新型太空技术在地球上应用前景广阔

空间技术和空间研究在许多领域具有潜在应用。丹麦技术大学空间学院Irfan Kuvvetli教授的一项创新项目正是这一点的典范。

Irfan Kuvvetli与一系列合作伙伴合作，从欧盟“地平线欧洲”研究与创新计划中获得了3600万丹麦克朗（约合485万欧元）的资金，用于“智能辐射传感器系统”（i-RASE）项目。这笔资金将用于开发一种基于空间技术的独特智能辐射传感器系统，该系统可应用于医疗领域。

从本质上讲，i-RASE项目的目标是显著提高辐射检测和测量的准确性和速度，同时减少高级成像传感器技术中的数字数据输出。

Irfan Kuvvetli表示：“通过i-RASE项目，我们的目标是开发一种实时、逐光子探测器，从而彻底改变辐射检测。通过采用人工神经网络（也称为ANN）进行探测器信号处理，我们可以实现非常精确且节能的辐射相互作用检测和测量。”

“该系统有可能影响医疗成像、工业检测和环境监测等多个领域。”

该项目在Irfan Kuvvetli的领导下为期四年。该项目与国际合作伙伴合作开展，汇集了顶尖研究人员和公司，旨在建立Kuvvetli所说的“辐射检测新范式”。

快速准确地处理大量数据

该项目的想法是开发用于紧凑传感器系统的电子和软件，该系统可以在极短的时间内处理大量数据。

例如，在为医生生成乳腺癌检测X光筛查图像时。这种方法可以在更短的时间内使用更少的设备获得更准确的扫描结果。在今天最先进的传感器系统中，辐射数据在由计算机处理以生成图像或光谱之前会被存储起来。

通过i-RASE，辐射信号可以直接在传感器中处理，无需单独存储和处理大量数据，从而节省时间和计算机空间。这是通过新开发的i-RASE芯片和基于人工智能的软件实现的。此外，新技术占用的空间比传统系统小。

Irfan Kuvvetli解释说：“在2019年的一个开发项目中，我们从概念上证明了新型智能传感器系统解释收集到的数据的潜力。这项名为‘基于ANN的辐射探测器信号处理’的基础技术已获得专利。”

“然而，用于基于ANN的辐射探测器信号处理的电子设备需要进一步开发，以处理在医院X光扫描等过程中产生的大量数据。这正是这个新项目的起点，我们旨在开发新芯片规格，制造原型，并开发基于AI的辐射探测器信号处理，以执行辐射图像形成的所有基础计算。”

基于人工智能的实时数据处理

与当前可能需要数分钟的过程相比，i-RASE技术能够在几毫秒内快速形成图像。

Irfan Kuvvetli表示：“我们的系统之所以区别于现有的高级探测器系统，是因为它能够实时收集和处理大量高强度辐射数据。通过i-RASE系统，我们处理所有辐射以及每个光子的独特特性。”

“这是通过结合人工智能和我们最初为空间仪器开发的创新辐射探测器技术实现的，该技术可以从所有方向检测辐射，并提取高分辨率的光谱、时间和空间信息。”

除了丹麦技术大学空间学院和丹麦技术大学计算学院外，合作伙伴还包括米兰理工大学、蒂宾根大学以及Integrated Detector Electronics AS（IDEAS）和Kromek Group plc.两家公司，它们开发和制造扫描系统，用于医院等多种应用。

丹麦技术大学空间学院和丹麦技术大学计算学院将为本项目聘请一名项目经理、一名电子工程师、两名博士后研究员和两名博士生。

在地球上探测X射线是一项不同的任务

Irfan Kuvvetli多年来一直参与空间探测器的研发，这些探测器旨在通过捕捉和分析宇宙中爆炸恒星发出的X射线和伽马射线辐射来探索这些极端事件。在空间探索中，科学家只需处理少量信号，因此需要高度精确的传感器系统。

太空中的设备与目前正在开发的设备之间的区别在于，在太空中，来自非常遥远事件的单个信号源很少，这些信号必须从宇宙中其他光源产生的大量噪声中筛选出来，而在地球上的X射线扫描中，会获得来自源的大量数据，这些数据随后必须得到非常高效的处理，以形成可用的扫描图像。

伊尔凡·库维特利（Irfan Kuvvetli）新项目的想法正是基于他在空间技术开发方面的长期经验。

他认为，通过集成超灵敏探测器和读出单元，并使用人工智能进行非常快速的数据处理，可以更快、更智能地完成这项工作，并且这种基于空间技术的传感器系统可以在其他地方使用。

当克罗梅克（Kromek）的专家了解伊尔凡·库维特利的想法时，他们也意识到了这一点。这促成了2018-21年的第一个项目，现在则是下一步，计划将新技术制造并实际应用于医疗保健和其他进行扫描的领域。

它有可能彻底改变太空探索

原则上，该项目还可能彻底改变宇宙的探索。

“我们用来通过收集光辐射来探索宇宙中各种现象的一些非常大的探测器，或许可以被我们正在开发的小型传感器所取代。在这里，我们可以在仪器所在的太空现场快速收集和处理数据，然后将处理后的数据直接发送给地球上的研究人员，”丹麦科技大学（DTU）的教授解释说。

“通过这种方式，我们可以减轻太空任务的重量，并克服一次只能从太空向地球发送少量数据包的限制。如今，在太空中收集了大量数据，这些数据只能在地球上进行分类和处理。我们的系统可以在发送前进行分类，为太空探索提供全新的机会”。

事实：基于i-RASE（智能辐射传感器系统）的图像传感器技术。

• 来自不同源的高能辐射（电磁辐射和带电粒子辐射）包含有关其来源的精确且有价值的信息。然而，这种辐射极其强大且难以测量和解释。

• 通过i-RASE项目，将开发突破性技术，以创建能够捕获和分析即使是最强烈的高能辐射的传感器系统。在空间研究中，高能辐射可以揭示有关恒星、黑洞、亚原子粒子和宇宙基本构成块的详细信息。

• 通过i-RASE，可以在太空中进行新的发现。该系统还可用于医学成像、工业检查、机场安全和环境监测应用。该传感器系统基于专用探测器和使用人工智能（AI）的高级信号处理（SP）能力。它实时捕获和分析数据，在极短的时间内解码辐射中存储的复杂信息。

• 该技术原则上允许检索有关入射辐射的所有信息，从而提高测量精度和速度，同时减少后续处理的数字数据输出。