Estimating uncertainty is at the core of performing scientific measurements in HEP: a measurement is not useful without an estimate of its uncertainty. The goal of uncertainty quantification (UQ) is inextricably linked to the question, "how do we physically and statistically interpret these uncertainties?" The answer to this question depends not only on the computational task we aim to undertake, but also on the methods we use for that task. For artificial intelligence (AI) applications in HEP, there are several areas where interpretable methods for UQ are essential, including inference, simulation, and control/decision-making. There exist some methods for each of these areas, but they have not yet been demonstrated to be as trustworthy as more traditional approaches currently employed in physics (e.g., non-AI frequentist and Bayesian methods). Shedding light on the questions above requires additional understanding of the interplay of AI systems and uncertainty quantification. We briefly discuss the existing methods in each area and relate them to tasks across HEP. We then discuss recommendations for avenues to pursue to develop the necessary techniques for reliable widespread usage of AI with UQ over the next decade.


翻译:估算不确定性是HEP进行科学测量的核心:在不对其不确定性作出估计的情况下,测量是没有用处的。不确定性量化(UQ)的目标与“我们如何从物理和统计上解释这些不确定性”的问题有着不可分割的联系? 这一问题的答案不仅取决于我们打算从事的计算任务,而且还取决于我们为这项任务使用的方法。关于HEP的人工智能应用,在几个领域,对UQ采用可解释的方法至关重要,包括推论、模拟和控制/决策。每个领域都有一些方法,但还没有证明它们象目前在物理领域采用的传统方法(例如非AI常客和Bayesian方法)那样值得信赖。要了解上述问题,就需要进一步了解AI系统的相互作用和不确定性的量化。我们简要讨论了每个领域的现有方法,并将其与整个HEP的任务联系起来。我们然后讨论如何寻求发展必要技术,以便在今后十年内可靠地广泛使用UQ。

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