We propose a new model of Bayesian Neural Networks to not only detect the events of compact binary coalescence in the observational data of gravitational waves (GW) but also identify the full length of the event duration including the inspiral stage. This is achieved by incorporating the Bayesian approach into the CLDNN classifier, which integrates together the Convolutional Neural Network (CNN) and the Long Short-Term Memory Recurrent Neural Network (LSTM). Our model successfully detect all seven BBH events in the LIGO Livingston O2 data, with the periods of their GW waveforms correctly labeled. The ability of a Bayesian approach for uncertainty estimation enables a newly defined `awareness' state for recognizing the possible presence of signals of unknown types, which is otherwise rejected in a non-Bayesian model. Such data chunks labeled with the awareness state can then be further investigated rather than overlooked. Performance tests with 40,960 training samples against 512 chunks of 8-second real noise mixed with mock signals of various optimal signal-to-noise ratio $0 \leq \rho_\text{opt} \leq 18$ show that our model recognizes 90% of the events when $\rho_\text{opt} >7$ (100% when $\rho_\text{opt} >8.5$) and successfully labels more than 95% of the waveform periods when $\rho_\text{opt} >8$. The latency between the arrival of peak signal and generating an alert with the associated waveform period labeled is only about 20 seconds for an unoptimized code on a moderate GPU-equipped personal computer. This makes our model possible for nearly real-time detection and for forecasting the coalescence events when assisted with deeper training on a larger dataset using the state-of-art HPCs.


翻译:我们提出一个新的贝亚神经网络模型, 以便不仅在重力波(GW)的观测数据中检测到紧凑的二进制联结事件。 我们的模型不仅在重力波(GW)的观测数据中检测到所有7 BBH事件, 而且还确定了整个事件持续时间的长度, 包括呼吸阶段。 这是通过将巴伊西亚方法纳入“NNN”分类器实现的, 该分类器将 Convolual Neal网络(CNN) 和长期短期内存常规网络网络网络(LSTM) 整合在一起。 我们的模型(LIGIG Livingston O2) 数据中的所有7 BBH事件都成功检测到, 其GW 波形结构的周期也是正确的。 巴伊西亚方法的不确定性估计能力使得新定义的“ 认识” 未知类型信号的存在, 而在非Bayesian 模型(GN_Q_rx) 数据测试中被否决。 这样的数据块可以进一步调查, 而不是被忽略。 当 512个实际的测试时, 将40, 实际的样本与512块进行测试, 和模拟信号- 美元 美元- 美元的模拟的模拟信号信号- 美元- 接近值 美元- 美元- 值的数值值的数值 值 值 接近值 接近值 值 值 值 接近值 值 值 值 。

0
下载
关闭预览

相关内容

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/
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
104+阅读 · 2019年10月9日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Soft-NMS – Improving Object Detection With One Line of Code
统计学习与视觉计算组
6+阅读 · 2018年3月30日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Neural Networks and Denotation
Arxiv
0+阅读 · 2021年3月15日
Arxiv
1+阅读 · 2021年3月14日
VIP会员
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Soft-NMS – Improving Object Detection With One Line of Code
统计学习与视觉计算组
6+阅读 · 2018年3月30日
神经网络学习率设置
机器学习研究会
4+阅读 · 2018年3月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员