Diseñan software para detectar fugas radiactivas

Con el objetivo de ofrecer una alternativa de protección radiológica para el cuidado de la salud, en la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ), un equipo de científicos desarrolló un software para la medición y detección de fugas de radiación emitida por neutrones en hospitales y centros de investigación que emplean equipos y materiales para radioterapia.

Los involucrados en este proyecto, que consta de un dispositivo electrónico programado con inteligencia artificial, ejecutado desde 2013, son los doctores José Manuel Ortiz Rodríguez y Héctor René Vega Carrillo, ambos miembros del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), nivel I y II, respectivamente. Además de los entonces estudiantes de licenciatura en ingeniería eléctrica, Arturo Reyes Alfaro, Alan del Hoyo Becerra y Alfredo Reyes Haro.

Actualmente existen laboratorios que ya emplean la herramienta desarrollada en la UAZ, como son el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en España; el Centro Estatal de Cancerología en Tepic, Nayarit; y la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM).

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el ingeniero eléctrico Arturo Reyes Alfaro declaró que la importancia de este proyecto radica en dar a conocer que la radiación causada por neutrones representa un riesgo importante para la salud de las personas. Es un tipo de radiación poco conocida, por lo que es necesario hacer uso de esta herramienta tecnológica para tomar medidas preventivas.

“En el área de protección radiológica, la espectrometría de neutrones es un tema delicado, a causa de la ausencia de carga eléctrica, sus altas energías y su poder de penetración, su estudio se vuelve una tarea compleja. Por ejemplo, durante la radioterapia, en los hospitales, puede existir fuga de radiación emitida por neutrones y que el personal de las instalaciones no esté consciente de la radiación a la que se está exponiendo. Por eso la importancia de dar a conocer a qué estamos expuestos y desarrollar herramientas tecnológicas que nos ayuden a tomar medidas preventivas”.

Inteligencia artificial

El también estudiante de maestría en ingeniería y tecnología aplicada, con especialidad en microsistemas y sistemas embebidos, indicó que el sistema espectrométrico más utilizado para la medición de radiación por neutrones corresponde a las esferas Bonner de polietileno. La medición de los neutrones no se da de manera directa de las mediciones, sino que se resuelve a través de la ecuación integral de Fredholm de primer tipo.

El problema —explicó Reyes Alfaro— es que la ecuación está mal condicionada y tiene un número infinito de soluciones porque los métodos que se han utilizado para resolver la ecuación son muy complejos. Por lo que la propuesta del equipo de científicos de la UAZ consiste en sustituir dichos métodos por inteligencia artificial (IA).

“La técnica de inteligencia artificial que trabajé fue de redes neuronales artificiales de propagación inversa, las cuales simulan el procesamiento del cerebro humano, específicamente la memoria a largo plazo. Mi papel fue seleccionar cuál red neuronal se debería usar para la herramienta tecnológica y que resolviera de manera satisfactoria el problema de reconstruir el espectro de neutrones”.

Especificó que otra técnica empleada de IA que se ha estado trabajando en el equipo de investigación fue con algoritmos genéticos, la cual está basada en la teoría de la evolución de Darwin.

“Lo que siguió, después de las decenas de entrenamientos que hicimos y obtener la red neuronal optimizada, fue que se embebió la red en un software que tiene la información de la red neuronal y está abierta para que cualquier laboratorio del mundo que tenga un sistema de esferas Bonner, como el que se usó para entrenar las redes neuronales, desee utilizarlo. Con el programa NSDANN (Neutron Spectrometry and Dosimetry by means of Artificial Neural Networks), solo se requiere las mediciones de las esferas Bonner para obtener el espectro de neutrones reconstruido, sin necesidad de un experto como se requiere con otros métodos, alguno de los beneficios de este programa se encuentra en los pocos segundos que requiere para arrojar el resultado y que otorga un reporte con la información”.

Arturo Reyes Alfaro mencionó que el software ya fue validado, entrenado y probado en el uso del compendio de la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en inglés), acciones que dieron resultados positivos. Reveló que actualmente su proyecto de tesis de maestría involucra otras tecnologías para minimizar las variables que afecten el funcionamiento de la red.

“Hoy en día, la herramienta en que trabajo son las redes neuronales de represión generalizada, siendo una red estadística. La idea es continuar con el objetivo de simplificar su uso, implementarlo en un dispositivo y que así más laboratorios, hospitales y centros de investigación tengan acceso a la herramienta”, finalizó.

Fuente: CONACYT.