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I principali esperti in dosimetria RF analizzano il dolore del 5G e la differenza tra esposizione e dose

Kenneth R. Foster vanta decenni di esperienza nello studio delle radiazioni a radiofrequenza (RF) e dei loro effetti sui sistemi biologici. Ora è coautore di una nuova ricerca sull'argomento insieme ad altri due ricercatori, Marvin Ziskin e Quirino Balzano. Complessivamente, i tre (tutti borsisti IEEE) vantano più di un secolo di esperienza sull'argomento.
L'indagine, pubblicata a febbraio sull'International Journal of Environmental Research and Public Health, ha esaminato gli ultimi 75 anni di ricerca sulla valutazione dell'esposizione alle radiofrequenze e sulla dosimetria. In essa, i coautori spiegano in dettaglio i progressi compiuti in questo campo e perché lo considerano un successo scientifico.
IEEE Spectrum ha parlato via e-mail con il professore emerito Foster dell'Università della Pennsylvania. Volevamo saperne di più sul motivo per cui gli studi sulla valutazione dell'esposizione alle radiofrequenze hanno così tanto successo, cosa rende la dosimetria a radiofrequenza così difficile e perché le preoccupazioni pubbliche in merito alla salute e alle radiazioni wireless non sembrano mai scomparire.
Per chi non conoscesse la differenza, qual è la differenza tra esposizione e dose?

Kenneth Foster: Nel contesto della sicurezza RF, l'esposizione si riferisce al campo esterno al corpo, mentre la dose si riferisce all'energia assorbita all'interno dei tessuti corporei. Entrambi sono importanti per numerose applicazioni, ad esempio per la ricerca sulla sicurezza medica, sulla salute sul lavoro e sull'elettronica di consumo.
"Per una buona panoramica della ricerca sugli effetti biologici del 5G, vedere l'articolo di [Ken] Karipidis, che non ha trovato "alcuna prova conclusiva che i campi RF di basso livello superiori a 6 GHz, come quelli utilizzati dalle reti 5G, siano dannosi per la salute umana". "" -- Kenneth R. Foster, Università della Pennsylvania
Foster: Misurare i campi RF nello spazio libero non è un problema. Il vero problema che si presenta in alcuni casi è l'elevata variabilità dell'esposizione alle RF. Ad esempio, molti scienziati stanno studiando i livelli dei campi RF nell'ambiente per affrontare le preoccupazioni di salute pubblica. Considerando l'elevato numero di sorgenti RF nell'ambiente e il rapido decadimento del campo RF da qualsiasi sorgente, questo non è un compito facile. Caratterizzare accuratamente l'esposizione individuale ai campi RF è una vera sfida, almeno per i pochi scienziati che tentano di farlo.

Quando lei e i suoi coautori avete scritto il vostro articolo IJERPH, il vostro obiettivo era quello di evidenziare i successi e le sfide dosimetriche degli studi sulla valutazione dell'esposizione? Foster: Il nostro obiettivo è sottolineare i notevoli progressi compiuti nel corso degli anni dalla ricerca sulla valutazione dell'esposizione, che hanno aggiunto molta chiarezza allo studio degli effetti biologici dei campi a radiofrequenza e hanno portato a importanti progressi nella tecnologia medica.
Quanto è migliorata la strumentazione in questi ambiti? Puoi dirmi, ad esempio, quali strumenti avevi a disposizione all'inizio della tua carriera rispetto a quelli disponibili oggi? In che modo gli strumenti migliorati contribuiscono al successo delle valutazioni dell'esposizione?
Foster: Gli strumenti utilizzati per misurare i campi RF nella ricerca sulla salute e la sicurezza stanno diventando più piccoli e potenti. Chi avrebbe mai pensato qualche decennio fa che gli strumenti da campo commerciali sarebbero diventati abbastanza robusti da poter essere portati sul posto di lavoro, in grado di misurare campi RF abbastanza forti da causare un rischio professionale, ma abbastanza sensibili da misurare campi deboli provenienti da antenne distanti? Allo stesso tempo, determinare lo spettro preciso di un segnale per identificarne la sorgente?
Cosa succede quando la tecnologia wireless si sposta su nuove bande di frequenza, ad esempio onde millimetriche e terahertz per la telefonia cellulare o 6 GHz per il Wi-Fi?
Foster: Ancora una volta, il problema è legato alla complessità della situazione di esposizione, non alla strumentazione. Ad esempio, le stazioni base cellulari 5G ad alta banda emettono più fasci che si muovono nello spazio. Ciò rende difficile quantificare l'esposizione delle persone in prossimità dei siti cellulari per verificare che l'esposizione sia sicura (come avviene quasi sempre).
“Personalmente sono più preoccupato per il possibile impatto di un tempo eccessivo trascorso davanti allo schermo sullo sviluppo dei bambini e sui problemi di privacy.” – Kenneth R. Foster, Università della Pennsylvania

Se la valutazione dell'esposizione è un problema risolto, cosa rende così difficile il salto verso una dosimetria accurata? Cosa rende la prima molto più semplice della seconda?
Foster: La dosimetria è più impegnativa della valutazione dell'esposizione. In genere non è possibile inserire una sonda RF nel corpo di qualcuno. Esistono molti motivi per cui potrebbero essere necessarie queste informazioni, ad esempio nei trattamenti di ipertermia per la cura del cancro, in cui i tessuti devono essere riscaldati a livelli specificati con precisione. Se si riscalda troppo poco non si ottiene alcun beneficio terapeutico, se si riscalda troppo si ustiona il paziente.
Puoi raccontarmi di più su come viene eseguita oggi la dosimetria? Se non è possibile inserire una sonda nel corpo di qualcuno, qual è la soluzione migliore?
Foster: Va bene usare i vecchi misuratori RF per misurare i campi nell'aria per una varietà di scopi. Questo è ovviamente il caso del lavoro di sicurezza sul lavoro, dove è necessario misurare i campi di radiofrequenza che si verificano sui corpi dei lavoratori. Per l'ipertermia clinica, potrebbe essere ancora necessario sottoporre i pazienti a sonde termiche, ma la dosimetria computazionale ha notevolmente migliorato la precisione della misurazione delle dosi termiche e ha portato a importanti progressi nella tecnologia. Per gli studi sugli effetti biologici delle RF (ad esempio, utilizzando antenne posizionate sugli animali), è fondamentale sapere quanta energia RF viene assorbita nel corpo e dove va. Non è possibile semplicemente agitare il telefono davanti a un animale come fonte di esposizione (ma alcuni ricercatori lo fanno). Per alcuni studi importanti, come il recente studio del National Toxicology Program sull'esposizione a vita all'energia RF nei ratti, non esiste una vera alternativa alla dosimetria computazionale.
Perché pensi che ci siano così tante preoccupazioni sulle radiazioni wireless che le persone ne misurano i livelli a casa?

Foster: La percezione del rischio è un problema complesso. Le caratteristiche delle radiazioni radio sono spesso motivo di preoccupazione. Non si vedono, non c'è un collegamento diretto tra l'esposizione e i vari effetti che preoccupano alcune persone, le persone tendono a confondere l'energia a radiofrequenza (non ionizzante, ovvero i suoi fotoni sono troppo deboli per rompere i legami chimici) con i raggi X ionizzanti, ecc. Radiazioni (davvero pericolose). Alcuni credono di essere "eccessivamente sensibili" alle radiazioni wireless, sebbene gli scienziati non siano stati in grado di dimostrare questa sensibilità in studi adeguatamente in cieco e controllati. Alcune persone si sentono minacciate dall'onnipresente numero di antenne utilizzate per le comunicazioni wireless. La letteratura scientifica contiene molti resoconti sanitari di varia qualità attraverso i quali si può trovare una storia spaventosa. Alcuni scienziati ritengono che possa effettivamente esserci un problema di salute (sebbene l'agenzia sanitaria abbia scoperto che non erano preoccupati ma abbia affermato che erano necessarie "ulteriori ricerche"). L'elenco continua.

Le valutazioni dell'esposizione svolgono un ruolo in questo. I consumatori possono acquistare rilevatori RF economici ma molto sensibili e analizzare i segnali RF nel loro ambiente, che è molto diffuso. Alcuni di questi dispositivi "cliccano" mentre misurano gli impulsi di radiofrequenza provenienti da dispositivi come i punti di accesso Wi-Fi e, per il mondo, suoneranno come un contatore Geiger in un reattore nucleare. spaventoso. Alcuni misuratori RF vengono venduti anche per la caccia ai fantasmi, ma si tratta di un'applicazione diversa.
L'anno scorso, il British Medical Journal ha pubblicato un appello a sospendere l'implementazione del 5G fino a quando non fosse stata determinata la sicurezza della tecnologia. Cosa ne pensa di questi appelli? Pensa che aiuteranno a informare la fascia di pubblico preoccupata sugli effetti sulla salute dell'esposizione alle radiofrequenze o causeranno ulteriore confusione? Foster: Si riferisce a un articolo di opinione di [epidemiologo John] Frank, e non sono d'accordo con la maggior parte di esso. La maggior parte delle agenzie sanitarie che hanno esaminato la scienza hanno semplicemente chiesto ulteriori ricerche, ma almeno una – l'ente sanitario olandese – ha chiesto una moratoria sull'implementazione del 5G ad alta banda fino a quando non saranno condotte ulteriori ricerche sulla sicurezza. Queste raccomandazioni attireranno sicuramente l'attenzione del pubblico (sebbene anche l'HCN ritenga improbabile che vi siano preoccupazioni per la salute).
Nel suo articolo, Frank scrive: "I punti di forza emergenti degli studi di laboratorio suggeriscono gli effetti biologici distruttivi dei campi elettromagnetici a radiofrequenza RF-EMF".

Questo è il problema: ci sono migliaia di studi sugli effetti biologici delle radiofrequenze in letteratura. Endpoint, rilevanza per la salute, qualità degli studi e livelli di esposizione variavano notevolmente. La maggior parte di essi ha riportato qualche tipo di effetto, a tutte le frequenze e a tutti i livelli di esposizione. Tuttavia, la maggior parte degli studi presentava un rischio significativo di bias (dosimetria insufficiente, mancanza di accecamento, dimensioni ridotte del campione, ecc.) e molti studi erano incoerenti con altri. "I punti di forza della ricerca emergente" non hanno molto senso per questa letteratura oscura. Frank dovrebbe fare affidamento su un esame più attento da parte delle agenzie sanitarie. Queste non sono riuscite a trovare prove chiare di effetti avversi dei campi a radiofrequenza ambientali.
Frank si è lamentato dell'incoerenza nel discutere pubblicamente di "5G", ma ha commesso lo stesso errore non menzionando le bande di frequenza quando si riferiva al 5G. Infatti, il 5G a banda bassa e media opera a frequenze vicine alle attuali bande cellulari e non sembra presentare nuovi problemi di esposizione. Il 5G a banda alta opera a frequenze leggermente inferiori alla gamma delle onde millimetriche, a partire da 30 GHz. Sono stati condotti pochi studi sugli effetti biologici in questa gamma di frequenza, ma l'energia penetra a malapena la pelle e le agenzie sanitarie non hanno sollevato preoccupazioni sulla sua sicurezza a livelli di esposizione comuni.
Frank non ha specificato quali ricerche intendesse condurre prima di lanciare il "5G", qualunque cosa intendesse. La [FCC] richiede ai licenziatari di rispettare i limiti di esposizione, che sono simili a quelli della maggior parte degli altri paesi. Non esiste alcun precedente in cui una nuova tecnologia RF venga valutata direttamente per gli effetti sulla salute prima dell'approvazione, il che potrebbe richiedere una serie infinita di studi. Se le restrizioni della FCC non sono sicure, dovrebbero essere modificate.

Per una revisione dettagliata della ricerca sugli effetti biologici del 5G, vedere l'articolo di [Ken] Karipidis, che ha rilevato che "non ci sono prove conclusive che i campi RF di bassa intensità superiori a 6 GHz, come quelli utilizzati dalle reti 5G, siano dannosi per la salute umana". La revisione ha anche richiesto ulteriori ricerche.
La letteratura scientifica è eterogenea, ma finora le agenzie sanitarie non hanno trovato prove evidenti di rischi per la salute derivanti dai campi RF ambientali. Tuttavia, è vero che la letteratura scientifica sugli effetti biologici delle onde millimetriche è relativamente piccola, con circa 100 studi e di qualità variabile.
Il governo guadagna molti soldi vendendo lo spettro per le comunicazioni 5G e dovrebbe investire una parte di questo denaro nella ricerca sanitaria di alta qualità, in particolare nel 5G ad alta banda. Personalmente, sono più preoccupato per il possibile impatto di un tempo eccessivo trascorso davanti allo schermo sullo sviluppo dei bambini e sulle questioni relative alla privacy.
Esistono metodi migliorati per il lavoro di dosimetria? In tal caso, quali sono gli esempi più interessanti o promettenti?

Foster: Probabilmente il progresso principale riguarda la dosimetria computazionale, con l'introduzione di metodi FDTD (Finite Difference Time Domain) e modelli numerici del corpo basati su immagini mediche ad alta risoluzione. Ciò consente un calcolo molto preciso dell'assorbimento di energia RF da parte del corpo da qualsiasi fonte. La dosimetria computazionale ha dato nuova vita a terapie mediche consolidate, come l'ipertermia utilizzata per curare il cancro, e ha portato allo sviluppo di sistemi di imaging MRI migliorati e di molte altre tecnologie mediche.
Michael Koziol è redattore associato presso IEEE Spectrum e si occupa di tutti i settori delle telecomunicazioni. È laureato in inglese e fisica presso la Seattle University e ha conseguito un master in giornalismo scientifico presso la New York University.
Nel 1992, Asad M. Madni assunse la guida di BEI Sensors and Controls, supervisionando una linea di prodotti che comprendeva una varietà di sensori e apparecchiature di navigazione inerziale, ma aveva una base di clienti più ristretta, principalmente nei settori aerospaziale e dell'elettronica per la difesa.

La Guerra Fredda finì e l'industria della difesa statunitense crollò. E gli affari non si sarebbero ripresi tanto presto. La BEI aveva bisogno di identificare e attrarre rapidamente nuovi clienti.
Per acquisire questi clienti è necessario abbandonare i sistemi di sensori inerziali meccanici dell'azienda in favore di una nuova tecnologia al quarzo non ancora collaudata, miniaturizzare i sensori al quarzo e convertire un produttore che produce decine di migliaia di costosi sensori all'anno a produrne milioni a un prezzo inferiore.
Madni ha lavorato duramente per realizzarlo e ha ottenuto un successo maggiore di quanto chiunque avrebbe potuto immaginare per il GyroChip. Questo economico sensore di misura inerziale è il primo del suo genere a essere integrato in un'auto, consentendo ai sistemi di controllo elettronico della stabilità (ESC) di rilevare lo slittamento e azionare i freni per evitare il ribaltamento. Dato che gli ESC sono stati installati in tutte le nuove auto nel periodo di cinque anni dal 2011 al 2015, questi sistemi hanno salvato 7.000 vite solo negli Stati Uniti, secondo la National Highway Traffic Safety Administration.
L'apparecchiatura continua a essere il cuore di innumerevoli aerei commerciali e privati, nonché dei sistemi di controllo della stabilità per i sistemi di guida missilistica degli Stati Uniti. È persino arrivata su Marte come parte del rover Pathfinder Sojourner.
Ruolo attuale: Professore associato presso l'UCLA; Presidente, CEO e CTO in pensione di BEI Technologies

Istruzione: 1968, RCA College; laurea triennale, 1969 e 1972, laurea magistrale, UCLA, entrambe in ingegneria elettrica; dottorato di ricerca, California Coast University, 1987
Eroi: In generale, mio ​​padre mi ha insegnato come imparare, come essere umano e il significato dell'amore, della compassione e dell'empatia; nell'arte, Michelangelo; nella scienza, Albert Einstein; nell'ingegneria, Claude Shannon
Musica preferita: nella musica occidentale, i Beatles, i Rolling Stones, Elvis; nella musica orientale, i Ghazals
Membri dell'organizzazione: IEEE Life Fellow; US National Academy of Engineering; UK Royal Academy of Engineering; Canadian Academy of Engineering
Premio più significativo: Medaglia d'onore IEEE: "Contributi pionieristici allo sviluppo e alla commercializzazione di tecnologie innovative di rilevamento e sistemi e leadership nella ricerca eccezionale"; Alumni dell'anno UCLA 2004
Madni ha ricevuto la medaglia d'onore IEEE 2022 per aver ideato GyroChip e per altri contributi nello sviluppo tecnologico e nella leadership della ricerca.
L'ingegneria non era la prima scelta di Madni. Voleva diventare un bravo artista-pittore. Ma la situazione finanziaria della sua famiglia a Mumbai, in India (allora Mumbai), negli anni '50 e '60 lo spinse verso l'ingegneria, in particolare l'elettronica, grazie al suo interesse per le ultime innovazioni racchiuse nelle radio a transistor tascabili. Nel 1966 si trasferì negli Stati Uniti per studiare elettronica al RCA College di New York City, fondato all'inizio del 1900 per formare operatori e tecnici di telecomunicazioni.
"Voglio diventare un ingegnere in grado di inventare cose", ha detto Madeney, "e fare cose che alla fine avranno un impatto sugli esseri umani. Perché se non riesco a influenzare gli esseri umani, sento che la mia carriera rimarrà insoddisfatta".

Madni entrò alla UCLA nel 1969 con una laurea in ingegneria elettrica dopo due anni nel programma di tecnologia elettronica presso l'RCA College. Proseguì con un master e un dottorato, utilizzando l'elaborazione del segnale digitale e la riflettometria nel dominio della frequenza per analizzare i sistemi di telecomunicazione per la sua tesi di ricerca. Durante gli studi, lavorò anche come docente alla Pacific State University, nella gestione dell'inventario presso il rivenditore di Beverly Hills David Orgell e come ingegnere progettista di periferiche per computer presso Pertec.
Poi, nel 1975, appena fidanzato e su insistenza di un ex compagno di classe, fece domanda di lavoro nel reparto microonde della Systron Donner.
Madni iniziò a progettare il primo analizzatore di spettro al mondo con memoria digitale presso la Systron Donner. In realtà non aveva mai utilizzato un analizzatore di spettro prima di allora, perché all'epoca erano molto costosi, ma conosceva la teoria abbastanza bene da convincersi ad accettare l'incarico. Trascorse quindi sei mesi a testare lo strumento, acquisendo esperienza pratica prima di tentare di riprogettarlo.
Il progetto durò due anni e, secondo Madni, portò alla realizzazione di tre importanti brevetti, dando inizio alla sua "scalata verso progetti più grandi e migliori". Gli insegnò anche ad apprezzare la differenza tra "ciò che significa avere conoscenze teoriche e commercializzare una tecnologia che può aiutare gli altri", ha affermato.

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