعب تقييمات التعرض دورًا في هذا. يمكن للمستهلكين شراء أجهزة كشف ترددات الراديو غير مكلفة ولكنها حساسة للغاية والتحقيق في إشارات الترددات الراديوية في بيئتهم، والتي يوجد منها الكثير. بعض هذه الأجهزة "تنقر" أثناء قياس نبضات التردد اللاسلكي من أجهزة مثل نقاط وصول Wi-Fi، وستبدو مثل عداد جايجر في مفاعل نووي للعالم. مخيف. يتم بيع بعض أجهزة قياس الترددات الراديوية أيضًا لصيد الأشباح، ولكن هذا تطبيق مختلف.
في العام الماضي، نشرت المجلة الطبية البريطانية دعوة لوقف نشر شبكات الجيل الخامس حتى يتم تحديد سلامة هذه التقنية. ما رأيك في هذه الدعوات؟ هل تعتقد أنها ستساعد في إعلام شريحة الجمهور المعنية بالآثار الصحية للتعرض للترددات الراديوية، أم ستسبب المزيد من الارتباك؟ فوستر: أنت تشير إلى مقال رأي كتبه [عالم الأوبئة جون] فرانك، وأنا لا أتفق مع معظمه. دعت معظم الوكالات الصحية التي راجعت العلم ببساطة إلى إجراء المزيد من الأبحاث، ولكن واحدة على الأقل - مجلس الصحة الهولندي - دعت إلى وقف مؤقت لإطلاق شبكات الجيل الخامس عالية النطاق حتى يتم إجراء المزيد من أبحاث السلامة. من المؤكد أن هذه التوصيات ستجذب انتباه الجمهور (على الرغم من أن HCN تعتبر أيضًا أنه من غير المحتمل وجود أي مخاوف صحية).
في مقالته، كتب فرانك، "تشير نقاط القوة الناشئة للدراسات المختبرية إلى التأثيرات البيولوجية المدمرة لـ [الحقول الكهرومغناطيسية ذات الترددات الراديوية]".

هذه هي المشكلة: هناك آلاف الدراسات حول التأثيرات البيولوجية للترددات الراديوية في الأدبيات. تفاوتت نقاط النهاية، وأهميتها للصحة، وجودة الدراسة، ومستويات التعرض بشكل كبير. وأفادت معظمها بنوع من التأثير، في جميع الترددات ومستويات التعرض. ومع ذلك، كانت معظم الدراسات معرضة بشكل كبير لخطر التحيز (قياس الجرعات غير الكافي، ونقص التعمية، وصغر حجم العينة، وما إلى ذلك)، وكانت العديد من الدراسات غير متسقة مع دراسات أخرى. "نقاط القوة البحثية الناشئة" لا معنى لها في هذه الأدبيات الغامضة. ينبغي على فرانك الاعتماد على تدقيق أدق من قبل هيئات الصحة. فقد فشلت هذه الهيئات باستمرار في العثور على أدلة واضحة على الآثار الضارة لحقول الترددات الراديوية المحيطة.
اشتكى فرانك من التناقض في مناقشة "5G" علنًا - لكنه ارتكب نفس الخطأ بعدم ذكر نطاقات التردد عند الإشارة إلى 5G. في الواقع، تعمل شبكات 5G منخفضة ومتوسطة النطاق على ترددات قريبة من نطاقات الهاتف الخلوي الحالية ولا يبدو أنها تقدم مشكلات تعرض جديدة. تعمل شبكات 5G عالية النطاق على ترددات أقل قليلاً من نطاق mmWave، بدءًا من 30 جيجاهرتز. تم إجراء دراسات قليلة حول التأثيرات البيولوجية في نطاق التردد هذا، لكن الطاقة بالكاد تخترق الجلد، ولم تثر وكالات الصحة مخاوف بشأن سلامتها عند مستويات التعرض الشائعة.
لم يحدد فرانك نوع البحث الذي أراد القيام به قبل طرح "5G"، مهما كان يقصد. تتطلب [هيئة الاتصالات الفيدرالية] من المرخص لهم الالتزام بحدود التعرض الخاصة بها، والتي تشبه تلك الموجودة في معظم البلدان الأخرى. لا توجد سابقة لتقييم تقنية الترددات اللاسلكية الجديدة بشكل مباشر للتأثيرات الصحية للترددات اللاسلكية قبل الموافقة عليها، الأمر الذي قد يتطلب سلسلة لا نهاية لها من الدراسات. إذا لم تكن قيود هيئة الاتصالات الفيدرالية آمنة، فيجب تغييرها.

لمراجعة مفصلة لأبحاث التأثيرات البيولوجية لشبكات الجيل الخامس، انظر مقال [كين] كاريبيديس، الذي وجد أنه "لا يوجد دليل قاطع على أن مجالات الترددات الراديوية منخفضة المستوى فوق 6 جيجاهرتز، مثل تلك المستخدمة في شبكات الجيل الخامس، ضارة بصحة الإنسان. كما دعت المراجعة إلى إجراء المزيد من الأبحاث.
إن الأدبيات العلمية مختلطة، ولكن حتى الآن، لم تجد وكالات الصحة أي دليل واضح على المخاطر الصحية الناجمة عن مجالات الترددات الراديوية المحيطة. ولكن من المؤكد أن الأدبيات العلمية حول التأثيرات البيولوجية لموجات المليمتر صغيرة نسبيًا، مع حوالي 100 دراسة، وتتفاوت جودتها.
إن الحكومة تجني الكثير من الأموال من بيع الطيف الخاص باتصالات الجيل الخامس، وينبغي لها أن تستثمر بعضاً منه في أبحاث صحية عالية الجودة، وخاصة الجيل الخامس عالي النطاق. أنا شخصياً أشعر بقلق أكبر بشأن التأثير المحتمل لوقت طويل أمام الشاشة على نمو الطفل وقضايا الخصوصية.
هل هناك طرق محسنة لأعمال قياس الجرعات؟ إذا كان الأمر كذلك، ما هي الأمثلة الأكثر إثارة للاهتمام أو الواعدة؟

فوستر: ربما يكون التقدم الرئيسي هو في القياس الحسابي للجرعات مع إدخال أساليب مجال الوقت الفرق المحدود (FDTD) والنماذج العددية للجسم بناءً على صور طبية عالية الدقة. وهذا يسمح بحساب دقيق للغاية لامتصاص الجسم لطاقة الترددات الراديوية من أي مصدر. لقد أعطى القياس الحسابي للجرعات حياة جديدة للعلاجات الطبية الراسخة، مثل ارتفاع الحرارة المستخدم لعلاج السرطان، وأدى إلى تطوير أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي المحسنة والعديد من التقنيات الطبية الأخرى.
مايكل كوزيول هو محرر مشارك في IEEE Spectrum، ويغطي جميع مجالات الاتصالات. وهو خريج جامعة سياتل بدرجة البكالوريوس في اللغة الإنجليزية والفيزياء، ودرجة الماجستير في الصحافة العلمية من جامعة نيويورك.
في عام 1992، تولى أسد م. مدني قيادة شركة BEI Sensors and Controls، وأشرف على خط إنتاج يتضمن مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار ومعدات الملاحة بالقصور الذاتي، ولكن كان لديه قاعدة عملاء أصغر - في المقام الأول صناعات الإلكترونيات الجوية والدفاعية.

انتهت الحرب الباردة وانهارت صناعة الدفاع في الولايات المتحدة. ولن تتعافى الأعمال في أي وقت قريب. كانت شركة BEI بحاجة إلى تحديد وجذب عملاء جدد بسرعة.
إن اكتساب هؤلاء العملاء يتطلب التخلص من أنظمة الاستشعار بالقصور الذاتي الميكانيكية للشركة لصالح تكنولوجيا الكوارتز الجديدة غير المثبتة، وتقليص حجم مستشعرات الكوارتز، وتحويل الشركة المصنعة التي تنتج عشرات الآلاف من المستشعرات باهظة الثمن سنويًا إلى إنتاج ملايين أخرى بتكلفة أقل.
بذل مادني جهدًا كبيرًا لتحقيق ذلك وحقق نجاحًا أكبر مما كان يمكن لأي شخص أن يتخيله بالنسبة لجهاز GyroChip. يعد مستشعر القياس بالقصور الذاتي غير المكلف هذا هو الأول من نوعه الذي يتم دمجه في السيارة، مما يتيح لأنظمة التحكم الإلكتروني في الثبات (ESC) اكتشاف الانزلاق وتشغيل الفرامل لمنع الانقلابات. وبما أن أنظمة التحكم الإلكتروني في الثبات تم تركيبها في جميع السيارات الجديدة خلال الفترة الخمسية من 2011 إلى 2015، فقد أنقذت هذه الأنظمة 7000 حياة في الولايات المتحدة وحدها، وفقًا للإدارة الوطنية للسلامة المرورية على الطرق السريعة.
وتظل هذه المعدات تشكل جوهر عدد لا يحصى من الطائرات التجارية والخاصة، فضلاً عن أنظمة التحكم في الاستقرار لأنظمة توجيه الصواريخ الأميركية. حتى أنها سافرت إلى المريخ كجزء من مركبة Pathfinder Sojourner.
المنصب الحالي: أستاذ مساعد متميز في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس؛ رئيس متقاعد ومدير تنفيذي ومدير تقني في شركة BEI Technologies

التعليم: ١٩٦٨، كلية RCA؛ بكالوريوس، ١٩٦٩ و١٩٧٢، ماجستير، جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، كلاهما في الهندسة الكهربائية؛ دكتوراه، جامعة ساحل كاليفورنيا، ١٩٨٧
الأبطال: بشكل عام، علمني والدي كيفية التعلم، وكيف أكون إنسانًا، ومعنى الحب والرحمة والتعاطف؛ في الفن، مايكل أنجلو؛ في العلوم، ألبرت أينشتاين؛ في الهندسة، كلود شانون
الموسيقى المفضلة: في الموسيقى الغربية، البيتلز، رولينج ستونز، إلفيس؛ الموسيقى الشرقية، الغزلان
أعضاء المنظمة: زميل IEEE مدى الحياة؛ الأكاديمية الوطنية الأمريكية للهندسة؛ الأكاديمية الملكية البريطانية للهندسة؛ الأكاديمية الكندية للهندسة
الجائزة الأكثر أهمية: وسام الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات: "مساهمات رائدة في تطوير وتسويق تقنيات الاستشعار والأنظمة المبتكرة، وقيادة بحثية متميزة"؛ جائزة خريجي جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس لعام 2004
حصل مدني على ميدالية الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 2022 لريادته في GyroChip، من بين مساهمات أخرى في تطوير التكنولوجيا وقيادة الأبحاث.
لم تكن الهندسة هي الخيار الأول لمدني. لقد أراد أن يكون رسامًا وفنانًا جيدًا. لكن الوضع المالي لعائلته في مومباي، الهند (مومباي آنذاك) في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين، حوله إلى الهندسة - وخاصة الإلكترونيات، وذلك بفضل اهتمامه بأحدث الابتكارات المتجسدة في أجهزة راديو الترانزستور الجيبية. في عام 1966، انتقل إلى الولايات المتحدة لدراسة الإلكترونيات في كلية RCA في مدينة نيويورك، والتي تم إنشاؤها في أوائل القرن العشرين لتدريب مشغلي وفنيين اللاسلكي.
"أريد أن أكون مهندسًا قادرًا على ابتكار أشياء جديدة،" قال ماديني، "وأن أفعل أشياءً تؤثر في نهاية المطاف على البشر. لأنه إذا لم أتمكن من التأثير على البشر، أشعر أن مسيرتي المهنية لن تكتمل."

التحق مدني بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس عام 1969 بدرجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية بعد عامين في برنامج تكنولوجيا الإلكترونيات في كلية RCA. ثم تابع دراسته للحصول على الماجستير والدكتوراه، مستخدمًا معالجة الإشارات الرقمية وقياس انعكاس المجال الترددي لتحليل أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية لأبحاث أطروحته. وخلال دراسته، عمل أيضًا كمحاضر في جامعة ولاية باسيفيك، وعمل في إدارة المخزون لدى شركة ديفيد أورجيل للتجزئة في بيفرلي هيلز، وعمل كمهندس في تصميم الأجهزة الطرفية للكمبيوتر في بيرتيك.
ثم في عام 1975، وبعد خطوبته الجديدة وإصرار أحد زملائه السابقين في الدراسة، تقدم بطلب للحصول على وظيفة في قسم الميكروويف في شركة Systron Donner.
بدأ مدني في تصميم أول جهاز لتحليل الطيف في العالم مع تخزين رقمي في شركة Systron Donner. لم يستخدم جهاز تحليل الطيف من قبل أبدًا - فقد كان مكلفًا للغاية في ذلك الوقت - لكنه كان يعرف النظرية جيدًا بما يكفي لإقناع نفسه بقبول الوظيفة. ثم أمضى ستة أشهر في الاختبار، واكتسب خبرة عملية مع الجهاز قبل محاولة إعادة تصميمه.
استغرق المشروع عامين، ووفقًا لمدني، فقد أسفر عن ثلاث براءات اختراع مهمة، مما بدأ "صعوده إلى أشياء أكبر وأفضل". كما علمه أيضًا تقدير الفرق بين "ما يعنيه امتلاك المعرفة النظرية وتسويق التكنولوجيا التي يمكن أن تساعد الآخرين"، كما قال.

يمكننا أيضًا تخصيص مكونات الترددات الراديوية السلبية وفقًا لمتطلباتك. يمكنك زيارة صفحة التخصيص لتقديم المواصفات التي تحتاجها.
https://www.keenlion.com/customization/

إيمالي:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com