A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory

Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. Ho...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Journal of Instrumentation
Main Authors: Abbasi, R., Ackermann, M., Adams, J., Aguilar, J. A., Ahlers, M., Ahrens, M., Alispach, C., Alves, A. A., Jr., Amin, N. M., An, R., Andeen, K., Anderson, T., Ansseau, I, Anton, G., Arguelles, C., Axani, S., Bai, X., Balagopal V, A., Barbano, A., Barwick, S. W., Bastian, B., Basu, V, Baum, V, Baur, S., Bay, R., Beatty, J. J., Becker, K-H, Tjus, J. Becker, Bellenghi, C., BenZvi, S., Berley, D., Bernardini, E., Besson, D. Z., Binder, G., Bindig, D., Blaufuss, E., Blot, S., Boeser, S., Botner, O., Boettcher, J., Bourbeau, E., Bourbeau, J., Bradascio, F., Braun, J., Bron, S., Brostean-Kaiser, J., Burgman, A., Busse, R. S., Campana, M. A., Chen, C., Chirkin, D., Choi, S., Clark, B. A., Clark, K., Classen, L., Coleman, A., Collin, G. H., Conrad, J. M., Coppin, P., Correa, P., Cowen, D. F., Cross, R., Dave, P., Clercq, C. D., DeLaunay, J. J., Dembinski, H., Deoskar, K., De Ridder, Sam, Desai, A., Desiati, P., de Vries, K. D., de Wasseige, G., de With, M., DeYoung, T., Dharani, S., Diaz, A., Diaz-Velez, J. C., Dujmovic, H., Dunkman, M., DuVernois, M. A., Dvorak, E., Ehrhardt, T., Eller, P., Engel, R., Evans, J., Evenson, P. A., Fahey, S., Fazely, A. R., Fiedlschuster, S., Fienberg, A. T., Filimonov, K., Finley, C., Fischer, L., Fox, D., Franckowiak, A., Friedman, E., Fritz, A., Fuerst, P., Gaisser, T. K., Gallagher, J., Ganster, E., Garrappa, S., Gerhardt, L., Ghadimi, A., Glaser, C., Glauch, T., Gluesenkamp, T., Goldschmidt, A., Gonzalez, J. G., Goswami, S., Grant, D., Gregoire, T., Griffith, Z., Griswold, S., Gunduz, M., Haack, C., Hallgren, A., Halliday, R., Halve, L., Halzen, F., Minh, M. H., Hanson, K., Hardin, J., Harnisch, A. A., Haungs, A., Hauser, S., Hebecker, D., Helbing, K., Henningsen, F., Hettinger, E. C., Hickford, S., Hignight, J., Hill, C., Hill, G. C., Hoffman, K. D., Hoffmann, R., Hoinka, T., Hokanson-Fasig, B., Hoshina, K., Huang, F., Huber, M., Huber, T., Hultqvist, K., Hunnefeld, M., Hussain, R., In, S., Iovine, N., Ishihara, A., Jansson, M., Japaridze, G. S., Jeong, M., Jones, B. J. P., Joppe, R., Kang, D., Kang, W., Kang, X., Kappes, A., Kappesser, D., Karg, T., Karl, M., Karle, A., Katz, U., Kauer, M., Kellermann, M., Kelley, J. L., Kheirandish, A., Kim, J., Kin, K., Kintscher, T., Kiryluk, J., Klein, S. R., Koirala, R., Kolanoski, H., Koepke, L., Kopper, C., Kopper, S., Koskinen, D. J., Koundal, P., Kovacevich, M., Kowalski, M., Krings, K., Kruckl, G., Kurahashi, N., Kyriacou, A., Gualda, C. Lagunas, Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lazar, J. P., Leonard, K., Leszczynska, A., Li, Y., Liu, Q. R., Lohfink, E., Mariscal, C. J. Lozano, Lu, L., Lucarelli, F., Ludwig, A., Luszczak, W., Lyu, Y., Ma, W. Y., Madsen, J., Mahn, K. B. M., Makino, Y., Mallik, P., Mancina, S., Maris, I. C., Maruyama, R., Mase, K., McNally, F., Meagher, K., Medina, A., Meier, M., Meighen-Berger, S., Merz, J., Micallef, J., Mockler, D., Momente, G., Montaruli, T., Moore, R. W., Morik, K., Morse, R., Moulai, M., Naab, R., Nagai, R., Naumann, U., Necker, J., Niederhausen, H., Nisa, M. U., Nowicki, S. C., Nygren, D. R., Pollmann, A. Obertacke, Oehler, M., Olivas, A., Pandya, H., Pankova, D., V, Park, N., Parker, G. K., Paudel, E. N., Peiffer, P., de los Heros, C. Perez, Philippen, S., Pieloth, D., Pieper, S., Pizzuto, A., Plum, M., Popovych, Y., Porcelli, Alessio, Rodriguez, M. Prado, Price, P. B., Pries, B., Przybylski, G. T., Raab, C., Raissi, A., Rameez, M., Rawlins, K., Rea, I. C., Rehman, A., Reimann, R., Renschler, M., Renzi, G., Resconi, E., Reusch, S., Rhode, W., Richman, M., Riedel, B., Robertson, S., Roellinghoff, G., Rongen, M., Rott, C., Ruhe, T., Ryckbosch, Dirk, Cantu, D. Rysewyk, Safa, I, Herrera, S. E. Sanchez, Sandrock, A., Sandroos, J., Santander, M., Sarkar, S., Satalecka, K., Scharf, M., Schaufel, M., Schieler, H., Schlunder, P., Schmidt, T., Schneider, A., Schneider, J., Schroeder, F. G., Schumacher, L., Sclafani, S., Seckel, D., Seunarine, S., Sharma, A., Shefali, S., Silva, M., Skrzypek, B., Smithers, B., Snihur, R., Soedingrekso, J., Soldin, D., Spiczak, G. M., Spiering, C., Stachurska, J., Stamatikos, M., Stanev, T., Stein, R., Stettner, J., Steuer, A., Stezelberger, T., Stokstad, R. G., Sturwald, T., Stuttard, T., Sullivan, G. W., Taboada, I, Tenholt, F., Ter-Antonyan, S., Tilav, S., Tischbein, F., Tollefson, K., Tomankova, L., Tonnis, C., Toscano, S., Tosi, D., Trettin, A., Tselengidou, M., Tung, C. F., Turcati, A., Turcotte, R., Turley, C. F., Twagirayezu, J. P., Ty, B., Elorrieta, M. A. Unland, Valtonen-Mattila, N., Vandenbroucke, J., van Eijk, D., van Eijndhoven, N., Vannerom, D., van Santen, J., Verpoest, Stef, Vraeghe, Matthias, Walck, C., Wallace, A., Watson, T. B., Weaver, C., Weindl, A., Weiss, M. J., Weldert, J., Wendt, C., Werthebach, J., Weyrauch, M., Whelan, B. J., Whitehorn, N., Wiebe, K., Wiebusch, C. H., Williams, D. R., Wolf, M., Woschnagg, K., Wrede, G., Wulff, J., Xu, X. W., Xu, Y., Yanez, J. P., Yoshida, S., Yuan, T., Zhang, Z.
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: 2021
Subjects:
Online Access:https://biblio.ugent.be/publication/8757284
http://hdl.handle.net/1854/LU-8757284
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
https://biblio.ugent.be/publication/8757284/file/8757286
id ftunivgent:oai:archive.ugent.be:8757284
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Ghent University Academic Bibliography
op_collection_id ftunivgent
language English
topic Physics and Astronomy
Data analysis
Neutrino detectors
Pattern recognition
cluster finding
calibration and fitting methods
spellingShingle Physics and Astronomy
Data analysis
Neutrino detectors
Pattern recognition
cluster finding
calibration and fitting methods
Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A., Jr.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I
Anton, G.
Arguelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
Balagopal V, A.
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V
Baum, V
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K-H
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Boeser, S.
Botner, O.
Boettcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
Clercq, C. D.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, Sam
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Diaz-Velez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fuerst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Gluesenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Gregoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gunduz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. H.
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hunnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Koepke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Kruckl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczynska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Maris, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momente, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
Pandya, H.
Pankova, D., V
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
de los Heros, C. Perez
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, Alessio
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, Dirk
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schroeder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Sturwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tonnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, Stef
Vraeghe, Matthias
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
topic_facet Physics and Astronomy
Data analysis
Neutrino detectors
Pattern recognition
cluster finding
calibration and fitting methods
description Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. However, to perform real-time analyses and to issue alerts to telescopes around the world, powerful and fast reconstruction methods are desired. Deep neural networks can be extremely powerful, and their usage is computationally inexpensive once the networks are trained. These characteristics make a deep learning-based approach an excellent candidate for the application in IceCube. A reconstruction method based on convolutional architectures and hexagonally shaped kernels is presented. The presented method is robust towards systematic uncertainties in the simulation and has been tested on experimental data. In comparison to standard reconstruction methods in IceCube, it can improve upon the reconstruction accuracy, while reducing the time necessary to run the reconstruction by two to three orders of magnitude.
format Article in Journal/Newspaper
author Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A., Jr.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I
Anton, G.
Arguelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
Balagopal V, A.
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V
Baum, V
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K-H
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Boeser, S.
Botner, O.
Boettcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
Clercq, C. D.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, Sam
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Diaz-Velez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fuerst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Gluesenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Gregoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gunduz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. H.
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hunnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Koepke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Kruckl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczynska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Maris, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momente, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
Pandya, H.
Pankova, D., V
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
de los Heros, C. Perez
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, Alessio
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, Dirk
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schroeder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Sturwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tonnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, Stef
Vraeghe, Matthias
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
author_facet Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A., Jr.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I
Anton, G.
Arguelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
Balagopal V, A.
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V
Baum, V
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K-H
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Boeser, S.
Botner, O.
Boettcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
Clercq, C. D.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, Sam
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Diaz-Velez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fuerst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Gluesenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Gregoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gunduz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. H.
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hunnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Koepke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Kruckl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczynska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Maris, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momente, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
Pandya, H.
Pankova, D., V
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
de los Heros, C. Perez
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, Alessio
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, Dirk
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schroeder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Sturwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tonnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, Stef
Vraeghe, Matthias
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
author_sort Abbasi, R.
title A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_short A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_full A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_fullStr A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_full_unstemmed A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_sort convolutional neural network based cascade reconstruction for the icecube neutrino observatory
publishDate 2021
url https://biblio.ugent.be/publication/8757284
http://hdl.handle.net/1854/LU-8757284
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
https://biblio.ugent.be/publication/8757284/file/8757286
geographic South Pole
geographic_facet South Pole
genre South pole
genre_facet South pole
op_source JOURNAL OF INSTRUMENTATION
ISSN: 1748-0221
op_relation https://biblio.ugent.be/publication/8757284
http://hdl.handle.net/1854/LU-8757284
http://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
https://biblio.ugent.be/publication/8757284/file/8757286
op_rights No license (in copyright)
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
op_doi https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
container_title Journal of Instrumentation
container_volume 16
container_issue 07
container_start_page P07041
_version_ 1792054789545132032
spelling ftunivgent:oai:archive.ugent.be:8757284 2024-02-27T08:45:32+00:00 A convolutional neural network based cascade reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Ahrens, M. Alispach, C. Alves, A. A., Jr. Amin, N. M. An, R. Andeen, K. Anderson, T. Ansseau, I Anton, G. Arguelles, C. Axani, S. Bai, X. Balagopal V, A. Barbano, A. Barwick, S. W. Bastian, B. Basu, V Baum, V Baur, S. Bay, R. Beatty, J. J. Becker, K-H Tjus, J. Becker Bellenghi, C. BenZvi, S. Berley, D. Bernardini, E. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Blaufuss, E. Blot, S. Boeser, S. Botner, O. Boettcher, J. Bourbeau, E. Bourbeau, J. Bradascio, F. Braun, J. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Burgman, A. Busse, R. S. Campana, M. A. Chen, C. Chirkin, D. Choi, S. Clark, B. A. Clark, K. Classen, L. Coleman, A. Collin, G. H. Conrad, J. M. Coppin, P. Correa, P. Cowen, D. F. Cross, R. Dave, P. Clercq, C. D. DeLaunay, J. J. Dembinski, H. Deoskar, K. De Ridder, Sam Desai, A. Desiati, P. de Vries, K. D. de Wasseige, G. de With, M. DeYoung, T. Dharani, S. Diaz, A. Diaz-Velez, J. C. Dujmovic, H. Dunkman, M. DuVernois, M. A. Dvorak, E. Ehrhardt, T. Eller, P. Engel, R. Evans, J. Evenson, P. A. Fahey, S. Fazely, A. R. Fiedlschuster, S. Fienberg, A. T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer, L. Fox, D. Franckowiak, A. Friedman, E. Fritz, A. Fuerst, P. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Ganster, E. Garrappa, S. Gerhardt, L. Ghadimi, A. Glaser, C. Glauch, T. Gluesenkamp, T. Goldschmidt, A. Gonzalez, J. G. Goswami, S. Grant, D. Gregoire, T. Griffith, Z. Griswold, S. Gunduz, M. Haack, C. Hallgren, A. Halliday, R. Halve, L. Halzen, F. Minh, M. H. Hanson, K. Hardin, J. Harnisch, A. A. Haungs, A. Hauser, S. Hebecker, D. Helbing, K. Henningsen, F. Hettinger, E. C. Hickford, S. Hignight, J. Hill, C. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Hoinka, T. Hokanson-Fasig, B. Hoshina, K. Huang, F. Huber, M. Huber, T. Hultqvist, K. Hunnefeld, M. Hussain, R. In, S. Iovine, N. Ishihara, A. Jansson, M. Japaridze, G. S. Jeong, M. Jones, B. J. P. Joppe, R. Kang, D. Kang, W. Kang, X. Kappes, A. Kappesser, D. Karg, T. Karl, M. Karle, A. Katz, U. Kauer, M. Kellermann, M. Kelley, J. L. Kheirandish, A. Kim, J. Kin, K. Kintscher, T. Kiryluk, J. Klein, S. R. Koirala, R. Kolanoski, H. Koepke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Koundal, P. Kovacevich, M. Kowalski, M. Krings, K. Kruckl, G. Kurahashi, N. Kyriacou, A. Gualda, C. Lagunas Lanfranchi, J. L. Larson, M. J. Lauber, F. Lazar, J. P. Leonard, K. Leszczynska, A. Li, Y. Liu, Q. R. Lohfink, E. Mariscal, C. J. Lozano Lu, L. Lucarelli, F. Ludwig, A. Luszczak, W. Lyu, Y. Ma, W. Y. Madsen, J. Mahn, K. B. M. Makino, Y. Mallik, P. Mancina, S. Maris, I. C. Maruyama, R. Mase, K. McNally, F. Meagher, K. Medina, A. Meier, M. Meighen-Berger, S. Merz, J. Micallef, J. Mockler, D. Momente, G. Montaruli, T. Moore, R. W. Morik, K. Morse, R. Moulai, M. Naab, R. Nagai, R. Naumann, U. Necker, J. Niederhausen, H. Nisa, M. U. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Pollmann, A. Obertacke Oehler, M. Olivas, A. Pandya, H. Pankova, D., V Park, N. Parker, G. K. Paudel, E. N. Peiffer, P. de los Heros, C. Perez Philippen, S. Pieloth, D. Pieper, S. Pizzuto, A. Plum, M. Popovych, Y. Porcelli, Alessio Rodriguez, M. Prado Price, P. B. Pries, B. Przybylski, G. T. Raab, C. Raissi, A. Rameez, M. Rawlins, K. Rea, I. C. Rehman, A. Reimann, R. Renschler, M. Renzi, G. Resconi, E. Reusch, S. Rhode, W. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Roellinghoff, G. Rongen, M. Rott, C. Ruhe, T. Ryckbosch, Dirk Cantu, D. Rysewyk Safa, I Herrera, S. E. Sanchez Sandrock, A. Sandroos, J. Santander, M. Sarkar, S. Satalecka, K. Scharf, M. Schaufel, M. Schieler, H. Schlunder, P. Schmidt, T. Schneider, A. Schneider, J. Schroeder, F. G. Schumacher, L. Sclafani, S. Seckel, D. Seunarine, S. Sharma, A. Shefali, S. Silva, M. Skrzypek, B. Smithers, B. Snihur, R. Soedingrekso, J. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stachurska, J. Stamatikos, M. Stanev, T. Stein, R. Stettner, J. Steuer, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Sturwald, T. Stuttard, T. Sullivan, G. W. Taboada, I Tenholt, F. Ter-Antonyan, S. Tilav, S. Tischbein, F. Tollefson, K. Tomankova, L. Tonnis, C. Toscano, S. Tosi, D. Trettin, A. Tselengidou, M. Tung, C. F. Turcati, A. Turcotte, R. Turley, C. F. Twagirayezu, J. P. Ty, B. Elorrieta, M. A. Unland Valtonen-Mattila, N. Vandenbroucke, J. van Eijk, D. van Eijndhoven, N. Vannerom, D. van Santen, J. Verpoest, Stef Vraeghe, Matthias Walck, C. Wallace, A. Watson, T. B. Weaver, C. Weindl, A. Weiss, M. J. Weldert, J. Wendt, C. Werthebach, J. Weyrauch, M. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wolf, M. Woschnagg, K. Wrede, G. Wulff, J. Xu, X. W. Xu, Y. Yanez, J. P. Yoshida, S. Yuan, T. Zhang, Z. 2021 application/pdf https://biblio.ugent.be/publication/8757284 http://hdl.handle.net/1854/LU-8757284 https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041 https://biblio.ugent.be/publication/8757284/file/8757286 eng eng https://biblio.ugent.be/publication/8757284 http://hdl.handle.net/1854/LU-8757284 http://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041 https://biblio.ugent.be/publication/8757284/file/8757286 No license (in copyright) info:eu-repo/semantics/restrictedAccess JOURNAL OF INSTRUMENTATION ISSN: 1748-0221 Physics and Astronomy Data analysis Neutrino detectors Pattern recognition cluster finding calibration and fitting methods journalArticle info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2021 ftunivgent https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041 2024-01-31T23:07:05Z Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. However, to perform real-time analyses and to issue alerts to telescopes around the world, powerful and fast reconstruction methods are desired. Deep neural networks can be extremely powerful, and their usage is computationally inexpensive once the networks are trained. These characteristics make a deep learning-based approach an excellent candidate for the application in IceCube. A reconstruction method based on convolutional architectures and hexagonally shaped kernels is presented. The presented method is robust towards systematic uncertainties in the simulation and has been tested on experimental data. In comparison to standard reconstruction methods in IceCube, it can improve upon the reconstruction accuracy, while reducing the time necessary to run the reconstruction by two to three orders of magnitude. Article in Journal/Newspaper South pole Ghent University Academic Bibliography South Pole Journal of Instrumentation 16 07 P07041