Efficient and accurate algorithms are necessary to reconstruct particles in the highly granular detectors anticipated at the High-Luminosity Large Hadron Collider and the Future Circular Collider. We study scalable machine learning models for event reconstruction in electron-positron collisions based on a full detector simulation. Particle-flow reconstruction can be formulated as a supervised learning task using tracks and calorimeter clusters. We compare a graph neural network and kernel-based transformer and demonstrate that we can avoid quadratic operations while achieving realistic reconstruction. We show that hyperparameter tuning significantly improves the performance of the models. The best graph neural network model shows improvement in the jet transverse momentum resolution by up to 50% compared to the rule-based algorithm. The resulting model is portable across Nvidia, AMD and Habana hardware. Accurate and fast machine-learning based reconstruction can significantly improve future measurements at colliders.


翻译:高效且精确的算法对于高亮度大型强子对撞机和未来环形对撞机预期使用的高颗粒度探测器中的粒子重建至关重要。我们基于完整探测器模拟,研究了电子-正电子对撞中事件重建的可扩展机器学习模型。粒子流重建可被形式化为利用径迹和量热器簇的监督学习任务。我们比较了图神经网络与基于核函数的Transformer,并证明在实现真实重建的同时,能够避免二次复杂度操作。研究表明,超参数调优显著提升了模型性能。相较于基于规则的算法,最优图神经网络模型将喷注横向动量分辨率提升了高达50%。所得模型可跨Nvidia、AMD和Habana硬件平台移植。基于机器学习的精确快速重建将显著提升未来对撞机实验的测量水平。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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