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Esperti di spicco in dosimetria a radiofrequenza analizzano i problemi causati dal 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, ha collaborato alla stesura di una nuova rassegna sull'argomento insieme ad altri due ricercatori, Marvin Ziskin e Quirino Balzano. Complessivamente, i tre (tutti membri permanenti dell'IEEE) hanno oltre un secolo di esperienza in materia.
Lo studio, pubblicato 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 esso, i coautori descrivono in dettaglio i progressi compiuti in questo campo e spiegano 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 perché gli studi di valutazione dell'esposizione alle radiofrequenze abbiano così tanto successo, cosa renda la dosimetria delle radiofrequenze così difficile e perché le preoccupazioni del pubblico in merito alla salute e alle radiazioni wireless sembrino non diminuire mai.
Per chi non ha familiarità con 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 dai tessuti corporei. Entrambi i concetti sono importanti per molte applicazioni, ad esempio in ambito medico, nella salute sul lavoro e nella ricerca sulla sicurezza dei dispositivi elettronici di consumo.
"Per una buona rassegna delle ricerche sugli effetti biologici del 5G, si veda l'articolo di [Ken] Karipidis, il quale ha concluso che 'non vi sono prove conclusive 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 ai campi RF. Ad esempio, molti scienziati stanno studiando i livelli di campi RF nell'ambiente per affrontare le problematiche di salute pubblica. Considerando il gran numero di sorgenti RF nell'ambiente e il rapido decadimento del campo RF da qualsiasi sorgente, questo non è un compito facile. Caratterizzare con precisione 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 l'articolo per IJERPH, il vostro obiettivo era quello di evidenziare i successi e le sfide dosimetriche degli studi di valutazione dell'esposizione? Foster: Il nostro obiettivo è quello di evidenziare i notevoli progressi compiuti negli anni dalla ricerca sulla valutazione dell'esposizione, che hanno contribuito notevolmente a chiarire lo studio degli effetti biologici dei campi a radiofrequenza e hanno guidato importanti progressi nella tecnologia medica.
Quanto è migliorata la strumentazione in questi settori? Potrebbe descrivermi quali strumenti erano a sua disposizione all'inizio della sua carriera, ad esempio, rispetto a quelli disponibili oggi? In che modo il miglioramento degli strumenti contribuisce al successo delle valutazioni dell'esposizione?
Foster: Gli strumenti utilizzati per misurare i campi RF nella ricerca sulla salute e sicurezza stanno diventando sempre più piccoli e potenti. Chi avrebbe mai pensato, qualche decennio fa, che gli strumenti di campo commerciali sarebbero diventati sufficientemente robusti da poter essere portati sul posto di lavoro, capaci di misurare campi RF abbastanza forti da causare un rischio professionale, ma al contempo abbastanza sensibili da misurare campi deboli provenienti da antenne distanti? E, 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 le onde millimetriche e terahertz per la telefonia cellulare, o i 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 frequenza emettono fasci multipli che si muovono nello spazio. Questo rende difficile quantificare l'esposizione delle persone vicino alle celle per verificare che l'esposizione sia sicura (come quasi sempre lo è).
"Personalmente, sono più preoccupato per il possibile impatto di un eccessivo utilizzo degli schermi sullo sviluppo infantile e sulle questioni relative alla privacy." – Kenneth R. Foster, Università della Pennsylvania

Se la valutazione dell'esposizione è un problema risolto, cosa rende così difficile il passaggio a una dosimetria accurata? Cosa rende la prima così più semplice della seconda?
Foster: La dosimetria è più complessa della valutazione dell'esposizione. In genere non è possibile inserire una sonda a radiofrequenza nel corpo umano. Esistono diverse ragioni per cui queste informazioni potrebbero essere necessarie, ad esempio nei trattamenti di ipertermia per la cura del cancro, dove i tessuti devono essere riscaldati a livelli precisamente specificati. Un riscaldamento insufficiente non produce alcun beneficio terapeutico, un riscaldamento eccessivo provoca ustioni al paziente.
Potrebbe spiegarmi meglio come viene effettuata la dosimetria oggi? Se non è possibile inserire una sonda nel corpo di una persona, qual è la soluzione migliore?
Foster: Va bene usare i vecchi misuratori di radiofrequenza per misurare i campi nell'aria per una varietà di scopi. Questo è ovviamente il caso del lavoro sulla sicurezza sul lavoro, dove è necessario misurare i campi di radiofrequenza che si generano sul corpo dei lavoratori. Per l'ipertermia clinica, potrebbe essere ancora necessario applicare sonde termiche ai pazienti, ma la dosimetria computazionale ha migliorato notevolmente la precisione della misurazione delle dosi termiche e ha portato a importanti progressi nella tecnologia. Per gli studi sugli effetti biologici delle radiofrequenze (ad esempio, utilizzando antenne posizionate sugli animali), è fondamentale sapere quanta energia a radiofrequenza viene assorbita dal corpo e dove si deposita. Non si può 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 a radiofrequenza nei ratti, non esiste una vera alternativa alla dosimetria computazionale.
Perché, secondo te, ci sono così tante preoccupazioni in corso riguardo alle radiazioni wireless che le persone ne misurano i livelli a casa?

Foster: La percezione del rischio è una questione complessa. Le caratteristiche delle radiazioni radio sono spesso motivo di preoccupazione. Non si possono vedere, non c'è un collegamento diretto tra l'esposizione e i vari effetti che preoccupano alcune persone, si tende a confondere l'energia a radiofrequenza (non ionizzante, ovvero i cui 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'onnipresenza delle antenne utilizzate per le comunicazioni wireless. La letteratura scientifica contiene molti rapporti sulla salute di qualità variabile, attraverso i quali si può trovare una storia spaventosa. Alcuni scienziati credono che possa esserci effettivamente un problema di salute (anche se l'agenzia sanitaria ha riscontrato che c'era poca preoccupazione, ma ha affermato che erano necessarie "ulteriori ricerche"). L'elenco continua.

In questo contesto, le valutazioni dell'esposizione rivestono un ruolo importante. I consumatori possono acquistare rilevatori di radiofrequenza economici ma molto sensibili e analizzare i segnali RF presenti nel loro ambiente, che è molto vasto. Alcuni di questi dispositivi emettono un "clic" quando misurano gli impulsi di radiofrequenza provenienti da dispositivi come i punti di accesso Wi-Fi, e il loro suono può essere paragonato a quello di un contatore Geiger in un reattore nucleare. Alcuni misuratori di 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 per fermare le implementazioni del 5G fino a quando non fosse stata accertata la sicurezza della tecnologia. Cosa ne pensa di questi appelli? Ritiene che contribuiranno a informare la parte del pubblico preoccupata per gli effetti sulla salute dell'esposizione alle radiofrequenze, o causeranno ulteriore confusione? Foster: Si riferisce a un articolo di opinione dell'epidemiologo John Frank, e non sono d'accordo con la maggior parte di esso. La maggior parte delle agenzie sanitarie che hanno esaminato la letteratura scientifica si è limitata a chiedere ulteriori ricerche, ma almeno una – l'autorità sanitaria olandese – ha chiesto una moratoria sull'implementazione del 5G ad alta frequenza fino a quando non saranno condotte ulteriori ricerche sulla sicurezza. Queste raccomandazioni attireranno sicuramente l'attenzione del pubblico (anche se HCN ritiene improbabile che vi siano problemi di salute).
Nel suo articolo, Frank scrive: "I progressi emersi dagli studi di laboratorio suggeriscono gli effetti biologici distruttivi dei campi elettromagnetici a radiofrequenza (RF-EMF)".

Il problema è questo: in letteratura esistono migliaia di studi sugli effetti biologici delle radiofrequenze. Gli endpoint, la rilevanza per la salute, la qualità degli studi e i livelli di esposizione variavano notevolmente. La maggior parte di essi riportava un 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 cecità, campione di piccole dimensioni, ecc.) e molti studi erano incoerenti tra loro. L'espressione "punti di forza emergenti della ricerca" non ha molto senso per questa letteratura oscura. Frank dovrebbe affidarsi a un esame più attento da parte delle agenzie sanitarie. Queste non sono mai riuscite a trovare prove chiare di effetti avversi dei campi a radiofrequenza ambientali.
Frank si è lamentato dell'incoerenza nel discutere pubblicamente del "5G", ma ha commesso lo stesso errore non menzionando le bande di frequenza quando si riferiva al 5G. In realtà, il 5G a bassa e media banda opera a frequenze vicine alle attuali bande cellulari e non sembra presentare nuovi problemi di esposizione. Il 5G ad alta banda 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 frequenze, ma l'energia penetra a malapena nella pelle e le agenzie sanitarie non hanno sollevato preoccupazioni sulla sua sicurezza ai livelli di esposizione comuni.
Frank non ha specificato quale ricerca volesse condurre prima di lanciare il "5G", qualunque cosa intendesse. La [FCC] richiede ai titolari di licenza di rispettare i suoi limiti di esposizione, che sono simili a quelli della maggior parte degli altri paesi. Non esiste alcun precedente per una nuova tecnologia a radiofrequenza che 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, si veda l'articolo di [Ken] Karipidis, il quale ha rilevato che "non vi sono prove conclusive che i campi RF di basso livello superiori a 6 GHz, come quelli utilizzati dalle reti 5G, siano dannosi per la salute umana". La revisione ha inoltre richiesto ulteriori ricerche.
La letteratura scientifica presenta risultati contrastanti, ma finora le agenzie sanitarie non hanno riscontrato prove evidenti di rischi per la salute derivanti dai campi RF ambientali. Va però precisato che la letteratura scientifica sugli effetti biologici delle onde millimetriche è relativamente limitata, con circa 100 studi, e di qualità variabile.
Il governo guadagna molto dalla vendita dello spettro per le comunicazioni 5G e dovrebbe investirne una parte nella ricerca sanitaria di alta qualità, soprattutto nel 5G ad alta frequenza. Personalmente, sono più preoccupato per il possibile impatto di un eccessivo utilizzo degli schermi sullo sviluppo infantile e per le questioni relative alla privacy.
Esistono metodi migliorati per le attività di dosimetria? In caso affermativo, quali sono gli esempi più interessanti o promettenti?

Foster: Probabilmente il progresso più significativo risiede nella dosimetria computazionale, con l'introduzione dei metodi FDTD (Finite Difference Time Domain) e dei modelli numerici del corpo basati su immagini mediche ad alta risoluzione. Ciò consente un calcolo molto preciso dell'assorbimento di energia a radiofrequenza da parte del corpo, proveniente da qualsiasi sorgente. La dosimetria computazionale ha dato nuova linfa a terapie mediche consolidate, come l'ipertermia utilizzata per il trattamento del cancro, e ha portato allo sviluppo di sistemi di risonanza magnetica migliorati e di molte altre tecnologie mediche.
Michael Koziol è redattore associato presso IEEE Spectrum, dove si occupa di tutti i settori delle telecomunicazioni. Si 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 includeva una varietà di sensori e apparecchiature di navigazione inerziale, ma con una base di clienti più ristretta, costituita principalmente dai settori dell'elettronica aerospaziale e della difesa.

La Guerra Fredda è finita e l'industria della difesa statunitense è crollata. E gli affari non si riprenderanno presto. BEI aveva bisogno di identificare e attrarre rapidamente nuovi clienti.
L'acquisizione di questi clienti richiede l'abbandono dei sistemi di sensori inerziali meccanici dell'azienda a favore di una nuova tecnologia al quarzo non ancora collaudata, la miniaturizzazione dei sensori al quarzo e la conversione di un produttore che realizza decine di migliaia di sensori costosi all'anno in un produttore che ne realizza milioni a costi inferiori.
Madni si è impegnato a fondo per realizzare il progetto, ottenendo un successo che nessuno avrebbe potuto immaginare per il GyroChip. Questo sensore di misurazione inerziale a basso costo è il primo del suo genere ad essere integrato in un'auto, consentendo ai sistemi di controllo elettronico della stabilità (ESC) di rilevare lo slittamento e azionare i freni per prevenire il ribaltamento. Poiché i sistemi ESC sono stati installati su tutte le nuove auto nel quinquennio dal 2011 al 2015, questi sistemi hanno salvato 7.000 vite solo negli Stati Uniti, secondo la National Highway Traffic Safety Administration.
Questa apparecchiatura continua a essere il cuore pulsante di innumerevoli velivoli commerciali e privati, nonché dei sistemi di controllo della stabilità per i sistemi di guida missilistica statunitensi. È stata persino inviata su Marte a bordo del rover Pathfinder Sojourner.
Ruolo attuale: Professore a contratto di fama internazionale presso la UCLA; Presidente, CEO e CTO in pensione di BEI Technologies

Formazione: 1968, RCA College; Laurea triennale (BS), 1969 e laurea magistrale (MS), UCLA, entrambe in Ingegneria Elettrica; Dottorato di ricerca (Ph.D.), California Coast University, 1987
Eroi: In generale, mio ​​padre mi ha insegnato ad apprendere, ad 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 Ghazal
Membri dell'organizzazione: Membro a vita dell'IEEE; Accademia nazionale di ingegneria degli Stati Uniti; Accademia reale di ingegneria del Regno Unito; Accademia canadese di ingegneria
Premio più significativo: Medaglia d'onore IEEE: "Contributi pionieristici allo sviluppo e alla commercializzazione di tecnologie innovative di rilevamento e sistemi, e leadership eccezionale nella ricerca"; Alumnus dell'anno UCLA 2004
Nel 2022 Madni ha ricevuto la Medaglia d'Onore IEEE per il suo contributo pionieristico al GyroChip, oltre ad altri riconoscimenti nello sviluppo tecnologico e nella leadership della ricerca.
L'ingegneria non era la prima scelta professionale 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 incarnate dalle radio a transistor tascabili. Nel 1966 si trasferì negli Stati Uniti per studiare elettronica al RCA College di New York, fondato all'inizio del Novecento per formare operatori e tecnici di radiocomunicazioni.
"Voglio essere un ingegnere capace di inventare cose", ha detto Madeney, "e di fare cose che abbiano un impatto concreto sulla vita delle persone. Perché se non posso avere un impatto sulle persone, sento che la mia carriera non sarà completa."

Madni si iscrisse all'UCLA nel 1969 con una laurea in ingegneria elettrica, dopo due anni trascorsi nel programma di tecnologia elettronica al RCA College. Proseguì gli studi conseguendo un master e un dottorato, utilizzando l'elaborazione digitale dei segnali e la riflettometria nel dominio della frequenza per analizzare i sistemi di telecomunicazione per la sua tesi di dottorato. Durante gli studi, lavorò anche come docente alla Pacific State University, nella gestione delle scorte presso il rivenditore David Orgell di Beverly Hills e come ingegnere progettista di periferiche per computer presso la 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. Non aveva mai effettivamente utilizzato un analizzatore di spettro prima di allora – 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 è durato due anni e, secondo Madni, ha portato a tre importanti brevetti, segnando l'inizio della sua "ascesa verso traguardi sempre più ambiziosi". Gli ha anche insegnato ad apprezzare la differenza tra "ciò che significa possedere conoscenze teoriche e commercializzare una tecnologia che possa aiutare gli altri", ha affermato.

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