Optimización basada en el aprendizaje profundo de la relación señal/fondo para partículas en el experimento CBM en FAIR
Autores: Kisel, Ivan; Lakos, Robin; Zischka, Gianna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización basada en el aprendizaje profundo de la relación señal/fondo para partículas en el experimento CBM en FAIR
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Algoritmos de aprendizaje automático
Experimentos de física
Materia bariónica comprimida
Experimento CBM
Aprendizaje profundo
Relación señal/fondo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Los algoritmos de aprendizaje automático se han convertido en herramientas esenciales en experimentos de física moderna, permitiendo el análisis preciso y eficiente de grandes volúmenes de datos experimentales. El experimento de Materia Bariónica Comprimida (CBM) en la Instalación de Investigación de Antiprotones e Iones (FAIR) demanda métodos innovadores para procesar los vastos volúmenes de datos generados a altas tasas de colisión de hasta 10 MHz. Este estudio presenta un enfoque basado en aprendizaje profundo para mejorar la relación señal/fondo (S/B) para partículas dentro del marco del Buscador de Partículas Kalman (KF). Utilizando el paquete de Redes Neuronales Artificiales para la Selección de Eventos de Primer Nivel (ANN4FLES) de CBM, se diseñó y entrenó un modelo de perceptrón multicapa en datos simulados para clasificar candidatos a partículas como señal o fondo. El modelo logró más del 98% de precisión en la clasificación, permitiendo reducciones significativas en el fondo, en particular, una fuerte supresión del fondo combinatorio que carece de significado físico, mientras se preserva casi toda la señal de partículas. Este enfoque mejoró la relación S/B en un factor de 10.97, demostrando el potencial del aprendizaje profundo para complementar técnicas existentes de reconstrucción de partículas y contribuir al avance de métodos de análisis de datos en física de iones pesados.
Descripción
Los algoritmos de aprendizaje automático se han convertido en herramientas esenciales en experimentos de física moderna, permitiendo el análisis preciso y eficiente de grandes volúmenes de datos experimentales. El experimento de Materia Bariónica Comprimida (CBM) en la Instalación de Investigación de Antiprotones e Iones (FAIR) demanda métodos innovadores para procesar los vastos volúmenes de datos generados a altas tasas de colisión de hasta 10 MHz. Este estudio presenta un enfoque basado en aprendizaje profundo para mejorar la relación señal/fondo (S/B) para partículas dentro del marco del Buscador de Partículas Kalman (KF). Utilizando el paquete de Redes Neuronales Artificiales para la Selección de Eventos de Primer Nivel (ANN4FLES) de CBM, se diseñó y entrenó un modelo de perceptrón multicapa en datos simulados para clasificar candidatos a partículas como señal o fondo. El modelo logró más del 98% de precisión en la clasificación, permitiendo reducciones significativas en el fondo, en particular, una fuerte supresión del fondo combinatorio que carece de significado físico, mientras se preserva casi toda la señal de partículas. Este enfoque mejoró la relación S/B en un factor de 10.97, demostrando el potencial del aprendizaje profundo para complementar técnicas existentes de reconstrucción de partículas y contribuir al avance de métodos de análisis de datos en física de iones pesados.