01
Objetivo de diseñoEmpieza con la pregunta de detección
El estudio comienza con una pregunta intuitiva de ingeniería: ¿hasta dónde viaja la luz de 850 nm en un tejido estratificado y dónde podría un detector vestible recuperar una señal útil?
Simulación óptica · Vicena Compute beta
Simula la luz desde la fuente hasta el sensor.
Explora óptica de tejidos, fotónica, renderizado espectral, lentes, filtros, cámaras y cadenas de detectores con motores científicos abiertos; después inspecciona los campos, supuestos y compromisos de diseño.
Transporte de luz en tejidos
Sistemas ópticos espectrales
Cadenas de sensores y cámaras
MCX / pmcx · resultado ejecutado
Estudio de ejemplo
De fotones invisibles a un diseño que puedes inspeccionar.
Este flujo real comienza con una idea cotidiana —un sensor vestible de infrarrojo cercano— y la convierte progresivamente en un modelo físico acotado, un cálculo en GPU, evidencia visual y un siguiente experimento defendible.
1,000,000
Historias de fotones
Transporte Monte Carlo acotado en GPU
850 nm
Fuente de infrarrojo cercano
Una longitud de onda habitual en sensores vestibles
0.5 mm
Resolución de vóxel
Malla de tejido de 60 × 60 × 40
RTX 4090
GPU gestionada
MCX mediante pmcx 0.7.1
02
Modelo físicoConvierte la anatomía en un modelo
Vicena convierte espesores de capa, absorción, dispersión, anisotropía, índice de refracción, posición de la fuente y tamaño de vóxel en una configuración MCX explícita.
03
Cómputo en GPUTraza fotones en la GPU
Un millón de historias de fotones atraviesan el volumen de vóxeles con fronteras de Fresnel. El trabajo gestionado conserva la versión del motor, semilla, malla y supuestos ópticos.
04
Evidencia visualInspecciona adónde va la luz
El campo tridimensional de fluencia se convierte en mapas del plano central, atenuación con la profundidad, resúmenes a profundidades objetivo y perfiles de extensión lateral, en vez de un escalar opaco.
05
Control de calidadPon a prueba el resultado
La penetración, fracción absorbida, comportamiento de fronteras, sensibilidad al número de fotones, sensibilidad al vóxel y supuestos del detector se separan de la validación experimental.
06
Siguiente diseñoItera la geometría del sensor
La separación fuente–detector, longitud de onda, capas de tejido, propiedades ópticas y presupuesto de fotones pueden cambiarse conservando el mismo contrato reproducible.
Artefactos del flujo real
La simulación se convierte en un registro científico visual.
Cada figura procede del cuaderno MCX ejecutado. El resultado tridimensional permanece disponible tras los gráficos para que el agente responda preguntas posteriores sin reconstruir la ciencia desde una captura.
Resultados trazables
Un millón de trayectorias de fotones, visibles
El resultado MCX real muestra el rápido cambio de fluencia en un volumen de tejido de 30 × 30 × 20 mm. La fuente, frontera de piel y marcadores de profundidad siguen conectados con la configuración ejecutada.
Atenuación con la profundidad
Las vistas lineal y logarítmica muestran tanto el máximo superficial como la caída de varios órdenes de magnitud relevante para colocar el detector.
Extensión lateral con la profundidad
Los perfiles a 2, 5, 10 y 15 mm muestran cómo la dispersión ensancha la región iluminada mientras disminuye la fluencia disponible.
Comparación de profundidad lista para decidir
El resultado puede resumirse como una comparación de ingeniería sin perder el arreglo tridimensional y el cuaderno subyacentes.
Paquetes científicos
Los paquetes científicos detrás del transporte de luz, la fotónica y el diseño óptico.
-
MCX / pmcx
pmcx 0.7.1
Transporte de fotones en GPU
Traza historias de fotones en medios voxelizados para óptica tisular, fluencia, absorción y colocación de detectores.
Proyecto oficial -
Meep
1.34
Electromagnetismo FDTD
Resuelve las ecuaciones de Maxwell en el tiempo para estructuras fotónicas, transmisión, resonancias, campos y respuesta.
Proyecto oficial -
MPB
Bandas fotónicas
Calcula modos electromagnéticos y relaciones de dispersión en estructuras dieléctricas periódicas y cristales fotónicos.
Proyecto oficial -
Mitsuba
3.9
Renderizado espectral
Modela transporte de luz por superficies, materiales, lentes, filtros, cámaras y sistemas de imagen diferenciables.
Proyecto oficial -
pymoo
0.6.2
Optimización multiobjetivo
Explora compromisos entre señal, absorción, geometría, robustez y objetivos en competencia.
Proyecto oficial -
SALib
1.5.2
Análisis de sensibilidad
Cuantifica cómo las propiedades inciertas y variables de diseño influyen en resultados y decisiones.
Proyecto oficial
Capacidades científicas
Un espacio óptico con varias capas de modelado.
Vicena dirige la pregunta al motor científico abierto adecuado y mantiene explícitos los límites del modelo, desde tejido dispersivo hasta superficies espectrales y cadenas de sensores.
Transporte de luz en tejidos
Modela absorción, dispersión, anisotropía, fronteras de índice, fuentes y medios voxelizados con MCX en GPU.
Sistemas ópticos espectrales
Usa flujos Mitsuba registrados para estudios de superficies, lentes, filtros, renderizado espectral e imagen diferenciable.
Cadenas de sensores y cámaras
Conecta la luz simulada con filtros, eficiencia cuántica, formación de imagen, calibración, ruido, demosaico y análisis posterior.
Exploración de diseño
Compara longitudes de onda, geometrías, propiedades ópticas, separación fuente–detector, robustez y compromisos multiobjetivo.
Disciplina de evidencia
Un resultado que puedes cuestionar y ampliar.
El valor no es solo un mapa de colores, sino la conexión entre la pregunta, supuestos físicos, ejecución gestionada, arreglos, gráficos, procedencia y siguiente decisión de diseño.
El cuaderno registra longitud de onda, malla, tamaño de vóxel, coeficientes ópticos, número de fotones, semilla y modelo de frontera.
Los arreglos completos de fluencia siguen disponibles para nuevos cortes, regiones de interés y análisis de sensibilidad.
Los gráficos proceden de la salida MCX ejecutada, no de ilustraciones conceptuales.
La procedencia del motor y la GPU permanece unida al resultado gestionado.
Límite científico
Lo que este resultado no demuestra.
! Los coeficientes ópticos son supuestos razonables según la literatura, no medidas de una persona o fantoma concreto.
! La demostración usa una semilla fija y un tamaño de vóxel; un diseño importante necesita estudios de repetibilidad y resolución espacial.
! La fluencia puntual no es una señal calibrada de fotodiodo. Deben modelarse área, ángulo de aceptación, respuesta espectral, ruido y electrónica.
! MCX es un motor Monte Carlo en dominio voxelizado. No sustituye la electromagnética de onda completa ni MMC basado en mallas para toda geometría.
Empieza con tu diseño
¿Qué te gustaría iluminar?
Empieza con una pregunta óptica real. Vicena puede elegir el flujo, preparar el modelo, ejecutar cómputo acotado y devolver la evidencia visual.