新聞－無線安全隱患掩蓋了射頻研究的勝利

IEEE 網站會在您的裝置上放置 Cookie，以便為您提供最佳使用者體驗。使用我們的網站即表示您同意放置這些 Cookie。要了解更多信息，請閱讀我們的隱私權政策。

射頻劑量學領域的頂尖專家深入剖析了5G帶來的弊端——以及暴露和劑量之間的差異。

肯尼斯·R·福斯特在研究射頻輻射及其對生物系統的影響方面擁有數十年的經驗。現在，他與另外兩位研究人員馬文·齊斯金和奎裡諾·巴爾扎諾共同撰寫了一篇關於該主題的新綜述。他們三人（都是IEEE終身會士）在該領域的研究經驗加起來超過一個世紀。
這項於2月發表在《國際環境研究與公共衛生雜誌》上的調查回顧了過去75年來射頻暴露評估和劑量測定的研究。在調查中，共同作者詳細介紹了該領域的進展，以及他們為何認為這是一個科學上的成功案例。
IEEE Spectrum 透過電子郵件採訪了賓州大學榮譽退休教授福斯特。我們想進一步了解為什麼射頻暴露評估研究如此成功，為何射頻劑量測定如此困難，以及為什麼大眾對健康和無線輻射的擔憂似乎從未消失。
對於不熟悉兩者差異的人來說，暴露量和劑量之間有什麼區別？

肯尼斯‧福斯特：在射頻安全領域，暴露指的是體外的射頻場，劑量指的是人體組織吸收的能量。兩者對於許多應用都很重要——例如，醫療、職業健康和消費性電子產品安全研究。
「關於5G生物效應的研究綜述，請參閱[Ken] Karipidis的文章，該文章發現『沒有確鑿證據表明6GHz以上的低強度射頻場（例如5G網路使用的射頻場）對人體健康有害。』」—賓州大學 Kenneth R. Foster
福斯特：在自由空間中測量射頻場並不難。真正的問題在於某些情況下射頻暴露量的高度變異性。例如，許多科學家正在研究環境中的射頻場水平，以解決公眾健康問題。考慮到環境中射頻源的數量眾多，以及任何射頻源產生的射頻場都會迅速衰減，這並非易事。準確表徵個別射頻場暴露量是一項真正的挑戰，至少對於少數嘗試這樣做的科學家而言是如此。

當您和您的合作者撰寫 IJERPH 文章時，您的目標是否是指出暴露評估研究的成功之處和劑量學挑戰？福斯特：我們的目標是指出暴露評估研究多年來取得的顯著進展，這些進展極大地增進了對射頻場生物效應的研究，並推動了醫療技術的重大進步。
這些領域的儀器設備改良了多少？例如，您能否告訴我，在您職涯初期，您有哪些可用的工具？與現在相比，這些工具又有哪些不同？改良後的儀器設備如何促進暴露評估的成功？
福斯特：用於健康和安全研究中測量射頻場的儀器正變得越來越小巧、功能越來越強大。幾十年前，誰能想到商用現場測量儀器會變得如此堅固耐用，可以帶到工作場所，既能測量足以造成職業危害的強射頻場，又能靈敏地測量來自遠距離天線的微弱場？同時，還能確定訊號的精確頻譜以辨識其來源？
當無線技術進入新的頻段時會發生什麼？例如，蜂窩網路進入毫米波和太赫茲波頻段，Wi-Fi 進入 6 GHz 頻段？
福斯特：再次強調，問題在於暴露情況的複雜性，而不是儀器本身。例如，高頻段 5G 蜂窩基地台會發射多束在空間中傳播的波束。這使得量化基地台附近人群的暴露量變得困難，從而難以驗證暴露是否安全（而實際上幾乎總是安全的）。
「我個人更擔心過多的螢幕時間可能對兒童發展和隱私造成的影響。」—肯尼斯·R·福斯特，賓州大學

如果暴露評估是一個已解決的問題，那麼為什麼精確劑量測定如此困難？為什麼前者比後者簡單得多？
福斯特：劑量測定比暴露評估更具挑戰性。通常情況下，你不能將射頻探頭插入人體。有很多原因可能需要這些資訊，例如在癌症治療中的熱療中，組織必須加熱到精確指定的溫度。加熱不足沒有治療效果，加熱過度則會灼傷患者。
能詳細介紹一下目前的劑量測定如何進行嗎？如果無法將探針插入人體，那麼次優方案是什麼？
福斯特：使用傳統的射頻測量儀測量空氣中的射頻場在許多方面都是可以的。例如，在職業安全工作中，需要測量工人身上產生的射頻場。對於臨床高溫治療，可能仍然需要給患者佩戴熱探針，但計算劑量學極大地提高了熱劑量測量的精度，並推動了該技術的重要進步。對於射頻生物效應的研究（例如，使用放置在動物身上的天線），了解人體吸收了多少射頻能量以及能量的分佈至關重要。你不能簡單地把手機放在動物面前揮舞作為輻射源（但有些研究人員確實這麼做）。對於一些大型研究，例如最近美國國家毒理學計劃開展的關於大鼠終生射頻能量暴露的研究，計算劑量學是目前唯一可行的替代方案。
你認為為什麼人們對無線輻射如此擔憂，以至於在家中測量輻射水平？

福斯特：風險認知是一個複雜的問題。無線電輻射的特性常常令人擔憂。它肉眼不可見，暴露與某些人所擔心的各種影響之間沒有直接聯繫，人們往往會將射頻能量（非電離輻射，意味著其光子太弱，無法破壞化學鍵）與電離X射線等輻射（非常危險）混淆。有些人認為自己對無線輻射“過度敏感”，儘管科學家在適當的盲法和對照研究中未能證實這種敏感性。有些人對無線通訊中無所不在的天線感到威脅。科學文獻中包含許多品質參差不齊的健康相關報告，從中可以找到一些聳人聽聞的故事。一些科學家認為可能確實存在健康問題（儘管衛生機構認為他們並不十分擔憂，但表示需要「更多研究」）。諸如此類的問題還有很多。

暴露評估在其中發揮作用。消費者可以購買價格低廉但靈敏度極高的射頻探測器，用於檢測周圍環境中的射頻訊號，而這樣的環境非常廣泛。有些設備在測量來自Wi-Fi接入點等設備的射頻脈衝時會發出“咔噠”聲，聽起來就像核反應器裡的蓋革計數器，令人毛骨悚然。一些射頻測量儀也被用於捉鬼，但這屬於另一種應用。
去年，《英國醫學雜誌》發表文章，呼籲在確定5G技術的安全性之前暫停部署。您如何看待這些呼籲？您認為這些呼籲有助於大眾了解射頻輻射對健康的影響，還是會造成更多困惑？福斯特：您指的是流行病學家約翰‧弗蘭克的一篇評論文章，我並不完全同意其中的大部分觀點。大多數審查過相關科學研究的衛生機構只是呼籲進行更多研究，但至少有一個機構——荷蘭衛生委員會——呼籲暫停高頻段5G的部署，直到完成更多安全研究。這些建議肯定會引起公眾的關注（儘管HCN也認為不太可能存在任何健康問題）。
弗蘭克在他的文章中寫道：“實驗室研究的新興優勢表明，射頻電磁場對生物體具有破壞性影響。”

問題就在這裡：文獻中存在數以千計的射頻生物效應研究。研究終點、與健康的相關性、研究品質和暴露程度差異很大。大多數研究報告稱，在所有頻率和所有暴露水平下都存在某種效應。然而，大多數研究存在顯著的偏倚風險（劑量測定不足、缺乏盲法、樣本量小等），且許多研究結果相互矛盾。「新興研究優勢」對於這些晦澀難懂的文獻來說意義不大。弗蘭克應該依靠衛生機構更嚴格的審查。這些機構一直未能找到環境射頻場產生不良影響的明確證據。
弗蘭克抱怨公開討論「5G」時缺乏一致性——但他自己也犯了同樣的錯誤，在提及5G時沒有提到頻段。事實上，低頻段和中頻段5G的工作頻率接近現有蜂窩網路頻段，似乎不會帶來新的輻射暴露問題。高頻段5G的工作頻率略低於毫米波範圍，起始頻率為30 GHz。雖然針對該頻段生物效應的研究較少，但其能量幾乎無法穿透皮膚，衛生機構也未對常見暴露水平下的安全性提出擔憂。
弗蘭克沒有具體說明在推出“5G”（無論他指的是什麼）之前他想做哪些研究。美國聯邦通訊委員會（FCC）要求許可證持有者遵守其輻射暴露限值，這些限值與其他大多數國家的規定類似。目前尚無先例要求在批准一項新的射頻技術之前，對其健康影響進行直接評估，這可能需要進行一系列無休止的研究。如果FCC的限制措施不安全，就應該修改。

關於 5G 生物效應研究的詳細綜述，請參閱 [Ken] Karipidis 的文章，該文章發現「沒有確鑿證據表明 6 GHz 以上的低強度射頻場（例如 5G 網路使用的射頻場）對人體健康有害」。該綜述也呼籲開展更多研究。
科學文獻結論不一，但迄今為止，衛生機構尚未發現環境射頻場對健康構成明確危害的證據。不過可以肯定的是，關於毫米波生物效應的科學文獻相對較少，僅有約100項研究，且品質參差不齊。
政府透過出售5G通訊頻譜賺取了大量資金，應該將其中一部分投資於高品質的健康研究，特別是高頻段5G研究。就我個人而言，我更擔心過多的螢幕時間可能對兒童發展和隱私問題造成的影響。
劑量測定工作是否有改良的方法？如果有，最有趣或最有前景的例子有哪些？

福斯特：計算劑量學領域的主要進展可能在於引入了時域有限差分法（FDTD）和基於高解析度醫學影像的人體數值模型。這使得我們可以非常精確地計算人體對任何來源射頻能量的吸收。計算劑量學為一些成熟的醫療療法注入了新的活力，例如用於治療癌症的熱療，並促進了改進型磁振造影系統和許多其他醫療技術的發展。
Michael Koziol 是 IEEE Spectrum 的副主編，負責通報電信領域的各個面向。他畢業於西雅圖大學，獲得英語和物理學學士學位，並在紐約大學獲得科學新聞學碩士學位。
1992 年，阿薩德·M·馬德尼接管了 BEI 感測器和控制公司，負責管理包括各種感測器和慣性導航設備在內的產品線，但客戶群較小，主要針對航空航太和國防電子產業。

冷戰結束，美國國防工業崩潰，短期內難以復甦。北海集團需要迅速尋找並吸引新客戶。
要獲得這些客戶，就需要放棄公司現有的機械慣性感測器系統，轉而採用未經驗證的新型石英技術，將石英感測器小型化，並將一家每年生產數萬個昂貴感測器的製造商轉變為每年生產數百萬個更便宜感測器的製造商。
馬德尼為實現這一目標付出了巨大的努力，最終為陀螺儀晶片取得了遠超預期的成功。這種價格低廉的慣性測量感測器是首款整合到汽車中的同類產品，它使電子穩定控制系統（ESC）能夠檢測車輪打滑並啟動煞車以防止翻車。根據美國國家公路交通安全管理局統計，在2011年至2015年的五年間，所有新車都安裝了ESC系統，光在美國就挽救了7,000人的生命。
該設備仍然是無數商用和私人飛機的核心部件，也是美國飛彈導引系統的穩定性控制系統的核心部件。它甚至作為“探路者號”火星車的一部分前往了火星。
現任職務：加州大學洛杉磯分校傑出兼任教授；BEI Technologies公司前總裁、執行長兼技術長

教育背景：1968年畢業於RCA學院；1969年和1972年分別獲得加州大學洛杉磯分校電機工程學士學位和碩士學位；1987年獲得加州海岸大學博士學位。
英雄：總的來說，我的父親教會了我如何學習，如何為人，以及愛、同情和共情的意義；在藝術方面，是米開朗基羅；在科學方面，是阿爾伯特·愛因斯坦；在工程方面，是克勞德·香農。
最喜歡的音樂：西方音樂方面，披頭四、滾石、貓王；東方音樂方面，加札勒。
組織成員：IEEE終身會士；美國國家工程院院士；英國皇家工程院院士；加拿大工程院院士
最有意義的獎項：IEEE榮譽獎章：「在創新感測和系統技術的開發和商業化方面做出的開創性貢獻，以及傑出的研究領導力」；2004年加州大學洛杉磯分校年度傑出校友
Madni 因開創了 GyroChip 技術，以及在技術開發和研究領導方面的其他貢獻，榮獲 2022 年 IEEE 榮譽獎章。
工程學並非馬德尼最初的職業選擇。他原本想成為優秀的畫家。但20世紀五、六十年代，他家在印度孟買（當時的孟買）的經濟狀況迫使他轉向工程學——尤其是電子學，這得益於他對袖珍晶體管收音機所體現的最新創新技術的濃厚興趣。 1966年，他移居美國，在紐約市的RCA學院學習電子學。這所學院成立於20世紀初，旨在培訓無線電操作員和技術人員。
“我想成為一名能夠發明創造的工程師，”馬德尼說，“做一些最終會影響人類的事情。因為如果我不能影響人類，我覺得我的職業生涯就沒有意義。”

馬德尼於 1969 年進入加州大學洛杉磯分校，獲得電機工程學士學位。在此之前，他曾在 RCA 學院學習電子技術兩年。之後，他繼續攻讀碩士和博士學位，其博士論文研究方向為電信系統分析，運用了數位訊號處理和頻域反射測量技術。在學習期間，他還曾在太平洋州立大學擔任講師，在比佛利山莊零售商 David Orgell 從事庫存管理工作，並在 Pertec 公司擔任電腦週邊設備設計工程師。
1975 年，他剛訂婚，並在一位前同學的堅持下，申請了 Systron Donner 公司微波部門的工作。
馬德尼在Systron Donner公司開始設計世界上第一台有數位儲存的頻譜分析儀。他之前從未實際使用過頻譜分析儀——當時這種儀器非常昂貴——但他對相關理論足夠了解，足以說服自己接受這份工作。之後，他花了六個月的時間進行測試，累積儀器的實際操作經驗，然後才開始嘗試重新設計它。
這個計畫歷時兩年，據馬德尼說，最終獲得了三項重要專利，開啟了他「邁向更大成就」的旅程。他也表示，這個計畫讓他深刻體會到「擁有理論知識和將技術商業化以幫助他人之間的差異」。