Исследователи разработали детектор радиации по прототипу “Тетриса”
Вдохновленные фигурами тетрамино из классической видеоигры “Тетрис”, исследователи из Массачусетского технологического института в США разработали простой детектор радиации, который может безопасно и эффективно отслеживать радиоактивные источники. Устройство использует алгоритм машинного обучения для обработки данных, что позволяет ему создавать точные карты источников.
В обычном детекторе карты излучения создаются путем мониторинга распределения интенсивности по массиву пикселей детектора размером 10×10. Основным недостатком является то, что радиация может попадать на детектор с разных направлений и расстояний, что затрудняет извлечение полезной информации об источнике излучения. Обычно для этого на пиксели накладывают поглощающую маску, которая предоставляет некоторую информацию о направлении, и проводят обширную обработку данных.
Для исследователей из Массачусетского технологического института первым шагом к уменьшению сложности этого процесса была минимизация избыточной информации, собранной несколькими пикселями в массиве. Для этого они используют небольшие свинцовые прокладки между пикселями, чтобы повысить контрастность и гарантировать, что каждый детектор получает четкую информацию, даже если радиоактивный источник находится на большом расстоянии.
Следующим шагом они разработали алгоритмы машинного обучения для получения более точной информации о направлении входного излучения и расстоянии от детектора до источника. Вдохновение для последнего этапа разработки пришло из маловероятного источника. В игре “Тетрис” игроки встречаются с семью уникальными тетрамино, которые представляют все возможные способы сочетания четырех квадратов для создания фигур. Используя эти фигуры для создания массивов пикселей детектора, исследователи предсказали, что они смогут достичь такого же уровня точности, как и детекторы с гораздо большими квадратными массивами.
Чтобы продемонстрировать это, команда разработала серию четырехпиксельных детекторов радиации, в которых пиксели расположены в форме тетрамино. Для построения радиационных карт эти массивы перемещались по кругу вокруг исследуемых радиоактивных источников. Это позволило алгоритмам детектора распознавать точную информацию о положении и направлении источника на основе подсчетов, полученных четырьмя пикселями.
Особого внимания заслуживает успешное проведение полевых испытаний в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Даже при отсутствии точного местонахождения источника алгоритм машинного обучения смог эффективно локализовать его в реальных экспериментальных данных.
Новый подход к разработке детектора и обработки данных может быть полезным для обнаружения радиации, а успешные полевые испытания подчеркивают реальную применимость подхода, способствуя повышению безопасности и эффективности радиационного мониторинга.
Исследователи надеются, что такой тип детектора может быть внедрен для мониторинга ядерных реакторов, переработки радиоактивных материалов и безопасного хранения вредных радиоактивных отходов.
По информации Physics World