Trang web của IEEE sử dụng cookie trên thiết bị của bạn để cung cấp cho bạn trải nghiệm người dùng tốt nhất. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn đồng ý với việc sử dụng các cookie này. Để tìm hiểu thêm, vui lòng đọc Chính sách bảo mật của chúng tôi.
Các chuyên gia hàng đầu về đo liều bức xạ tần số vô tuyến (RF) phân tích những khó khăn khi sử dụng 5G—và sự khác biệt giữa phơi nhiễm và liều lượng.
Kenneth R. Foster có nhiều thập kỷ kinh nghiệm nghiên cứu bức xạ tần số vô tuyến (RF) và tác động của nó lên các hệ thống sinh học. Giờ đây, ông đã đồng tác giả một khảo sát mới về chủ đề này với hai nhà nghiên cứu khác, Marvin Ziskin và Quirino Balzano. Cả ba người (đều là thành viên chính thức của IEEE) có tổng cộng hơn một thế kỷ kinh nghiệm về chủ đề này.
Cuộc khảo sát, được công bố trên Tạp chí Quốc tế về Nghiên cứu Môi trường và Sức khỏe Cộng đồng vào tháng Hai, đã xem xét 75 năm nghiên cứu về đánh giá và đo liều chiếu xạ tần số vô tuyến (RF). Trong đó, các đồng tác giả đã trình bày chi tiết về sự tiến bộ của lĩnh vực này và lý do tại sao họ coi đó là một câu chuyện thành công về mặt khoa học.
Tạp chí IEEE Spectrum đã trao đổi qua email với giáo sư danh dự Foster của Đại học Pennsylvania. Chúng tôi muốn tìm hiểu thêm về lý do tại sao các nghiên cứu đánh giá phơi nhiễm tần số vô tuyến lại thành công đến vậy, điều gì khiến việc đo liều lượng bức xạ tần số vô tuyến trở nên khó khăn, và tại sao những lo ngại của công chúng về sức khỏe và bức xạ không dây dường như không bao giờ biến mất.
Đối với những người chưa biết rõ sự khác biệt, vậy sự khác biệt giữa phơi nhiễm và liều lượng là gì?
Kenneth Foster: Trong bối cảnh an toàn tần số vô tuyến (RF), phơi nhiễm đề cập đến trường điện từ bên ngoài cơ thể, còn liều lượng đề cập đến năng lượng được hấp thụ trong mô cơ thể. Cả hai đều quan trọng đối với nhiều ứng dụng - ví dụ như y tế, sức khỏe nghề nghiệp và nghiên cứu an toàn thiết bị điện tử tiêu dùng.
"Để có cái nhìn tổng quan về các nghiên cứu về tác động sinh học của 5G, hãy xem bài báo của [Ken] Karipidis, trong đó kết luận rằng 'không có bằng chứng thuyết phục nào cho thấy trường điện từ tần số thấp trên 6 GHz, chẳng hạn như trường được sử dụng bởi mạng 5G, có hại cho sức khỏe con người.'" -- Kenneth R. Foster, Đại học Pennsylvania
Foster: Việc đo cường độ trường RF trong không gian tự do không phải là vấn đề. Vấn đề thực sự phát sinh trong một số trường hợp là sự biến động cao của mức độ phơi nhiễm RF. Ví dụ, nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu mức độ trường RF trong môi trường để giải quyết các vấn đề sức khỏe cộng đồng. Xét đến số lượng lớn các nguồn RF trong môi trường và sự suy giảm nhanh chóng của trường RF từ bất kỳ nguồn nào, đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Việc xác định chính xác mức độ phơi nhiễm cá nhân với trường RF là một thách thức thực sự, ít nhất là đối với một số ít nhà khoa học đang cố gắng thực hiện điều đó.
Khi ông và các đồng tác giả viết bài báo trên tạp chí IJERPH, mục tiêu của các ông có phải là chỉ ra những thành công và thách thức về liều lượng trong các nghiên cứu đánh giá phơi nhiễm không? Foster: Mục tiêu của chúng tôi là chỉ ra những tiến bộ đáng kể mà nghiên cứu đánh giá phơi nhiễm đã đạt được trong những năm qua, điều này đã làm sáng tỏ hơn rất nhiều về nghiên cứu các tác động sinh học của trường tần số vô tuyến và thúc đẩy những tiến bộ lớn trong công nghệ y tế.
Các thiết bị đo đạc trong những lĩnh vực này đã được cải thiện đến mức nào? Ví dụ, bạn có thể cho tôi biết những công cụ nào bạn có sẵn khi bắt đầu sự nghiệp so với những công cụ hiện có? Các thiết bị được cải tiến đóng góp như thế nào vào sự thành công của việc đánh giá mức độ phơi nhiễm?
Foster: Các thiết bị dùng để đo trường tần số vô tuyến (RF) trong nghiên cứu an toàn và sức khỏe nghề nghiệp ngày càng nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn. Ai mà ngờ được vài thập kỷ trước, các thiết bị đo hiện trường thương mại lại trở nên đủ mạnh mẽ để mang đến nơi làm việc, có khả năng đo trường RF đủ mạnh để gây nguy hiểm nghề nghiệp, nhưng vẫn đủ nhạy để đo trường yếu từ các ăng-ten ở xa? Đồng thời, xác định được phổ chính xác của tín hiệu để xác định nguồn gốc của nó?
Điều gì sẽ xảy ra khi công nghệ không dây chuyển sang các dải tần số mới — ví dụ, sóng milimét và terahertz cho mạng di động, hoặc 6 GHz cho Wi-Fi?
Foster: Một lần nữa, vấn đề nằm ở sự phức tạp của tình huống phơi nhiễm, chứ không phải ở thiết bị đo. Ví dụ, các trạm gốc di động 5G băng tần cao phát ra nhiều chùm tia di chuyển trong không gian. Điều này gây khó khăn trong việc định lượng mức độ phơi nhiễm của những người ở gần các trạm phát sóng để xác minh xem mức độ phơi nhiễm có an toàn hay không (vì hầu hết các trường hợp đều an toàn).
“Cá nhân tôi lo ngại hơn về tác động tiềm tàng của việc dành quá nhiều thời gian trước màn hình đối với sự phát triển của trẻ em và các vấn đề về quyền riêng tư.” – Kenneth R. Foster, Đại học Pennsylvania
Nếu việc đánh giá mức độ phơi nhiễm là một vấn đề đã được giải quyết, vậy điều gì khiến việc đo liều chính xác trở nên khó khăn đến vậy? Điều gì khiến việc đánh giá mức độ phơi nhiễm lại đơn giản hơn nhiều so với việc đo liều chính xác?
Foster: Việc đo liều bức xạ khó hơn việc đánh giá mức độ phơi nhiễm. Thông thường, bạn không thể đưa đầu dò tần số vô tuyến vào cơ thể người. Có nhiều lý do tại sao bạn cần thông tin này, chẳng hạn như trong các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt để điều trị ung thư, nơi mô phải được làm nóng đến mức độ được chỉ định chính xác. Nhiệt độ quá thấp sẽ không có lợi ích điều trị, quá cao sẽ gây bỏng cho bệnh nhân.
Bạn có thể cho tôi biết thêm về cách đo liều bức xạ hiện nay không? Nếu không thể đưa đầu dò vào cơ thể người, thì phương án thay thế tốt nhất là gì?
Foster: Việc sử dụng các máy đo RF kiểu cũ để đo trường trong không khí cho nhiều mục đích khác nhau là hoàn toàn ổn. Điều này tất nhiên là đúng đối với công tác an toàn lao động, nơi bạn cần đo trường tần số vô tuyến tác động lên cơ thể người lao động. Đối với liệu pháp tăng thân nhiệt lâm sàng, bạn vẫn có thể cần gắn các đầu dò nhiệt lên bệnh nhân, nhưng phương pháp đo liều lượng bằng máy tính đã cải thiện đáng kể độ chính xác của việc đo liều nhiệt và dẫn đến những tiến bộ quan trọng trong công nghệ. Đối với các nghiên cứu về tác động sinh học của RF (ví dụ, sử dụng ăng-ten đặt trên động vật), điều quan trọng là phải biết lượng năng lượng RF được hấp thụ trong cơ thể và nó đi đến đâu. Bạn không thể chỉ vẫy điện thoại trước mặt động vật như một nguồn phơi nhiễm (nhưng một số nhà nghiên cứu vẫn làm vậy). Đối với một số nghiên cứu lớn, chẳng hạn như nghiên cứu gần đây của Chương trình Độc chất học Quốc gia về phơi nhiễm suốt đời với năng lượng RF ở chuột, không có lựa chọn thay thế thực sự nào cho phương pháp đo liều lượng bằng máy tính.
Theo bạn, tại sao lại có nhiều lo ngại về bức xạ không dây đến mức mọi người phải đo mức độ bức xạ tại nhà?
Foster: Nhận thức rủi ro là một vấn đề phức tạp. Đặc điểm của bức xạ vô tuyến thường gây lo ngại. Bạn không thể nhìn thấy nó, không có mối liên hệ trực tiếp giữa việc tiếp xúc và các tác động khác nhau mà một số người lo lắng, mọi người có xu hướng nhầm lẫn năng lượng tần số vô tuyến (không ion hóa, nghĩa là các photon của nó quá yếu để phá vỡ các liên kết hóa học) với tia X ion hóa, v.v. Bức xạ (thực sự nguy hiểm). Một số người tin rằng họ "quá nhạy cảm" với bức xạ không dây, mặc dù các nhà khoa học đã không thể chứng minh được sự nhạy cảm này trong các nghiên cứu mù đôi và có đối chứng đúng cách. Một số người cảm thấy bị đe dọa bởi số lượng lớn các ăng-ten được sử dụng cho truyền thông không dây. Tài liệu khoa học chứa nhiều báo cáo liên quan đến sức khỏe với chất lượng khác nhau, qua đó người ta có thể tìm thấy những câu chuyện đáng sợ. Một số nhà khoa học tin rằng thực sự có thể có vấn đề về sức khỏe (mặc dù cơ quan y tế nhận thấy họ không mấy lo ngại nhưng cho rằng cần "nghiên cứu thêm"). Danh sách còn dài.
Việc đánh giá mức độ phơi nhiễm đóng một vai trò quan trọng trong vấn đề này. Người tiêu dùng có thể mua các máy dò tần số vô tuyến (RF) giá rẻ nhưng rất nhạy và kiểm tra các tín hiệu RF trong môi trường xung quanh, vốn rất đa dạng. Một số thiết bị này phát ra tiếng "tách" khi đo các xung tần số vô tuyến từ các thiết bị như điểm truy cập Wi-Fi, và sẽ phát ra âm thanh giống như máy đo phóng xạ Geiger trong lò phản ứng hạt nhân, khá đáng sợ. Một số máy đo RF cũng được bán để săn ma, nhưng đó là một ứng dụng khác.
Năm ngoái, Tạp chí Y khoa Anh đã đăng tải một bài viết kêu gọi tạm dừng triển khai 5G cho đến khi xác định được tính an toàn của công nghệ này. Ông nghĩ gì về những lời kêu gọi này? Ông có nghĩ rằng chúng sẽ giúp cung cấp thông tin cho bộ phận công chúng quan tâm đến tác động sức khỏe của việc tiếp xúc với sóng RF, hay sẽ gây thêm nhầm lẫn? Foster: Ông đang đề cập đến một bài viết quan điểm của [nhà dịch tễ học John] Frank, và tôi không đồng ý với hầu hết nội dung của nó. Hầu hết các cơ quan y tế đã xem xét khoa học chỉ đơn giản là kêu gọi nghiên cứu thêm, nhưng ít nhất một cơ quan — hội đồng y tế Hà Lan — đã kêu gọi tạm dừng triển khai 5G băng tần cao cho đến khi có thêm nghiên cứu về an toàn. Những khuyến nghị này chắc chắn sẽ thu hút sự chú ý của công chúng (mặc dù HCN cũng cho rằng khó có bất kỳ mối lo ngại nào về sức khỏe).
Trong bài viết của mình, Frank viết: "Những tiến bộ mới nổi bật trong các nghiên cứu thí nghiệm cho thấy tác động sinh học mang tính phá hoại của trường điện từ tần số vô tuyến (RF-EMF)."
Vấn đề nằm ở chỗ: có hàng ngàn nghiên cứu về tác động sinh học của sóng RF trong tài liệu khoa học. Các điểm cuối, mức độ liên quan đến sức khỏe, chất lượng nghiên cứu và mức độ phơi nhiễm rất khác nhau. Hầu hết các nghiên cứu đều báo cáo một số loại tác động, ở tất cả các tần số và tất cả các mức độ phơi nhiễm. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều có nguy cơ sai lệch đáng kể (đo liều lượng không đầy đủ, thiếu che giấu thông tin, cỡ mẫu nhỏ, v.v.) và nhiều nghiên cứu không nhất quán với nhau. "Điểm mạnh nghiên cứu mới nổi" không có nhiều ý nghĩa đối với tài liệu không rõ ràng này. Frank nên dựa vào sự giám sát chặt chẽ hơn từ các cơ quan y tế. Các cơ quan này đã liên tục không tìm thấy bằng chứng rõ ràng về tác động bất lợi của trường RF môi trường.
Frank phàn nàn về sự thiếu nhất quán trong các cuộc thảo luận công khai về "5G" - nhưng ông lại mắc chính sai lầm đó khi không đề cập đến các dải tần số khi nói về 5G. Trên thực tế, 5G băng tần thấp và băng tần trung hoạt động ở các tần số gần với các dải tần di động hiện tại và dường như không gây ra các vấn đề phơi nhiễm mới. 5G băng tần cao hoạt động ở các tần số thấp hơn một chút so với dải sóng milimet, bắt đầu từ 30 GHz. Có rất ít nghiên cứu được thực hiện về tác động sinh học trong dải tần số này, nhưng năng lượng hầu như không xuyên qua da, và các cơ quan y tế chưa đưa ra lo ngại nào về sự an toàn của nó ở mức độ phơi nhiễm thông thường.
Frank không nói rõ ông muốn thực hiện nghiên cứu gì trước khi triển khai "5G", dù ông ấy muốn nói gì đi nữa. [FCC] yêu cầu các đơn vị được cấp phép phải tuân thủ giới hạn phơi nhiễm của họ, tương tự như ở hầu hết các quốc gia khác. Chưa có tiền lệ nào cho việc đánh giá trực tiếp tác động sức khỏe của sóng RF đối với một công nghệ RF mới trước khi được phê duyệt, điều này có thể đòi hỏi một loạt các nghiên cứu không ngừng. Nếu các hạn chế của FCC không an toàn, chúng cần được thay đổi.
Để có đánh giá chi tiết về nghiên cứu tác động sinh học của 5G, hãy xem bài báo của [Ken] Karipidis, trong đó kết luận rằng "không có bằng chứng thuyết phục nào cho thấy trường điện từ tần số thấp trên 6 GHz, chẳng hạn như trường được sử dụng bởi mạng 5G, có hại cho sức khỏe con người. Bài đánh giá cũng kêu gọi cần có thêm nghiên cứu."
Các tài liệu khoa học đưa ra nhiều ý kiến trái chiều, nhưng cho đến nay, các cơ quan y tế vẫn chưa tìm thấy bằng chứng rõ ràng về nguy cơ gây hại cho sức khỏe từ trường tần số vô tuyến xung quanh. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, các tài liệu khoa học về tác động sinh học của sóng milimét còn tương đối ít, chỉ khoảng 100 nghiên cứu, và chất lượng cũng khác nhau.
Chính phủ kiếm được rất nhiều tiền từ việc bán phổ tần cho mạng 5G và nên đầu tư một phần vào nghiên cứu y tế chất lượng cao, đặc biệt là 5G băng tần cao. Cá nhân tôi quan tâm hơn đến tác động tiềm tàng của việc dành quá nhiều thời gian trước màn hình đối với sự phát triển của trẻ em và các vấn đề về quyền riêng tư.
Liệu có những phương pháp cải tiến nào cho công tác đo liều bức xạ không? Nếu có, đâu là những ví dụ thú vị hoặc triển vọng nhất?
Foster: Có lẽ bước tiến quan trọng nhất là trong lĩnh vực đo liều bức xạ bằng máy tính với sự ra đời của các phương pháp miền thời gian sai phân hữu hạn (FDTD) và các mô hình số của cơ thể dựa trên hình ảnh y tế độ phân giải cao. Điều này cho phép tính toán rất chính xác sự hấp thụ năng lượng tần số vô tuyến (RF) của cơ thể từ bất kỳ nguồn nào. Đo liều bức xạ bằng máy tính đã mang lại sức sống mới cho các liệu pháp y tế truyền thống, chẳng hạn như liệu pháp tăng thân nhiệt được sử dụng để điều trị ung thư, và đã dẫn đến sự phát triển của các hệ thống hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) được cải tiến và nhiều công nghệ y tế khác.
Michael Koziol là biên tập viên cộng tác tại IEEE Spectrum, phụ trách tất cả các lĩnh vực viễn thông. Ông tốt nghiệp Đại học Seattle với bằng Cử nhân Văn học Anh và Vật lý, và bằng Thạc sĩ Báo chí Khoa học tại Đại học New York.
Năm 1992, Asad M. Madni tiếp quản BEI Sensors and Controls, giám sát một dòng sản phẩm bao gồm nhiều loại cảm biến và thiết bị định vị quán tính, nhưng có lượng khách hàng nhỏ hơn—chủ yếu là ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và điện tử quốc phòng.
Chiến tranh Lạnh kết thúc và ngành công nghiệp quốc phòng Mỹ sụp đổ. Và hoạt động kinh doanh sẽ không phục hồi sớm. BEI cần nhanh chóng xác định và thu hút khách hàng mới.
Để có được những khách hàng này, công ty cần phải từ bỏ hệ thống cảm biến quán tính cơ khí hiện tại để chuyển sang công nghệ thạch anh mới chưa được kiểm chứng, thu nhỏ kích thước cảm biến thạch anh và chuyển đổi một nhà sản xuất đang sản xuất hàng chục nghìn cảm biến đắt tiền mỗi năm sang sản xuất hàng triệu cảm biến với chi phí thấp hơn.
Madni đã nỗ lực hết mình để biến điều đó thành hiện thực và đạt được thành công vượt xa mọi kỳ vọng với GyroChip. Cảm biến đo lường quán tính giá rẻ này là loại cảm biến đầu tiên được tích hợp vào ô tô, cho phép hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC) phát hiện hiện tượng trượt bánh và vận hành phanh để ngăn ngừa lật xe. Theo Cục An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia, khi ESC được lắp đặt trong tất cả các xe ô tô mới trong giai đoạn 5 năm từ 2011 đến 2015, các hệ thống này đã cứu sống 7.000 người chỉ riêng tại Hoa Kỳ.
Thiết bị này vẫn là trái tim của vô số máy bay thương mại và tư nhân, cũng như các hệ thống kiểm soát ổn định cho hệ thống dẫn đường tên lửa của Mỹ. Nó thậm chí còn được đưa lên sao Hỏa như một phần của tàu thám hiểm Pathfinder Sojourner.
Chức vụ hiện tại: Giáo sư thỉnh giảng danh dự tại UCLA; Cựu Chủ tịch, Giám đốc điều hành và Giám đốc công nghệ của BEI Technologies
Học vấn: Năm 1968, trường RCA College; Cử nhân Khoa học năm 1969 và Thạc sĩ Khoa học năm 1972, Đại học UCLA, cả hai đều chuyên ngành Kỹ thuật Điện; Tiến sĩ, Đại học California Coast, năm 1987.
Những người hùng: Nhìn chung, cha tôi đã dạy tôi cách học hỏi, cách làm người, và ý nghĩa của tình yêu thương, lòng trắc ẩn và sự đồng cảm; trong nghệ thuật, đó là Michelangelo; trong khoa học, đó là Albert Einstein; trong kỹ thuật, đó là Claude Shannon.
Thể loại nhạc yêu thích: Nhạc phương Tây: The Beatles, Rolling Stones, Elvis; nhạc phương Đông: Ghazal.
Các thành viên của tổ chức: Thành viên trọn đời của IEEE; Viện Hàn lâm Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ; Viện Hàn lâm Kỹ thuật Hoàng gia Anh; Viện Hàn lâm Kỹ thuật Canada.
Giải thưởng ý nghĩa nhất: Huy chương Danh dự IEEE: "Những đóng góp tiên phong trong việc phát triển và thương mại hóa các công nghệ cảm biến và hệ thống tiên tiến, và khả năng lãnh đạo nghiên cứu xuất sắc"; Cựu sinh viên tiêu biểu của UCLA năm 2004.
Ông Madni đã nhận được Huy chương Danh dự IEEE năm 2022 vì những đóng góp tiên phong trong lĩnh vực GyroChip, cùng với những đóng góp khác trong phát triển công nghệ và lãnh đạo nghiên cứu.
Kỹ thuật không phải là lựa chọn nghề nghiệp đầu tiên của Madni. Ông muốn trở thành một họa sĩ giỏi. Nhưng tình hình tài chính của gia đình ông ở Mumbai, Ấn Độ (lúc đó là Mumbai) vào những năm 1950 và 1960 đã khiến ông chuyển sang ngành kỹ thuật—đặc biệt là điện tử, nhờ sự quan tâm của ông đến những cải tiến mới nhất thể hiện trong các loại radio bán dẫn bỏ túi. Năm 1966, ông chuyển đến Hoa Kỳ để học điện tử tại trường Cao đẳng RCA ở thành phố New York, được thành lập vào đầu những năm 1900 để đào tạo các nhà điều hành và kỹ thuật viên vô tuyến.
"Tôi muốn trở thành một kỹ sư có thể phát minh ra mọi thứ," Madeney nói, "và làm những việc cuối cùng sẽ tác động đến con người. Bởi vì nếu tôi không thể tác động đến con người, tôi cảm thấy sự nghiệp của mình sẽ không trọn vẹn."
Madni vào học UCLA năm 1969 với bằng cử nhân kỹ thuật điện sau hai năm học chương trình Công nghệ Điện tử tại trường Cao đẳng RCA. Ông tiếp tục theo đuổi bằng thạc sĩ và tiến sĩ, sử dụng xử lý tín hiệu số và phản xạ miền tần số để phân tích các hệ thống viễn thông cho nghiên cứu luận án của mình. Trong thời gian học tập, ông cũng làm giảng viên tại Đại học Pacific State, làm quản lý kho hàng tại nhà bán lẻ David Orgell ở Beverly Hills và là kỹ sư thiết kế thiết bị ngoại vi máy tính tại Pertec.
Sau đó, vào năm 1975, vừa mới đính hôn và theo lời khuyên của một người bạn học cũ, ông đã nộp đơn xin việc vào bộ phận vi sóng của Systron Donner.
Madni bắt đầu thiết kế máy phân tích phổ đầu tiên trên thế giới với bộ nhớ kỹ thuật số tại Systron Donner. Ông chưa từng thực sự sử dụng máy phân tích phổ trước đây — chúng rất đắt vào thời điểm đó — nhưng ông hiểu lý thuyết đủ tốt để tự thuyết phục mình nhận công việc này. Sau đó, ông dành sáu tháng để thử nghiệm, tích lũy kinh nghiệm thực tế với thiết bị trước khi cố gắng thiết kế lại nó.
Dự án kéo dài hai năm và theo Madni, đã mang lại ba bằng sáng chế quan trọng, mở ra "con đường tiến tới những thành công lớn hơn". Ông cũng cho biết dự án đã giúp ông hiểu rõ sự khác biệt giữa "kiến thức lý thuyết và việc thương mại hóa công nghệ có thể giúp ích cho người khác".
Chúng tôi cũng có thể tùy chỉnh các linh kiện thụ động RF theo yêu cầu của bạn. Bạn có thể truy cập trang tùy chỉnh để cung cấp các thông số kỹ thuật cần thiết.
https://www.keenlion.com/customization/
Emali:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
Thời gian đăng bài: 18/04/2022
