أخبار

يستخدم موقع IEEE ملفات تعريف الارتباط على جهازك لتوفير أفضل تجربة استخدام. باستخدامك موقعنا، فإنك توافق على استخدام هذه الملفات. لمعرفة المزيد، يرجى قراءة سياسة الخصوصية الخاصة بنا.

يُحلل كبار الخبراء في قياس جرعات الترددات الراديوية الآثار السلبية لتقنية الجيل الخامس، والفرق بين التعرض والجرعة.

يتمتع كينيث آر. فوستر بخبرة تمتد لعقود في دراسة إشعاع الترددات الراديوية وتأثيراته على الأنظمة البيولوجية. وقد شارك الآن في تأليف دراسة استقصائية جديدة حول هذا الموضوع مع باحثين آخرين، هما مارفن زيسكين وكويرينو بالزانو. ويملك الثلاثة مجتمعين (وجميعهم زملاء دائمون في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) خبرة تزيد عن قرن في هذا المجال.
استعرضت الدراسة الاستقصائية، التي نُشرت في المجلة الدولية للبحوث البيئية والصحة العامة في فبراير، السنوات الـ 75 الماضية من البحث في تقييم التعرض للإشعاع الكهرومغناطيسي وقياس الجرعات. وفيها، يشرح المؤلفون المشاركون بالتفصيل مدى التقدم الذي أحرزه هذا المجال ولماذا يعتبرونه قصة نجاح علمية.
تحدثت مجلة IEEE Spectrum عبر البريد الإلكتروني مع البروفيسور الفخري فوستر من جامعة بنسلفانيا. أردنا معرفة 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 تتلاشى أبدًا.
بالنسبة لمن لا يعرفون الفرق، ما هو الفرق بين التعرض والجرعة؟

كينيث فوستر: في سياق السلامة من الترددات الراديوية، يشير التعرض إلى المجال خارج الجسم، وتشير الجرعة إلى الطاقة الممتصة داخل أنسجة الجسم. وكلاهما مهم للعديد من التطبيقات - على سبيل المثال، البحوث الطبية والصحة المهنية والسلامة الإلكترونية الاستهلاكية.
للاطلاع على مراجعة جيدة للأبحاث المتعلقة بالآثار البيولوجية لتقنية الجيل الخامس، يُرجى مراجعة مقال [كين] كاريبيديس، الذي خلص إلى "عدم وجود دليل قاطع على أن المجالات الكهرومغناطيسية منخفضة المستوى التي تزيد تردداتها عن 6 جيجاهرتز، كتلك المستخدمة في شبكات الجيل الخامس، ضارة بصحة الإنسان". -- كينيث ر. فوستر، جامعة بنسلفانيا
فوستر: قياس المجالات الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر ليس مشكلة. تكمن المشكلة الحقيقية التي تظهر في بعض الحالات في التباين الكبير في التعرض لهذه المجالات. على سبيل المثال، يبحث العديد من العلماء مستويات المجالات الكهرومغناطيسية في البيئة لمعالجة المخاوف المتعلقة بالصحة العامة. وبالنظر إلى العدد الكبير من مصادر هذه المجالات في البيئة، وتلاشيها السريع من أي مصدر، فإن هذه المهمة ليست سهلة. ويُعدّ تحديد التعرض الفردي للمجالات الكهرومغناطيسية بدقة تحديًا حقيقيًا، على الأقل بالنسبة للعلماء القلائل الذين يحاولون القيام بذلك.

عندما كتبت أنت وزملاؤك المؤلفون مقالتكم في مجلة IJERPH، هل كان هدفكم هو الإشارة إلى نجاحات وتحديات قياس الجرعات في دراسات تقييم التعرض؟ فوستر: هدفنا هو الإشارة إلى التقدم الملحوظ الذي أحرزه بحث تقييم التعرض على مر السنين، والذي أضاف الكثير من الوضوح لدراسة التأثيرات البيولوجية لمجالات الترددات الراديوية ودفع إلى تحقيق تقدم كبير في التكنولوجيا الطبية.
إلى أي مدى تحسنت الأجهزة في هذه المجالات؟ هل يمكنك إخباري ما هي الأدوات التي كانت متاحة لك في بداية مسيرتك المهنية، على سبيل المثال، مقارنة بما هو متاح اليوم؟ كيف تساهم الأجهزة المحسنة في نجاح تقييمات التعرض؟
فوستر: أصبحت الأجهزة المستخدمة لقياس مجالات الترددات الراديوية في أبحاث الصحة والسلامة أصغر حجمًا وأكثر قوة. من كان ليتخيل قبل بضعة عقود أن تصبح أجهزة القياس الميدانية التجارية متينة بما يكفي لاستخدامها في أماكن العمل، وقادرة على قياس مجالات الترددات الراديوية القوية بما يكفي للتسبب في مخاطر مهنية، وفي الوقت نفسه حساسة بما يكفي لقياس المجالات الضعيفة من هوائيات بعيدة؟ وفي 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 الواي فاي؟
فوستر: مرة أخرى، تكمن المشكلة في تعقيد حالة التعرض، وليس في الأجهزة. على سبيل المثال، تُصدر محطات قاعدة الجيل الخامس الخلوية عالية النطاق حزمًا متعددة تتحرك عبر الفضاء. وهذا يجعل من الصعب تحديد كمية التعرض للأشخاص القريبين من مواقع الخلايا للتحقق من أن التعرض آمن (كما هو الحال دائمًا تقريبًا).
"أنا شخصياً أكثر قلقاً بشأن التأثير المحتمل للإفراط في استخدام الشاشات على نمو الطفل وقضايا الخصوصية." - كينيث آر. فوستر، جامعة بنسلفانيا

إذا كان تقييم التعرض مشكلة محلولة، فما الذي يجعل الانتقال إلى قياس الجرعات بدقة أمراً صعباً للغاية؟ وما الذي يجعل الأول أبسط بكثير من الثاني؟
فوستر: قياس الجرعات الإشعاعية أكثر تعقيدًا من تقييم التعرض. لا يمكنك عمومًا إدخال مسبار الترددات الراديوية في جسم الإنسان. هناك أسباب عديدة قد تستدعي هذه المعلومات، كما هو الحال في علاجات فرط الحرارة لعلاج السرطان، حيث يجب تسخين الأنسجة إلى مستويات محددة بدقة. التسخين غير الكافي لا يحقق أي فائدة علاجية، والتسخين المفرط قد يُسبب حروقًا للمريض.
هل يمكنك إخباري المزيد عن كيفية إجراء قياس الجرعات الإشعاعية اليوم؟ إذا لم يكن بالإمكان إدخال مسبار في جسم شخص ما، فما هو البديل الأفضل؟
فوستر: لا بأس باستخدام أجهزة قياس الترددات الراديوية التقليدية لقياس المجالات في الهواء لأغراض متنوعة. ينطبق هذا بالطبع على أعمال السلامة المهنية، حيث يلزم قياس مجالات الترددات الراديوية التي تتولد على أجسام العمال. في العلاج الحراري السريري، قد يظل من الضروري وضع مجسات حرارية على المرضى، لكن القياس الحسابي للجرعات حسّن بشكل كبير دقة قياس الجرعات الحرارية وأدى إلى تطورات مهمة في هذه التقنية. بالنسبة لدراسات التأثيرات البيولوجية للترددات الراديوية (على سبيل المثال، باستخدام هوائيات موضوعة على الحيوانات)، من الضروري معرفة كمية طاقة الترددات الراديوية التي يمتصها الجسم ومسارها. لا يمكنك ببساطة التلويح بهاتفك أمام حيوان كمصدر للتعرض (مع أن بعض الباحثين يفعلون ذلك). في بعض الدراسات الرئيسية، مثل دراسة البرنامج الوطني لعلم السموم 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 لدرجة أن الناس يقيسون مستوياته في المنزل؟

فوستر: إن إدراك المخاطر أمر معقد. غالبًا ما تثير خصائص الإشعاع الراديوي القلق. فهو غير مرئي، ولا توجد علاقة مباشرة بين التعرض له والآثار المختلفة التي يقلق بشأنها البعض، ويميل الناس إلى الخلط بين طاقة الترددات الراديوية (غير المؤينة، أي أن فوتوناتها أضعف من أن تكسر الروابط الكيميائية) والأشعة السينية المؤينة، وما إلى ذلك. الإشعاع (خطير حقًا). يعتقد البعض أنهم "حساسون للغاية" للإشعاع اللاسلكي، على الرغم من أن العلماء لم يتمكنوا من إثبات هذه الحساسية في دراسات مضبوطة ومعمّاة بشكل صحيح. يشعر بعض الناس بالتهديد من العدد الهائل من الهوائيات المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية. تحتوي الأدبيات العلمية على العديد من التقارير المتعلقة بالصحة متفاوتة الجودة، والتي يمكن من خلالها العثور على قصة مخيفة. يعتقد بعض العلماء أنه قد تكون هناك بالفعل مشكلة صحية (على الرغم من أن الوكالة الصحية وجدت أنها لا تشعر بقلق كبير، لكنها قالت إن هناك حاجة إلى "مزيد من البحث"). والقائمة تطول.

تلعب تقييمات التعرض دورًا في هذا. يمكن للمستهلكين شراء أجهزة كشف ترددات لاسلكية رخيصة الثمن ولكنها حساسة للغاية، وفحص إشارات الترددات اللاسلكية في بيئتهم، والتي تتعدد. تصدر بعض هذه الأجهزة صوت "نقرة" عند قياسها نبضات الترددات اللاسلكية من أجهزة مثل نقاط وصول الواي فاي، وقد يبدو صوتها كصوت عداد جايجر في مفاعل نووي، وهو أمر مخيف حقًا. تُباع بعض أجهزة قياس الترددات اللاسلكية أيضًا لأغراض البحث عن الأشباح، ولكن هذا استخدام مختلف.
في العام الماضي، نشرت المجلة الطبية البريطانية دعوةً لوقف نشر شبكات الجيل الخامس (5G) إلى حين التأكد من سلامة هذه التقنية. ما رأيك في هذه الدعوات؟ هل تعتقد أنها ستساهم في توعية شريحة الجمهور المهتمة بالآثار الصحية للتعرض للموجات الراديوية، أم أنها ستزيد من الارتباك؟ فوستر: أنت تشير إلى مقال رأي كتبه [عالم الأوبئة جون] فرانك، وأنا أختلف مع معظمه. معظم الهيئات الصحية التي راجعت الدراسات العلمية دعت ببساطة إلى إجراء المزيد من الأبحاث، لكن هيئة واحدة على الأقل - وهي هيئة الصحة الهولندية - دعت إلى وقف نشر شبكات الجيل الخامس عالية التردد إلى حين إجراء المزيد من أبحاث السلامة. من المؤكد أن هذه التوصيات ستجذب انتباه الجمهور (مع أن شبكة HCN ترى أيضاً أنه من غير المرجح وجود أي مخاوف صحية).
يكتب فرانك في مقاله: "تشير نقاط القوة الناشئة للدراسات المختبرية إلى الآثار البيولوجية المدمرة للمجالات الكهرومغناطيسية ذات الترددات الراديوية".

تكمن المشكلة في وجود آلاف الدراسات المنشورة حول التأثيرات البيولوجية للموجات الراديوية. وقد تباينت هذه الدراسات بشكل كبير من حيث النتائج النهائية، ومدى صلتها بالصحة، وجودة الدراسة، ومستويات التعرض. أشارت معظمها إلى وجود نوع من التأثير، عند جميع الترددات ومستويات التعرض. ومع ذلك، كانت معظم الدراسات عرضة لخطر التحيز بشكل كبير (عدم كفاية قياس الجرعات، وعدم وجود تعمية، وصغر حجم العينة، وما إلى ذلك)، كما أن العديد منها كان متناقضًا مع دراسات أخرى. لا يُعدّ وصف "نقاط القوة البحثية الناشئة" منطقيًا في ظل هذه الدراسات غير المعروفة. ينبغي على فرانك الاعتماد على تدقيق أدق من قبل الهيئات الصحية، التي فشلت باستمرار في إيجاد أدلة واضحة على الآثار الضارة لحقول الموجات الراديوية المحيطة.
اشتكى فرانك من التناقض في النقاشات العامة حول تقنية "الجيل الخامس" (5G)، لكنه وقع في الخطأ نفسه بعدم ذكر نطاقات التردد عند الإشارة إليها. في الواقع، تعمل تقنية الجيل الخامس منخفضة ومتوسطة النطاق بترددات قريبة من نطاقات الاتصالات الخلوية الحالية، ولا يبدو أنها تُشكّل أي مشاكل جديدة تتعلق بالتعرض للإشعاع. أما تقنية الجيل الخامس عالية النطاق، فتعمل بترددات أقل بقليل من نطاق الموجات المليمترية، بدءًا من 30 جيجاهرتز. وقد أُجريت دراسات قليلة حول التأثيرات البيولوجية في هذا النطاق الترددي، إلا أن الطاقة بالكاد تخترق الجلد، ولم تُبدِ الهيئات الصحية أي مخاوف بشأن سلامتها عند مستويات التعرض الشائعة.
لم يحدد فرانك نوع البحث الذي يرغب في إجرائه قبل إطلاق تقنية "الجيل الخامس"، أياً كان قصده. تشترط لجنة الاتصالات الفيدرالية على المرخص لهم الالتزام بحدود التعرض المحددة، وهي مماثلة لتلك المطبقة في معظم الدول الأخرى. لا يوجد سابقة لتقييم تقنية ترددات لاسلكية جديدة بشكل مباشر من حيث آثارها الصحية قبل الموافقة عليها، الأمر الذي قد يتطلب سلسلة لا تنتهي من الدراسات. إذا لم تكن قيود لجنة الاتصالات الفيدرالية آمنة، فيجب تغييرها.

للاطلاع على مراجعة مفصلة لأبحاث التأثيرات البيولوجية لتقنية الجيل الخامس، يُرجى مراجعة مقال [كين] كاريبيديس، الذي خلص إلى أنه "لا يوجد دليل قاطع على أن المجالات الكهرومغناطيسية منخفضة المستوى التي تزيد تردداتها عن 6 جيجاهرتز، كتلك المستخدمة في شبكات الجيل الخامس، ضارة بصحة الإنسان". كما دعت المراجعة إلى إجراء المزيد من الأبحاث.
تتباين نتائج الدراسات العلمية المنشورة، ولكن حتى الآن، لم تجد الهيئات الصحية دليلاً واضحاً على وجود مخاطر صحية من المجالات الكهرومغناطيسية المحيطة. ولكن من المؤكد أن الدراسات العلمية المنشورة حول التأثيرات البيولوجية للموجات المليمترية قليلة نسبياً، حيث تضم حوالي 100 دراسة، وتتفاوت جودتها.
تجني الحكومة أموالاً طائلة من بيع الطيف الترددي لشبكات الجيل الخامس، وينبغي عليها استثمار جزء منها في أبحاث صحية عالية الجودة، وخاصة في مجال شبكات الجيل الخامس ذات النطاق الترددي العالي. شخصياً، أشعر بقلق أكبر حيال التأثير المحتمل للإفراط في استخدام الشاشات على نمو الطفل وقضايا الخصوصية.
هل توجد طرق محسّنة لأعمال قياس الجرعات؟ إذا كان الأمر كذلك، فما هي الأمثلة الأكثر إثارة للاهتمام أو الواعدة؟

فوستر: ربما يكمن التقدم الرئيسي في مجال قياس الجرعات الحاسوبي، وذلك بفضل إدخال طرق المجال الزمني للفروق المحدودة (FDTD) والنماذج العددية للجسم القائمة على صور طبية عالية الدقة. وهذا يسمح بحساب دقيق للغاية لامتصاص الجسم لطاقة الترددات الراديوية من أي مصدر. وقد أعاد قياس الجرعات الحاسوبي إحياء العلاجات الطبية الراسخة، مثل العلاج الحراري المستخدم لعلاج السرطان، وأدى إلى تطوير أنظمة تصوير بالرنين المغناطيسي محسّنة والعديد من التقنيات الطبية الأخرى.
مايكل كوزيول هو محرر مشارك في IEEE Spectrum، ويغطي جميع مجالات الاتصالات. وهو خريج جامعة سياتل حاصل على بكالوريوس في اللغة الإنجليزية والفيزياء، وماجستير في الصحافة العلمية من جامعة نيويورك.
في عام 1992، تولى أسد م. مدني زمام الأمور في شركة BEI Sensors and Controls، حيث أشرف على خط إنتاج تضمن مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار ومعدات الملاحة بالقصور الذاتي، ولكن كان لديه قاعدة عملاء أصغر - في المقام الأول صناعات الإلكترونيات الفضائية والدفاعية.

انتهت الحرب الباردة وانهارت صناعة الدفاع الأمريكية، ولن يتعافى قطاع الأعمال قريباً. لذا، كان على شركة BEI تحديد وجذب عملاء جدد بسرعة.
يتطلب اكتساب هؤلاء العملاء التخلي عن أنظمة الاستشعار الميكانيكية بالقصور الذاتي للشركة لصالح تقنية الكوارتز الجديدة غير المجربة، وتصغير مستشعرات الكوارتز، وتحويل مصنع ينتج عشرات الآلاف من المستشعرات باهظة الثمن سنويًا إلى إنتاج ملايين منها بتكلفة أقل.
بذل مدني جهودًا حثيثة لتحقيق ذلك، وحقق نجاحًا فاق كل التوقعات لجهاز GyroChip. يُعدّ هذا المستشعر غير المكلف لقياس القصور الذاتي الأول من نوعه الذي يُدمج في السيارات، مما يُمكّن أنظمة التحكم الإلكتروني بالثبات (ESC) من اكتشاف الانزلاق وتشغيل المكابح لمنع الانقلاب. وبحسب الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة، فقد أنقذت هذه الأنظمة 7000 شخص في الولايات المتحدة وحدها، وذلك بفضل تركيبها في جميع السيارات الجديدة خلال الفترة من 2011 إلى 2015.
لا تزال هذه المعدات تشكل جوهر عدد لا يحصى من الطائرات التجارية والخاصة، بالإضافة إلى أنظمة التحكم في الاستقرار لأنظمة توجيه الصواريخ الأمريكية. حتى أنها سافرت إلى المريخ كجزء من مركبة باثفايندر سوجورنر الجوالة.
المنصب الحالي: أستاذ مساعد متميز في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس؛ رئيس تنفيذي سابق ومدير تقني سابق لشركة BEI Technologies

التعليم: 1968، كلية آر سي إيه؛ بكالوريوس، 1969 و1972، ماجستير، جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، كلاهما في الهندسة الكهربائية؛ دكتوراه، جامعة ساحل كاليفورنيا، 1987
أبطالي: بشكل عام، علمني والدي كيف أتعلم، 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؛ في الموسيقى الشرقية، الغزليات
أعضاء المنظمة: زميل مدى الحياة في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات؛ الأكاديمية الوطنية الأمريكية للهندسة؛ الأكاديمية الملكية البريطانية للهندسة؛ الأكاديمية الكندية للهندسة
الجائزة الأهم: ميدالية الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات: "إسهامات رائدة في تطوير وتسويق تقنيات الاستشعار والأنظمة المبتكرة، وقيادة بحثية متميزة"؛ خريج جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس لعام 2004
حصل مدني على ميدالية الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 2022 لريادته في مجال رقائق الجيروسكوب، من بين مساهمات أخرى في تطوير التكنولوجيا والقيادة البحثية.
لم تكن الهندسة خيار مدني الأول. فقد كان يطمح لأن يكون فناناً ورساماً بارعاً. إلا أن الظروف المالية لعائلته في مومباي، الهند (التي كانت تُعرف آنذاك باسم مومباي) في خمسينيات وستينيات القرن الماضي دفعته إلى دراسة الهندسة، وخاصة الإلكترونيات، وذلك بفضل اهتمامه بأحدث الابتكارات التي تجسدت في أجهزة الراديو الترانزستورية المحمولة. وفي عام 1966، انتقل إلى الولايات المتحدة لدراسة الإلكترونيات في كلية آر سي إيه في مدينة نيويورك، والتي تأسست في أوائل القرن العشرين لتدريب مشغلي وفنيي الاتصالات اللاسلكية.
قال ماديني: "أريد أن أصبح مهندساً قادراً على ابتكار أشياء، وأن أفعل أشياءً تؤثر في نهاية المطاف على البشر. لأنه إذا لم أستطع التأثير في البشر، أشعر أن مسيرتي المهنية ستكون ناقصة".

التحق مدني بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس عام 1969 بدرجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية بعد عامين في برنامج تكنولوجيا الإلكترونيات في كلية آر سي إيه. ثم تابع دراسته ليحصل على درجتي الماجستير والدكتوراه، مستخدماً معالجة الإشارات الرقمية وانعكاس المجال الترددي لتحليل أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية في بحثه لأطروحته. وخلال دراسته، عمل أيضاً كمحاضر في جامعة باسيفيك ستيت، وعمل في إدارة المخزون لدى متجر ديفيد أورجيل في بيفرلي هيلز، وكمهندس لتصميم ملحقات الكمبيوتر في شركة بيرتيك.
ثم في عام 1975، وبعد خطوبته الجديدة، وبناءً على إصرار زميل دراسة سابق، تقدم بطلب للحصول على وظيفة في قسم الميكروويف في شركة سيسترون دونر.
بدأ مدني بتصميم أول محلل طيفي في العالم مزود بوحدة تخزين رقمية في شركة سيسترون دونر. لم يسبق له أن استخدم محلل طيفي من قبل - فقد كانت باهظة الثمن في ذلك الوقت - لكنه كان على دراية كافية بالنظرية ليقنع نفسه بقبول المهمة. ثم أمضى ستة أشهر في الاختبار، واكتسب خبرة عملية بالجهاز قبل محاولة إعادة تصميمه.
استغرق المشروع عامين، ووفقًا لمدني، أسفر عن ثلاث براءات اختراع مهمة، مما بدأ "صعوده نحو أشياء أكبر وأفضل". كما علمه تقدير الفرق بين "ما يعنيه امتلاك المعرفة النظرية وتسويق التكنولوجيا التي يمكن أن تساعد الآخرين"، على حد قوله.

يمكننا أيضاً تخصيص مكونات الترددات اللاسلكية السلبية وفقاً لمتطلباتك. يمكنك الدخول إلى صفحة التخصيص لتقديم المواصفات التي تحتاجها.
https://www.keenlion.com/customization/

البريد الإلكتروني:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com