Ερευνητική ομάδα του ΜΙΤ, αντλώντας έμπνευση από το διάσημο κλασικό βιντεοπαιχνίδι Tetris, κατάφεραν να κατασκευάσουν έναν απλό ανιχνευτή ακτινοβολίας, ο οποίος εντοπίζει με ασφαλή και αποδοτικό τρόπο ραδιενεργές πηγές.
Η ομάδα της Mingda Li (υπεύθυνη για το project) αναφέρει πως η συσκευή χρησιμοποιεί αλγορίθμους μηχανικής μάθησης για να επεξεργάζεται τα δεδομένα και να χαρτογραφεί τις ακτινοβολούσες πηγές χρησιμοποιώντας μόνο τέσσερα pixel του ανιχνευτή (εικονοστοιχεία ή pixel: μονάδα μέτρησης των γραφικών. Αν φανταστώ μια εικόνα στον υπολογιστή σαν ψηφιδωτό, κάθε ψηφίδα αποτελεί ένα pixel).
Σε χώρους όπου χρησιμοποιούνται επιταχυντές ή άλλες διατάξεις με ραδιενεργά υλικά, υπάρχει πάντα ο κίνδυνος διαρροής ακτινοβολίας προς το περιβάλλον. Οι υπεύθυνοι για την ασφάλεια του προσωπικού θα πρέπει να έχουν την δυνατότητα να χαρτογραφούν εγκαίρως τις πηγές που χρησιμοποιούνται στον χώρο εργασίας και να εντοπίζουν την διαρροή.
Σε πρώτη ματιά, η Li εξηγεί πως πολλές φορές για να επιβεβαιώσουμε την προέλευση ακτινοβολίας από μια πηγή, χρειάζεται να πλησιάσουμε αρκετά κοντά σε αυτή. Ωστόσο καθώς πλησιάζουμε τη πηγή, αυξάνεται ο κίνδυνος έκθεσης. Στόχος των ανθρώπων που καταγράφουν την ακτινοβολία είναι η όσο το δυνατόν μικρότερη έκθεση ως προς αυτήν.
Ακριβό και πολύπλοκο στη κατασκευή
Επειδή η ακτινοβολία που διαδίδεται στο χώρο μπορεί να αλληλοεπιδράσει με τα αντικείμενα και τις συσκευές που υπάρχουν εκεί, γίνεται συχνά αρκετά πολύπλοκο και ακριβό (ως προς τη κατασκευή), να εντοπίσουμε την ακτινοβολία από ασφαλή απόσταση.
Σε έναν τυπικό ανιχνευτή, οι χάρτες κατανομής της ακτινοβολίας στο χώρο κατασκευάζονται, παρατηρώντας τα μοτίβα της έντασης που καταγράφεται σε μια συστοιχία pixel του ανιχνευτή διαστάσεων 10 ×10 (10cm × 10cm).
Η μεγαλύτερη δυσκολία είναι πως η ακτινοβολία μπορεί να προσεγγίζει τον ανιχνευτή από διαφορετικές κατευθύνσεις, καθιστώντας δύσκολη την εξαγωγή πληροφοριών για τη προέλευση της ακτινοβολίας και το λόγο εκπομπής της.
Για να διαπιστώσουν από πού προέρχεται η ακτινοβολία, οι ερευνητές χρησιμοποιούν ορισμένα «φίλτρα» τα οποία απομονώνουν κάθε φορά κάποια pixel του ανιχνευτή ώστε να μπορέσουν να εντοπίσουν τη πηγή και τη διεύθυνση διάδοσης.
Η τεχνητή νοημοσύνη ως λύση
Η ομάδα της Li για να λύσει τα παραπάνω προβλήματα χρησιμοποίησε αλγορίθμους μηχανικής μάθησης οι οποίοι καθιστούν δυνατή την εξαγωγή περισσότερων και ποιοτικότερων δεδομένων.
Επιπλέον με τη δημιουργία μιας σειράς ανιχνευτών με συστοιχίες τεσσάρων pixel, σε σχήματα όπως τα tetromino (τα «τετραγωνάκια» του Tetris), ανακάλυψαν πως μπορούν να επιτύχουν την ίδια ακρίβεια με εκείνη που διέθεταν ανιχνευτές μεγαλύτερων σειρών pixel (σε αριθμό).
Οι ερευνητές έθεσαν υπό δοκιμή τους αλγορίθμους και τους Tetris – ανιχνευτές τους στο εργαστήριο Lawrence Berkeley. Οι ανιχνευτές, περιφερόμενοι κυκλικά γύρω από εξεταζόμενες ραδιενεργές πηγές, κατασκεύασαν χάρτες προέλευσης ακτινοβολίας που προέβλεπαν με μεγάλη ακρίβεια τη θέση της πηγής αλλά και τη κατεύθυνση ως προς την οποία μετέφερε την ακτινοβολία. Η έρευνα τους δημοσιεύτηκε μάλιστα στο περιοδικό Nature.
Οι ερευνητές μέσα από τις επιτυχείς μετρήσεις που εξήγαγαν, αισιοδοξούν πως η συσκευή τους θα μπορέσει στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί σε καθημερινή βάση, στα εργαστήρια, για μετρήσεις ακτινοβολίας. Καθιστώντας έτσι τη καθημερινότητα των ερευνητών πιο ασφαλή.
