«Τεχνητός αμφιβληστροειδής» ως ανιχνευτής σωματιδίων

Posted on 20/09/2014

1


Οι ανιχνευτές είναι τα «μάτια» των φυσικών. Με αυτούς «βλέπουν» τα στοιχειώδη σωματίδια που παράγονται στους επιταχυντές, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC). Προφανώς ένας ανιχνευτής σωματιδίων και ένα ανθρώπινο μάτι είναι εντελώς διαφορετικά ως προς τη δομή και την λειτουργία τους. Όμως, σύμφωνα με μια πρόσφατη έρευνα η ανάλυση των δεδομένων που συλλέγουν οι ανιχνευτές θα μπορούσε να βελτιωθεί τα μέγιστα αν μιμηθεί τον τρόπο λειτουργίας του ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς.

eyeΤο ανθρώπινο μάτι εμπνέει τους φυσικούς ώστε να δημιουργήσουν έναν επεξεργαστή που θα αναλύει στοιχειώδη σωματίδια 400 φορές πιο γρήγορα σε σχέση τις σημερινές δυνατότητες.

Σύμφωνα με την δημοσίευση, «The artificial retina processor for track reconstruction at the LHC crossing rate», Abba et al, o πειραματικός επεξεργαστής χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο που προσομοιάζει την απίστευτη ικανότητα του αμφιβληστροειδούς να αναγνωρίζει μοτίβα εξαιρετικά γρήγορα και έχει προταθεί για πιθανή χρήση στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN, το 2020.

Είναι η πρώτη φορά που ο αλγόριθμος του τεχνητού αμφιβληστροειδούς χρησιμοποιείται για την ανακατασκευή τροχιών

Είναι η πρώτη φορά που ο αλγόριθμος του τεχνητού αμφιβληστροειδούς χρησιμοποιείται για την ανακατασκευή τροχιών

Στον αμφιβληστροειδή μας υπάρχουν νευρώνες εξειδικευμένοι στο να ανιχνεύουν συγκεκριμένα σχήματα ή προσανατολισμούς αντικειμένων και το κάνουν αυτόματα πριν ο εγκέφαλος αρχίσει τη συνειδητή επεξεργασία των δεδομένων.

Σύμφωνα με τον Diego Tonelli, έναν από τους συγγραφείς της εργασίας, ο «τεχνητός αμφιβληστροειδής» ανιχνεύει ένα στιγμιότυπο της τροχιάς του σωματιδίου που στη συνέχεια αναλύεται άμεσα.  Αυτά τα στιγμιότυπα στη συνέχεια αντιστοιχίζονται με έναν αλγόριθμο που μπορεί να τρέξει σε έναν υπολογιστή. Η σάρωση και η ανάλυση των τροχιών θα ταυτοποιήσει τα χαρακτηριστικά των σωματιδίων.

Στον LHC πραγματοποιούνται 40 εκτομμύρια κρούσεις ανά δευτερόλεπτο

Στον LHC πραγματοποιούνται 40 εκτομμύρια κρούσεις ανά δευτερόλεπτο

Το ζητούμενο είναι η ταχύτητα επεξεργασίας. Στον LHC πραγματοποιούνται 40 εκατομμύρια συγκρούσεις ανά δευτερόλεπτο και η καθεμία από αυτές μπορεί να δημιουργήσει πολλά φορτισμένα σωματίδια, με αποτέλεσμα οι φυσικοί να έχουν έναν τεράστιο όγκων δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.  Αν χρησιμοποιηθεί ο νέος αλγόριθμος σε ένα τέτοιο πείραμα η συλλογή των δεδομένων θα γίνεται 400 φορές πιο γρήγορα, σύμφωνα με τον Tonelli.

Ο νέος αλγόριθμος προορίζεται να χρησιμοποιηθεί στην «φυσική των γεύσεων» που ασχολείται με την αλληλεπίδραση των κουάρκ. Παρότι δεν έχει ως στόχο την έρευνα σχετικά με το μποζόνιο Higgs θα μπορούσε να μας δώσει περισσότερες πληροφορίες γι αυτό, καθώς επίσης θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμος στην αναζήτηση σκοτεινής ύλης ή την μελέτη της αντιύλης.

Πηγή: http://www.bbc.com/news/science-environment-29236241