Kwadratowe piksele jako detektor promieniowania? Nie, ten wynalazek nie pochodzi z Fallout Tetris DLC, ale od sprytnych umysłów z MIT
Większość ludzi zna klasyczną grę Tetris i jej charakterystyczne pikselowe klocki. Teraz gra zainspirowała nawet naukę. Z pomocą kształtów zTetrisiKImogą teraz lokalizować promienie gamma na mniejszą skalę.
Dlatego ten temat jest ważny: Kiedy mamy do czynienia z materiałem radioaktywnym, na przykład do monitorowania elektrowni jądrowych, potrzebujemy urządzeń pomiarowych, które chronią nas, ludzi. W razie wypadków takich jak w Fukushimie muszą one szybko i precyzyjnie lokalizować źródła zagrożenia. Problem:
- Istniejące precyzyjne detektory są bardzo duże (stacjonarne) i drogie
- Małe detektory, takie jak liczniki Geigera, są często nieprecyzyjne i często zbliżają służby ratunkowe do promieniowania
To nowość: Naukowcy stworzyli podstawę obliczeniową dla opracowania bardzo prostych, usprawnionych wersji matryc czujników promieniowania, które mogą dokładnie określić kierunek rozproszonego źródła promieniowania.
Szczegóły:TheMIT(Massachusetts Institute of Technology) poinformował o badaniach naukowców wstudykomunikacie prasowym. Naukowcy opracowali detektor promieniowania, który powinien przewyższać istniejące urządzenia:
- Powinien być bardziej mobilny bez utraty precyzji
- Cel: Niedrogi i mały system do mapowania promieniowania
- Inspiracja: Badacze z MIT jako źródło swojego pomysłu podali znane z gry Tetris kwadratowe kształty pikseli.
Warto zobaczyć:Tych z Was, którzy nie znają Tetrisa, zachęcamy do zapoznania się z tym wpisem na Twitterze. W styczniu 2024 roku 13-latek pobił rekord świata i najwyższy poziom, jaki kiedykolwiek osiągnął, 157:
13-letni Willis Gibson aka Blue Scuti został pierwszą zarejestrowaną osobą, która pokonała Tetrisa, powodując zawieszenie gry po osiągnięciu poziomu 157 pic.twitter.com/uRt3KOasTh
– Jake Lucky (@JakeSucky) January 4, 2024
Tetris jako wybawiciel w potrzebie
Why Tetris of all things? There’s a bit of background to this. Aby wykryć promieniowanie, detektory zawsze wymagają materiałów półprzewodnikowych, takich jak tellurek kadmu i cynku.
Jak to działa: Promieniowanie przenika przez materiał i urządzenie może je wykryć – ale kierunek jest nadal niepewny. Aby dowiedzieć się jak najdokładniej, skąd pochodzi promieniowanie, urządzenie potrzebuje siatki detektorów składającej się z kilku tak zwanychpikseli (tj. pojedynczych detektorów):
- Dla istniejących urządzeń:100 pikseli w układzie 10 x 10
- Algorytm rozpoznaje promieniowanie docierające z różnymi prędkościami do różnych pikseli.
- Po obliczeniach można zinterpretować kierunek
Wady:Typowe matryce detektorów są duże (10 x 10) i, według komunikatu MIT, drogie.
Intrygujące odkrycie:Naukowcy odkryli, że detektory z4 pikselami(tj. 2×2) wkształcie Tetrominosą wystarczające, aby dorównać dokładnością dużym i drogim urządzeniom.
Tetrominoes: Są to klasyczne elementy Tetrisa, z których każdy składa się z4 kwadratów tego samego rozmiaruprzylegających do siebie bokami.
Naukowcy odkryli, że spośród wszystkich kształtów (na przykład kwadratu, litery S, J lub T) kształt S mógł najlepiej określić kierunek źródła promienia z dokładnością do 1 stopnia. Jeden z autorów, profesor MIT Mingda Li, mówi w komunikacie:
Podejście to zostało dosłownie zainspirowane grą Tetris.
Warto obejrzeć:Apple TV stworzyło film o historii Tetrisa. Tutaj można obejrzeć zwiastun o kulisach powstania kultowej gry:
Geniusz dzięki sztucznej inteligencji: Klucz do tego odchudzonego układu pikseli leży w wspomaganej komputerowo rekonstrukcjikąta padania promieni. Sztuczna inteligencja (AI) pomaga określić to tak precyzyjnie, jak to tylko możliwe.
Czy stare detektory nie byłyby wystarczające?
W przeciwieństwie do istniejących detektorów, kształt Tetrisoferuje kilka zalet:
- Mniejszy detektor oznacza niższe koszty rozwoju
- Mniej elementów detektora wykonanych z tellurku kadmu i cynku = niższe koszty jednostkowe
- Mniejszy oznacza bardziej mobilną aplikację – co ma ogromne znaczenie w przypadku katastrofy
- NEW: Zamiast jednego źródła promieniowania, urządzenie może wykrywać kilka źródeł jednocześnie
Mapowanie promieniowania ma ogromne znaczenie dla przemysłu jądrowego, ponieważ może pomóc szybko zlokalizować źródła promieniowania i zapewnić wszystkim bezpieczeństwo.
Źródło: Współautor badania Benoit Forget, profesor inżynierii jądrowej MIT
Dalsze zastosowania:Urządzenie nie tylko wydaje się być w stanie precyzyjnie wykrywać promieniowanie radioaktywne. Współautor Lin-Wen Hu, starszy naukowiec w MIT Nuclear Reactor Lab, pisze w artykule MIT:
Nie są one ograniczone do określonych długości fal, ale mogą być również wykorzystywane do neutronów, a nawet innych form światła, takich jak światło ultrafioletowe.
Przyszłe perspektywy:Test terenowy przeprowadzony przez MIT został już pomyślnie zakończony. W swoim badaniu naukowcy zakładają, że ich mobilne urządzenie będzie wkrótce wykorzystywane w dziedzinie wykrywania promieniowania.
Nick Mann, naukowiec z Wydziału Systemów Obronnych w Idaho National Laboratory, mówi:
Ta praca ma krytyczne znaczenie dla amerykańskich służb ratowniczych i stale rosnącego zagrożenia incydentem lub wypadkiem radiologicznym.
Kto by pomyślał, że nasze obecne badania będą inspirowane klasyczną grą z lat 90. i prawdopodobnie uczynią nasz obecny świat nieco bezpieczniejszym – dzięki małym, kwadratowym pikselom w kształcie Tetrisa.
