GATE 10 Monte Carlo particle transport simulation: II. Architecture and innovations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Over the past years, we have developed GATE version 10, a major re-implementation of the long-standing Geant4-based Monte Carlo application for particle and radiation transport simulation in medical physics. This release introduces many new features and significant improvements, most notably a Python-based user interface replacing the legacy static input files. The new functionality of GATE version 10 is described in the part 1 companion paper (Sarrut et al 2025 arXiv:2507.09842). The development brought significant challenges. In this paper, we present the solutions that we have developed to overcome these challenges. In particular, we present a modular design that robustly manages the core components of a simulation: particle sources, geometry, physics processes, and data acquisition. The architecture consists of integrated C++ and Python codes. This framework allows for the precise, time-aware generation of primary particles, a critical requirement for accurately modeling positron emission tomography, radionuclide therapies, or prompt-gamma timing systems. We present how GATE 10 handles complex Geant4 physics settings while exposing a simple interface to the user. Furthermore, we describe the methodological solutions that facilitate the seamless integration of advanced physics models and variance reduction techniques. The architecture supports sophisticated scoring of physical quantities (such as Linear Energy Transfer and Relative Biological Effectiveness) and is designed for multithreaded execution. The new user interface allows researchers to script complex simulation workflows and directly couple external tools, such as artificial intelligence models for source generation or detector response. By detailing these architectural innovations, we demonstrate how GATE 10 provides a more powerful and flexible tool for research and innovation in medical physics. This paper is not intended to be a developer guide. Its purpose is to share with the research community in-depth explanations of our development effort that made the new GATE 10 possible.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».