BEAMIDE è uno spin-off innovativo dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) con un core business dedicato ai servizi di assicurazione della resistenza alle radiazioni e alla ricerca e sviluppo di software e rilevatori di radiazioni innovativi.
MRADSIM è stato selezionato come progetto pilota dall’European Open Science Cloud (Questo lavoro è co-finanziato dal progetto EOSC Future nell’ambito della call del Programma Horizon dell’Unione Europea INFRAEOSC-03-2020 – ID Progetto 101017536.).
Uno dei progetti in corso di BEAMIDE è MRADSIM, che sta per Matter RADiation interactions SIMulations e sviluppo di rilevatori di radiazioni innovativi. Il progetto pilota riguarda lo sviluppo di un insieme di software per simulare gli effetti delle radiazioni su sistemi/sub-sistemi elettronici ed elettromeccanici (DUT) e per migliorare le capacità di analisi dei dati e di ricostruzione del software di simulazione MRADSIM e di due rilevatori di radiazioni innovativi.
A tal fine, BEAMIDE sfrutta la potenza del pacchetto open-source GEANT4, sviluppato per esperimenti di fisica delle alte energie (ad esempio, al CERN o in esperimenti spaziali come AMS sulla ISS), per il trasporto delle particelle dalla fonte di radiazione al DUT.
MRADSIM è un sistema multipiattaforma che utilizza OpenCascade, Qt5, CMake e altri strumenti per offrire un’interfaccia user-friendly per le simulazioni.
Lo stesso tipo di supporto è di grande interesse anche per il nostro gruppo di ricerca e sviluppo di rilevatori di radiazioni innovativi. In particolare, i nostri due sistemi di rilevamento, attualmente a TRL=4, sono un sistema di dosimetri attivi portatili (PDOZ) e un sistema di gamma camera (GamCam) per applicazioni nella salute e nella ricerca di materiali, che utilizzano rispettivamente la ricostruzione delle immagini e il metodo XRF.
MRADSIM necessita di CPU, GPU, spazio su disco, ma soprattutto di formazione su come implementare algoritmi per l’uso combinato di CPU e GPU e l’ottimizzazione, al fine di poter simulare un numero molto elevato di eventi di radiazione (ad esempio, 10^16* particelle attraverso un grande satellite GEO nell’arco di 20 anni di attività). In alternativa, possiamo considerare l’uso di tecniche di intelligenza artificiale e apprendimento automatico per eseguire un numero ridotto di eventi mantenendo un’accuratezza dei risultati simile a quella di un caso di esecuzione completa.
Per affrontare questa sfida, BEAMIDE ha sviluppato un piano di lavoro che include vari traguardi.
T1: Definire le esigenze di BEAMIDE e creare un programma per l’implementazione.
T2: Familiarizzare con esperti di GPU e AI/ML e acquisire documentazione dal sito EOSC.
T3: Sviluppare soluzioni per il calcolo su GPU per migliorare il tempo di simulazione di un gran numero di eventi.
T4: Sviluppare soluzioni per l’applicazione di AI/ML ai dati di GamCam e, possibilmente, ai dati di PDOZ/GamCam.
T5: Eseguire il benchmark delle soluzioni sviluppate e confrontarle con le migliori soluzioni disponibili sul mercato.
T6: Concludere il progetto e presentare i risultati a un pubblico più ampio.
Migliorando il software di simulazione MRADSIM e sviluppando rilevatori di radiazioni innovativi, BEAMIDE punta ad avanzare nel campo dei servizi di assicurazione della resistenza alle radiazioni e dei test software. Con l’implementazione del calcolo su GPU e delle tecniche di AI/ML, MRADSIM sarà in grado di simulare un gran numero di eventi di radiazione in modo più efficiente e accurato, mentre i rilevatori di radiazioni innovativi forniranno dati migliori per applicazioni nel settore della salute e nella ricerca di materiali.