游戏化 受俄罗斯方块启发的新设计可以降低用于监测核场所的精确辐射探测器的成本并提高其准确性。 （由艾拉丸工作室提供）
受经典视频游戏俄罗斯方块中四格棋形状的启发，美国研究人员设计了一种简单的辐射探测器，可以安全有效地监测放射源。 该设备由麻省理工学院的 Mingda Li 及其同事创建，采用机器学习算法来处理数据，使其仅使用四个探测器像素即可建立精确的源图。
只要存在放射性物质泄漏到环境中的风险，现场管理人员就必须尽可能准确地绘制辐射源图。
乍一看，有一个明显的解决方案可以最大限度地提高精度，同时保持尽可能低的成本，李解释说：“检测辐射时，倾向于靠近源以提高清晰度。 然而，这违背了辐射防护的基本原则。”
对于负责监测辐射的人员来说，这些原则建议他们暴露的辐射水平应保持在合理范围内尽可能低的水平。
复杂且昂贵
然而，由于辐射可以通过多种机制与介入物体相互作用，因此从相当安全的距离绘制辐射源通常既复杂又昂贵。
“因此，问题的关键在于通过尽量减少与辐射源的距离来简化探测器设置，同时又不影响安全性，”李解释道。
在典型的探测器中，辐射图是通过监测 10×10 探测器像素阵列上的强度分布模式来创建的。 这里的主要缺点是辐射可以从不同的方向和距离接近探测器，使得很难提取有关该辐射源的有用信息。 这通常是通过在像素上放置吸收掩模（提供一些方向信息）并进行大量数据处理来完成的。
对于李的团队来说，降低该过程复杂性的第一步是最大限度地减少阵列内多个像素收集的冗余信息。 “通过战略性地整合小型 [lead] 通过像素之间的填充，我们增强了对比度，以确保每个探测器都能接收到不同的信息，即使放射源很远也是如此。”Li 解释道。
机器学习
接下来，该团队开发了机器学习算法，以提取有关入射辐射方向和探测器到源的距离的更准确信息。
设计最后一步的灵感可能来自一个不太可能的来源。 在俄罗斯方块中，玩家会遇到七个独特的四格骨牌，它们代表了四个方块可以连续排列以形成形状的所有可能方式。
通过使用这些形状来创建探测器像素阵列，研究人员预测它们可以达到与具有更大方形阵列的探测器相似的精度水平。 正如李解释的那样，“这些形状在利用像素方面提供了卓越的效率，从而提高了准确性。”
为了证明这一点，该团队设计了一系列四像素辐射探测器，像素排列成俄罗斯方块形状。 为了构建辐射图，这些阵列沿着正在研究的放射源周围的圆形路径移动。 这使得探测器的算法能够根据四个像素接收到的计数来辨别有关源位置和方向的准确信息。
成功的现场测试
“特别值得注意的是我们在劳伦斯伯克利国家实验室成功进行了现场测试，”李回忆道。 “即使我们隐瞒了精确的源位置，机器学习算法也可以在真实的实验数据中有效地定位它。”
李的团队现在相信，其探测器设计和数据处理的新颖方法可用于辐射探测。 “采用类似俄罗斯方块的配置不仅提高了准确性，还最大限度地降低了探测器设置的复杂性，”李说。 “此外，我们成功的现场测试强调了我们方法的现实适用性，为提高辐射监测的安全性和有效性铺平了道路。”
基于他们的成功，该团队希望探测器设计能够很快应用于核反应堆的常规监测、放射性材料的处理以及有害放射性废物的安全储存等应用。
该探测器在《自然通讯》中有所描述。
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