SuperCDMS Event Reconstruction Using Convolutional Neural Networks [Thesis]
Notice bibliographique
Résumé
The SuperCDMS experiment uses cryogenic silicon and germanium detectors to search for dark matter candidates such as WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) streaming through the Earth. Collisions in the silicon and germanium crystals are expected to produce phonons whose thermal signatures can be measured. This thesis first describes the integration of a new Signal Distribution Unit (SDU) to the SuperCDMS data acquisition system, which allows for synchronization of multiple detectors and electronic/mechanical noise characterization via accelerometer, antenna, and AC phase measurements. From SuperCDMS detector data it is necessary to reconstruct the energies of the particle events. This thesis explores the use of Convolutional Neural Networks (CNNs) to perform this reconstruction and finds that, although they perform well, changing the noise model breaks the model and requires the neural network to be retrained. In order to mitigate this issue, a new CNN model is proposed which includes the noise Power Spectral Density (PSD) of the data as an additional input to the CNN. While it proves to be effective as a denoising algorithm, it still fails for data with a different noise model. However, including data from multiple PSDs in the neural network training sample allows it to handle data with different types of noise while still maintaining the quality of the reconstruction. Nevertheless, neural networks trained even on multiple PSDs do not robustly handle data taken with PSDs dissimilar to those in the training sample, suggesting that CNNs may need to be retrained whenever the noise environment changes in a significant way.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».