«Guardiamo al di là del nostro orticello»
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«Guardiamo al di là del nostro orticello»

Il Prof. Dr. Leuthold è direttore dell’Istituto per le onde elettromagnetiche del Politecnico federale di Zurigo. Suona complicato? La sua spiegazione del 5G e degli effetti di questo nuovo standard di telefonia mobile sulla nostra società è invece molto semplice.

La ricerca è concentrata su un elemento del tutto invisibile. Come si sviluppa la passione per una cosa del genere?

Ho studiato fisica perché volevo capire il funzionamento della natura. Durante una lezione di fisica per principianti un professore ci ha messo di fronte a quattro equazioni matematiche, le cosiddette equazioni di Maxwell, che possono essere usate per rappresentare tutti i fenomeni riguardanti elettricità, magnetismo e onde elettromagnetiche. Il fatto che quattro equazioni siano sufficienti a descrivere i motori elettrici, la trasmissione di energia elettrica, la comunicazione mobile o la luce mi ha affascinato.

E oggi, dopo tanti anni di ricerca e insegnamento, capisce la natura?

Mettiamola così: a oggi la domanda su cosa sia la luce, ad esempio, in tutta onestà non trova ancora una risposta. Possiamo descrivere gli accadimenti con formule fisiche, ma con una catena di argomentazioni potrei anche mostrare addirittura a un fisico come, in fin dei conti, non abbia compreso appieno il fenomeno della luce. Ci sono cose di cui si può solo prendere atto.

Questo la irrita?

No, lo trovo affascinante.

Lasciando da parte la matematica, cosa sono le radiazioni elettromagnetiche?

Con radiazioni elettromagnetiche si intendono le onde che oscillano nelle più diverse gamme di frequenza. Trasportano un campo elettrico e magnetico e noi le percepiamo come fenomeni molto diversi. Tutti noi emettiamo onde elettromagnetiche: quando le mani si avvicinano, ad esempio, percepiamo il loro calore come radiazione elettromagnetica infrarossa. I raggi di luce visibili sono raggi elettromagnetici. Un motore elettrico funziona solo grazie alle onde elettromagnetiche. E anche l’intera tecnologia dei telefoni cellulari utilizza campi elettromagnetici.

Per quanto riguarda la telefonia mobile, come funziona, ad esempio, un’antenna che invia radiazioni elettromagnetiche al mio cellulare?

Questa immagine ci viene in aiuto: pensiamo a un laptop con un diodo luminoso, che lampeggia a intervalli di pochi secondi e ha il compito di indicare se l’apparecchio è pronto all’uso. Se il laptop è nel corridoio e io sono a letto con la porta leggermente aperta, di notte vedo come questa lucina continua ad accendersi. Un debole lampeggiare.

…che nel buio mi dà fastidio.

Esatto. Perché gli occhi, o il cellulare se vogliamo continuare a usare l’immagine, ha dei buoni sensori che rilevano la luce intermittente. Un’antenna per telefonia cellulare funziona così, inviando un impulso sotto forma di onda elettromagnetica. Questo impulso è debole quando finalmente raggiunge il ricevitore, che è a sua volta estremamente sensibile, in modo da poter captare le informazioni.

I nostri occhi non sono in grado di percepire le onde elettromagnetiche. Che aspetto avrebbe il mondo, se potessimo farlo?

Se i nostri occhi vedessero le onde dello spettro dei cellulari, il cielo ci apparirebbe del tutto diverso. Sarebbe sempre illuminato a giorno, perché l’universo è pieno di sorgenti radio elettromagnetiche. E naturalmente noteremmo ovunque anche questo lampeggiare discreto dei segnali di cellulari o antenne. In un mondo così le facciate di molte case sarebbero quasi trasparenti. Ecco perché i cellulari funzionano anche al chiuso in un appartamento: le onde riescono ad attraversare molte pareti nella gamma di frequenze della telefonia mobile.

Swisscom ha acquistato frequenze da 700 megahertz e 3,5 gigahertz. Quali sono i vantaggi di questi diversi blocchi di frequenze?

Alle frequenze più alte si possono trasmettere più informazioni, perché le onde oscillano più velocemente, con un aumento dell’efficienza. Qui si ritrovano altre gamme di frequenza non utilizzate. In queste condizioni però la propagazione peggiora. Ad esempio, le onde più alte penetrano meno bene negli involucri degli edifici, mentre a frequenze più basse hanno un’oscillazione più lenta, ma attraversano più facilmente le pareti.

Le nuove frequenze comportano la necessità di costruire nuove antenne di telefonia mobile ovunque?

5G è innanzitutto sinonimo di un’attività basata su un software e un hardware migliori. Lo standard non ha nulla a che vedere con la scelta delle frequenze. È un caso che il 5G venga lanciato adesso, insieme alle nuove frequenze messe all’asta. Ma iniziamo dal software. Il 5G, ad esempio, si serve di un protocollo migliore. Un protocollo di comunicazione organizza il modo in cui emittenti e riceventi comunicano tra loro. Il protocollo 5G fornisce connessioni molto più affidabili e veloci.

Inoltre, l’hardware 5G è stato migliorato, ad esempio in modo da riuscire a trasmettere una maggiore quantità di dati con segnali più deboli, naturalmente con l’impiego di nuovi dispositivi di trasmissione e ricezione. Ma torniamo alla questione del numero delle antenne, che va aumentato per una serie di ragioni diverse. Ad esempio, a causa del forte incremento del traffico dati. Per quanto efficiente possa essere la nuova tecnologia, i siti non hanno più grandi riserve.

Cosa rende migliore questo protocollo? O, per non diventare troppo tecnici, in che cosa è superiore lo standard 5G?

Facciamo qualche esempio: al giorno d’oggi, una telefonata con il 4G tramite WhatsApp si interrompe di continuo, perché il protocollo non organizza lo scambio di dati tra il cellulare e l’antenna con la massima efficienza, mentre il protocollo 5G dovrebbe ridurre le interruzioni. Con il 4G posso attivare 100 dispositivi contemporaneamente, ma senza trasmettere capacità molto elevate a un singolo apparecchio.

Il 5G è il primo ad avere questa caratteristica. Il 4G non consente nemmeno la comunicazione in tempo reale, mentre con il 5G al termine dell’ampliamento sarà possibile stabilire una connessione entro 1 millisecondo. Un altro aspetto interessante è che, in futuro, il 5G permetterà ai dispositivi di comunicare direttamente tra loro: il segnale non dovrà più passare attraverso un’antenna ed essere ritrasmesso, con un conseguente aumento della velocità e l’eliminazione del traffico dati non necessario.

Quindi il protocollo rende il 5G più efficiente del 4G?

Non solo il protocollo. Anche l’hardware ha prestazioni migliori. Il 5G si abbina ad antenne in grado di rilevare non solo gli stati di «on» e «off», ma anche altri valori di luminosità, ricavandone maggiori informazioni. Anche la ricezione di più dati a parità di prestazioni è un salto di efficienza, dovuto all’interazione di tutti i componenti.

Cosa c’è da dire sulle antenne adattive?

Con il 5G, un’antenna può inviare l’energia dove questa è necessaria. Finora le radiazioni dei cellulari e delle antenne di telefonia mobile vengono inviate in tutto lo spazio circostante, con un sistema inefficiente. Immaginate di essere in piedi davanti a me «a ore due», ovvero alla mia destra. Perché devo irradiare l’energia in tutte le direzioni, quando so esattamente dove vi trovate? È molto più efficiente convogliarla a ore due, risparmiandola in grande quantità.

C’è anche un altro vantaggio: con il 4G, un’antenna trasmette sempre a piena potenza, anche quando il ricevitore è vicino, mentre con il 5G la si potrebbe ridurre al livello necessario. E non è tutto: con il 5G, gli utenti in rete devono comunicare con l’antenna molto meno quando non usano il cellulare. Nei modelli più recenti questo dovrebbe portare a una maggiore durata della batteria a parità di utilizzo.

Naturalmente, l’efficienza è sempre benvenuta. Ma molti si chiedono cosa ci guadagnano.

Cerchiamo di guardare al di là del nostro orticello: non si tratta solo del telefono. Il 5G consente di alimentare dispositivi molto piccoli con sensori la cui batteria incorporata dura molto più a lungo.

Si parla di «internet delle cose» nonché dei sensori per la misurazione della purezza dell’aria o che semplificano la quotidianità.

Il nuovo protocollo e i nuovi apparecchi portano con sé molte applicazioni innovative. I malati di Alzheimer potrebbero indossare un braccialetto ultraleggero, alimentato da una batteria con l’autonomia di un anno, ed essere facilmente rintracciati, qualora non riescano più a trovare la strada di casa. Impieghi di questo tipo cambieranno la nostra vita.

Le aziende sono contente di non dover più collegare i sensori con i cavi nei loro siti di produzione.

Molte di loro potrebbero trarre benefici dal fatto di poter risparmiare sul cablaggio al momento di modificare i processi di produzione, limitandosi a installare il trasmettitore e il ricevitore ed effettuare la regolazione via software. Tuttavia, penso che nella pratica la gestione di grandi volumi di dati continuerà a richiedere la posa di linee fisiche per un periodo piuttosto lungo, semplicemente perché le capacità sono (ancora) limitate nelle comunicazioni mobili.

Signor Leuthold, lei vede molti vantaggi nel progresso tecnologico. Altri sono più scettici. Secondo lei, la società può sottrarsi a questo cambiamento?

Essenzialmente è possibile. Per tornare all’esempio del malato di Alzheimer: naturalmente possiamo rifiutare l’impiego di questa applicazione, ma allora la società deve garantire a queste persone l’accesso a case di riposo e cure adeguate in uno stadio precoce della malattia, mettendo a disposizione un maggior numero di strutture. In alternativa, potremmo utilizzare la tecnologia per consentire a queste persone di vivere autonomamente il più a lungo possibile. Questa decisione non spetta a me.

Alcune persone non vogliono aggiungere altra tecnologia alla loro vita. Non si ha nemmeno il tempo di abituarsi ai dispositivi in uso, che già ne arrivano dei nuovi. Perché non rimaniamo al 4G, cercando di sfruttarlo al meglio?

Nessuno ci obbliga a fare nulla. Vent’anni fa, la metà dei miei colleghi diceva: «Non avrò mai un cellulare!» Oggi, tornando con la memoria a quel tempo, ripenso all’incubo di organizzare un viaggio. Per qualsiasi spostamento era necessario un biglietto cartaceo, da comprare o stampare. Se ci si era messi d’accordo con qualcuno e qualcosa andava storto, non c’era modo di ritrovarsi. Oggi è molto più facile. Prima si doveva pianificare ogni incontro con la massima precisione.

Con il vantaggio di essere meglio organizzati…

E sì, anche più disciplinati. Per tornare alla domanda: non siamo davvero obbligati a fare niente. Dobbiamo semplicemente chiederci in che tipo di società vogliamo vivere, o se non vogliamo beneficiare del progresso tecnologico. Naturalmente vedo anche le molte sfide, come la dipendenza da cellulare o i crimini commessi attraverso internet. Questo è un problema che dobbiamo imparare ad affrontare e la società deve trovare una risposta.

I rischi informatici sono reali,

con o senza 5G. Noi utenti vogliamo sempre usare tutto, tutto deve essere automatizzato. L’uso indiscriminato di qualsiasi applicazione rappresenta un problema. E anche la pretesa che tutto sia gratuito. Ma la sicurezza è costosa e ingombrante e la sua tutela è nelle mani di ogni singolo individuo.

Che cos’è che non vediamo l’ora di fare?

La cosa interessante è sempre quella che non esiste ancora. Ripensiamo ai tempi in cui Google non esisteva. Il presente ci offre un’enormità di opzioni e in molti settori siamo solo all’inizio. Prendiamo l’elettrificazione dei trasporti, le possibilità di ricavare l’elettricità solo da fonti rinnovabili, di installare sensori elettronici nelle auto per ridurre il numero di incidenti: sono queste le cose che voglio vedere. Il calo costante degli incidenti registrato dalle statistiche degli ultimi anni è solo in parte dovuto a leggi più severe. Un’auto moderna riconosce i pedoni e mantiene automaticamente la distanza. Queste tecnologie ci aiutano

e non vedono l’ora di avere più intelligenza.

Sì. Oggi, un sensore al polso può aiutarci a scoprire un problema cardiaco. Anche in questo settore assisteremo a sviluppi enormi. E tutti questi dispositivi devono comunicare tra loro. Possiamo bloccare tutto e dire: non ne ho bisogno né oggi né domani…La vita va comunque avanti. Si può anche rifiutare il vaccino per l’influenza invernale o per il nuovo coronavirus. Rispetto chi non vuole ricorrere alla medicina moderna o alla tecnologia della telefonia mobile. Ma non è ciò che voglio io.

Da studente che ha sentito parlare delle quattro equazioni della lezione, si sarebbe aspettato un tale sviluppo?

Vent’anni fa la fisica non avrebbe ritenuto possibili le capacità che abbiamo oggi, il modo odierno di comunicare. Ed è stato anche dimostrato che non è possibile (ride). Il corso della storia è avvincente perché, ogni volta che si stabilisce un punto fermo, arriva qualcuno che trova un’altra strada. E funziona.


Pronti. Con fatti e conoscenze sul 5G.

Con l’introduzione del 5G, i possibili rischi per la salute della rete mobile sono sulla bocca di tutti. Questa rete mobile è davvero dannosa? E come opera preventivamente Swisscom per tutelarci?

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