В баке с чистой водой частицы, летящие быстрее света в этой среде, оставляют голубоватые вспышки — как самолёт, преодолевший звуковой барьер, рождает гром. По таким вспышкам можно понять, что за гость пролетел: гамма-квант или нейтрон. Задача не праздная: на границах и складах нужно быстро отличать безобидный радиоактивный груз от материала, пригодного для оружия.
Сначала работает простой физический порог. Гамма-лучи от кобальта-60 и цезия-137 дают энергии ниже 2,62 МэВ, а нейтроны от америция-бериллиевого источника — выше. Всё, что ниже порога, — чистый гамма-источник, и не нужно ничего усложнять. Но что делать, если энергия выше порога, но источник всё же не нейтронный? Здесь вступает вторая ступень.
Три алгоритма — Bagging, CatBoost и многослойный перцептрон — смотрят на форму вспышки во времени. Нейтрон порождает более «размазанную» вспышку, гамма — резкую. Модели голосуют, и общий ответ точен в 81,6% случаев, а площадь под ROC-кривой — 0,921. Такая команда надёжнее одного метода.
Вода — дешёвый и безопасный материал, а алгоритм объясним: сначала физика, потом машинное обучение. Это важно для инспекторов, которые должны доверять прибору. Гибридный подход можно масштабировать на большие баки и использовать в портах, аэропортах и на ядерных объектах.
Порог в 2,62 МэВ — это энергия, которую гамма-квант от тория-232 отдаёт электрону, а нейтрон от америция-бериллиевого источника может выделить в воде в несколько раз больше.