In general-purpose particle detectors, the particle-flow algorithm may be used to reconstruct a comprehensive particle-level view of the event by combining information from the calorimeters and the trackers, significantly improving the detector resolution for jets and the missing transverse momentum. In view of the planned high-luminosity upgrade of the CERN Large Hadron Collider (LHC), it is necessary to revisit existing reconstruction algorithms and ensure that both the physics and computational performance are sufficient in an environment with many simultaneous proton-proton interactions (pileup). Machine learning may offer a prospect for computationally efficient event reconstruction that is well-suited to heterogeneous computing platforms, while significantly improving the reconstruction quality over rule-based algorithms for granular detectors. We introduce MLPF, a novel, end-to-end trainable, machine-learned particle-flow algorithm based on parallelizable, computationally efficient, and scalable graph neural networks optimized using a multi-task objective on simulated events. We report the physics and computational performance of the MLPF algorithm on a Monte Carlo dataset of top quark-antiquark pairs produced in proton-proton collisions in conditions similar to those expected for the high-luminosity LHC. The MLPF algorithm improves the physics response with respect to a rule-based benchmark algorithm and demonstrates computationally scalable particle-flow reconstruction in a high-pileup environment.


翻译:在一般用途粒子探测器中,粒子流算法可以用来通过综合来自热量计和跟踪器的信息来重建对事件的全面粒子层面的观察,大大改进喷射机的探测器分辨率和缺失的横跨动力。鉴于CERN大型散子相撞机(LHC)计划高光度升级,有必要重新审查现有的重建算法,并确保物理和计算性能在同时出现质子-质子相互作用(沉降)的环境中都足够。机器学习可以提供一种前景,用于计算适合于混合计算平台的高效事件重建,同时大大改进喷射机的探测仪和缺失的反向动力动力动力。我们引入了MLPF, 一种新型的、端到端的、可训练的、机学微粒流算算算算法,根据可平行的、计算高效的和可缩放的图形神经网络在模拟事件上实现优化。我们报告MPFF的物理算法的物理和计算能力,在顶层的顶级数据设置上大大改进了基于顶层-定质-CFIC的高级逻辑的高级变压中,从而在预期的轨道上改进了预期的轨道环境。

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