As engineered systems grow in complexity, there is an increasing need for automatic methods that can detect, diagnose, and even correct transient anomalies that inevitably arise and can be difficult or impossible to diagnose and fix manually. Among the most sensitive and complex systems of our civilization are the detectors that search for incredibly small variations in distance caused by gravitational waves -- phenomena originally predicted by Albert Einstein to emerge and propagate through the universe as the result of collisions between black holes and other massive objects in deep space. The extreme complexity and precision of such detectors causes them to be subject to transient noise issues that can significantly limit their sensitivity and effectiveness. In this work, we present a demonstration of a method that can detect and characterize emergent transient anomalies of such massively complex systems. We illustrate the performance, precision, and adaptability of the automated solution via one of the prevalent issues limiting gravitational-wave discoveries: noise artifacts of terrestrial origin that contaminate gravitational wave observatories' highly sensitive measurements and can obscure or even mimic the faint astrophysical signals for which they are listening. Specifically, we demonstrate how a highly interpretable convolutional classifier can automatically learn to detect transient anomalies from auxiliary detector data without needing to observe the anomalies themselves. We also illustrate several other useful features of the model, including how it performs automatic variable selection to reduce tens of thousands of auxiliary data channels to only a few relevant ones; how it identifies behavioral signatures predictive of anomalies in those channels; and how it can be used to investigate individual anomalies and the channels associated with them.


翻译:随着设计系统的复杂性日益复杂,越来越需要自动方法来检测、诊断、甚至纠正不可避免的、难于或无法人工诊断和修复的瞬态异常现象。我们文明中最敏感和复杂的系统是探测器,在引力波造成的距离上寻找极小的变化 -- -- 阿尔伯特·爱因斯坦最初预测由于黑洞与其他大型天体在深空碰撞而出现在宇宙中传播的现象。这些探测器的极端复杂性和精确性导致它们受到可明显限制其敏感度和有效性的瞬时噪音问题的影响。在这项工作中,我们展示了一种能够探测和辨别如此大规模复杂系统突发的瞬态异常现象的方法。我们通过限制引力波发现的一个普遍问题来说明自动解决办法的性能、精确性和适应性:地球来源的噪音,污染引力波观测台的高度敏感度测量,只能模糊或模拟它们所收听的微弱的天体物理信号。具体地说,我们展示了如何高度可解释的变动式变异性分类的渠道,包括不自动地测量其他变式变式的变式变式变式变式变式变式数据。

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