[ Switch to English ]

Нейросетевая реконструкция треков частиц для внутреннего CGEM-детектораэк сперимента BESIII

 pdf (1431K)

Реконструкция траекторий заряженных частиц в трековых детекторах является ключевой проблемой анализа экспериментальных данных для физики высоких энергий и ядерной физики. Поток данных в современных экспериментах растет день ото дня, и традиционные методы трекинга уже не в состоянии соответствовать этим объемам данных по скорости обработки. Для решения этой проблемы нами были разработаны два нейросетевых алгоритма, использующих методы глубокого обучения, для локальной (каждый трек в отдельности) и глобальной (все треки в событии) реконструкции треков применительно к данным трекового GEM-детектора эксперимента BM@N ОИЯИ. Преимущество глубоких нейронных сетей обусловлено их способностью к обнаружению скрытых нелинейных зависимостей в данных и возможностью параллельного выполнения операций линейной алгебры, лежащих в их основе.

В данной статье приведено описание исследования по обобщению этих алгоритмов и их адаптации к применению для внутреннего поддетектора CGEM (BESIII ИФВЭ, Пекин). Нейросетевая модель RDGraphNet для глобальной реконструкции треков, разработанная на основе реверсного орграфа, успешно адаптирована. После обучения на модельных данных тестирование показало обнадеживающие результаты: для распознавания треков полнота (recall) составила 98% и точность (precision) — 86%. Однако адаптация «локальной» нейросетевой модели TrackNETv2 потребовала учета специфики цилиндрического детектора CGEM (BESIII), состоящего всего из трех детектирующих слоев, и разработки дополнительного нейроклассификатора для отсева ложных треков. Полученная программа TrackNETv2.1 протестирована в отладочном режиме. Значение полноты на первом этапе обработки составило 99%. После применения классификатора точность составила 77%, при незначительном снижении показателя полноты до 94%. Данные результаты предполагают дальнейшее совершенствование модели локального трекинга.

Ключевые слова: реконструкция треков, GEM-детекторы, глубокое обучение, сверточные нейронные сети, графовые нейросети
Цитата: Ососков Г.А., Бакина О.В., Баранов Д.А., Гончаров П.В., Денисенко И.И., Жемчугов А.С., Нефедов Ю.А., Нечаевский А.В., Никольская А.Н., Щавелев Е.М., Ван Л., Сунь Ш., Чжан Я. Нейросетевая реконструкция треков частиц для внутреннего CGEM-детектораэк сперимента BESIII // Компьютерные исследования и моделирование, 2020, т. 12, № 6, с. 1361-1381
Citation in English: Ososkov G.A., Bakina O.V., Baranov D.A., Goncharov P.V., Denisenko I.I., Zhemchugov A.S., Nefedov Y.A., Nechaevskiy A.V., Nikolskaya A.N., Shchavelev E.M., Wang L., Sun S., Zhang Y. Tracking on the BESIII CGEM inner detector using deep learning // Computer Research and Modeling, 2020, vol. 12, no. 6, pp. 1361-1381
DOI: 10.20537/2076-7633-2020-12-6-1361-1381
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук ВАК, группы специальностей: 01.01.00, 01.02.00.
 

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал индексируется в Scopus