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., Amin N. M., An R., Andeen K., Anderson T., Ansseau I., Anton G., Arguelles C., Axani S., Bai X., Balagopal A. V., Barbano A., Barwick S. W., Bastian B., Basu V., Baum V., Baur S., Bay R., Beatty J. J., Becker K. -H., Tjus J. B., Bellenghi C., BenZvi S., Berley D., Bernardini E., Besson D. Z., Binder G., Bindig D., Blaufuss E., Blot S., Boser S., Botner O., Bottcher 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., Ridder S. D., 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., Furst P., Gaisser T. K., Gallagher J., Ganster E., Garrappa S., Gerhardt L., Ghadimi A., Glaser C., Glauch T., Glusenkamp 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., Kopke L., Kopper C., Kopper S., Koskinen D. J., Koundal P., Kovacevich M., Kowalski M., Krings K., Kruckl G., Kurahashi N., Kyriacou A., Gualda C. L., 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. L., 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., Nguyen L. V., Niederhausen H., Nisa M. U., Nowicki S. C., Nygren D. R., Pollmann A. O., Oehler M., Olivas A., O'Sullivan E., Pandya H., Pankova D. V., Park N., Parker G. K., Paudel E. N., Peiffer P., de los Heros C. P., Philippen S., Pieloth D., Pieper S., Pizzuto A., Plum M., Popovych Y., Porcelli A., Rodriguez M. P., 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 D., Cantu D. R., Safa I., Herrera S. E. S., Sandrock A., Sandroos J., Santander M., Sarker S., Sarkar S., Satalecka K., Scharf M., Schaufel M., Schieler H., Schlunder P., Schmidt T., Schneider A., Schneider J., Schroder 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. U., Valtonen-Mattila N., Vandenbroucke J., van Eijk D., van Eijndhoven N., Vannerom D., van Santen J., Verpoest S., Vraeghe M., 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.
Other Authors: Abbasi, R., Ackermann, M., Adams, J., Aguilar, J. A., Ahlers, M., Ahrens, M., Alispach, C., Alves, A. A., Amin, N. M., An, R., Andeen, K., Anderson, T., Ansseau, I., Anton, G., Arguelles, C., Axani, S., Bai, X., Balagopal, A. V., Barbano, A., Barwick, S. W., Bastian, B., Basu, V., Baum, V., Baur, S., Bay, R., Beatty, J. J., Becker, K. -H., Tjus, J. B., Bellenghi, C., Benzvi, S., Berley, D., Bernardini, E., Besson, D. Z., Binder, G., Bindig, D., Blaufuss, E., Blot, S., Boser, S., Botner, O., Bottcher, J., Bourbeau, E., Bourbeau, J., Bradascio, F., Braun, J., Bron, S., Brostean-Kaiser, J., Burgman, A., Busse, R. S., Campana, M. A., Chen, C.
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: IOP Publishing Ltd 2021
Subjects:
Online Access:http://hdl.handle.net/11577/3399771
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
id ftunivpadovairis:oai:www.research.unipd.it:11577/3399771
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Padua Research Archive (IRIS - Università degli Studi di Padova)
op_collection_id ftunivpadovairis
language English
topic Calibration
Cluster finding
Data analysi
Fitting method
Neutrino detector
Pattern recognition
spellingShingle Calibration
Cluster finding
Data analysi
Fitting method
Neutrino detector
Pattern recognition
Abbasi R.
Ackermann M.
Adams J.
Aguilar J. A.
Ahlers M.
Ahrens M.
Alispach C.
Alves A. A.
Amin N. M.
An R.
Andeen K.
Anderson T.
Ansseau I.
Anton G.
Arguelles C.
Axani S.
Bai X.
Balagopal A. V.
Barbano A.
Barwick S. W.
Bastian B.
Basu V.
Baum V.
Baur S.
Bay R.
Beatty J. J.
Becker K. -H.
Tjus J. B.
Bellenghi C.
BenZvi S.
Berley D.
Bernardini E.
Besson D. Z.
Binder G.
Bindig D.
Blaufuss E.
Blot S.
Boser S.
Botner O.
Bottcher 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.
Ridder S. D.
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.
Furst P.
Gaisser T. K.
Gallagher J.
Ganster E.
Garrappa S.
Gerhardt L.
Ghadimi A.
Glaser C.
Glauch T.
Glusenkamp 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.
Kopke L.
Kopper C.
Kopper S.
Koskinen D. J.
Koundal P.
Kovacevich M.
Kowalski M.
Krings K.
Kruckl G.
Kurahashi N.
Kyriacou A.
Gualda C. L.
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. L.
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.
Nguyen L. V.
Niederhausen H.
Nisa M. U.
Nowicki S. C.
Nygren D. R.
Pollmann A. O.
Oehler M.
Olivas A.
O'Sullivan E.
Pandya H.
Pankova D. V.
Park N.
Parker G. K.
Paudel E. N.
Peiffer P.
de los Heros C. P.
Philippen S.
Pieloth D.
Pieper S.
Pizzuto A.
Plum M.
Popovych Y.
Porcelli A.
Rodriguez M. P.
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 D.
Cantu D. R.
Safa I.
Herrera S. E. S.
Sandrock A.
Sandroos J.
Santander M.
Sarker S.
Sarkar S.
Satalecka K.
Scharf M.
Schaufel M.
Schieler H.
Schlunder P.
Schmidt T.
Schneider A.
Schneider J.
Schroder 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. U.
Valtonen-Mattila N.
Vandenbroucke J.
van Eijk D.
van Eijndhoven N.
Vannerom D.
van Santen J.
Verpoest S.
Vraeghe M.
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 Calibration
Cluster finding
Data analysi
Fitting method
Neutrino detector
Pattern recognition
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.
author2 Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I.
Anton, G.
Arguelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
Balagopal, A. V.
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V.
Baum, V.
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K. -H.
Tjus, J. B.
Bellenghi, C.
Benzvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Boser, S.
Botner, O.
Bottcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
format Article in Journal/Newspaper
author Abbasi R.
Ackermann M.
Adams J.
Aguilar J. A.
Ahlers M.
Ahrens M.
Alispach C.
Alves A. A.
Amin N. M.
An R.
Andeen K.
Anderson T.
Ansseau I.
Anton G.
Arguelles C.
Axani S.
Bai X.
Balagopal A. V.
Barbano A.
Barwick S. W.
Bastian B.
Basu V.
Baum V.
Baur S.
Bay R.
Beatty J. J.
Becker K. -H.
Tjus J. B.
Bellenghi C.
BenZvi S.
Berley D.
Bernardini E.
Besson D. Z.
Binder G.
Bindig D.
Blaufuss E.
Blot S.
Boser S.
Botner O.
Bottcher 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.
Ridder S. D.
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.
Furst P.
Gaisser T. K.
Gallagher J.
Ganster E.
Garrappa S.
Gerhardt L.
Ghadimi A.
Glaser C.
Glauch T.
Glusenkamp 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.
Kopke L.
Kopper C.
Kopper S.
Koskinen D. J.
Koundal P.
Kovacevich M.
Kowalski M.
Krings K.
Kruckl G.
Kurahashi N.
Kyriacou A.
Gualda C. L.
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. L.
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.
Nguyen L. V.
Niederhausen H.
Nisa M. U.
Nowicki S. C.
Nygren D. R.
Pollmann A. O.
Oehler M.
Olivas A.
O'Sullivan E.
Pandya H.
Pankova D. V.
Park N.
Parker G. K.
Paudel E. N.
Peiffer P.
de los Heros C. P.
Philippen S.
Pieloth D.
Pieper S.
Pizzuto A.
Plum M.
Popovych Y.
Porcelli A.
Rodriguez M. P.
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 D.
Cantu D. R.
Safa I.
Herrera S. E. S.
Sandrock A.
Sandroos J.
Santander M.
Sarker S.
Sarkar S.
Satalecka K.
Scharf M.
Schaufel M.
Schieler H.
Schlunder P.
Schmidt T.
Schneider A.
Schneider J.
Schroder 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. U.
Valtonen-Mattila N.
Vandenbroucke J.
van Eijk D.
van Eijndhoven N.
Vannerom D.
van Santen J.
Verpoest S.
Vraeghe M.
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.
Amin N. M.
An R.
Andeen K.
Anderson T.
Ansseau I.
Anton G.
Arguelles C.
Axani S.
Bai X.
Balagopal A. V.
Barbano A.
Barwick S. W.
Bastian B.
Basu V.
Baum V.
Baur S.
Bay R.
Beatty J. J.
Becker K. -H.
Tjus J. B.
Bellenghi C.
BenZvi S.
Berley D.
Bernardini E.
Besson D. Z.
Binder G.
Bindig D.
Blaufuss E.
Blot S.
Boser S.
Botner O.
Bottcher 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.
Ridder S. D.
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.
Furst P.
Gaisser T. K.
Gallagher J.
Ganster E.
Garrappa S.
Gerhardt L.
Ghadimi A.
Glaser C.
Glauch T.
Glusenkamp 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.
Kopke L.
Kopper C.
Kopper S.
Koskinen D. J.
Koundal P.
Kovacevich M.
Kowalski M.
Krings K.
Kruckl G.
Kurahashi N.
Kyriacou A.
Gualda C. L.
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. L.
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.
Nguyen L. V.
Niederhausen H.
Nisa M. U.
Nowicki S. C.
Nygren D. R.
Pollmann A. O.
Oehler M.
Olivas A.
O'Sullivan E.
Pandya H.
Pankova D. V.
Park N.
Parker G. K.
Paudel E. N.
Peiffer P.
de los Heros C. P.
Philippen S.
Pieloth D.
Pieper S.
Pizzuto A.
Plum M.
Popovych Y.
Porcelli A.
Rodriguez M. P.
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 D.
Cantu D. R.
Safa I.
Herrera S. E. S.
Sandrock A.
Sandroos J.
Santander M.
Sarker S.
Sarkar S.
Satalecka K.
Scharf M.
Schaufel M.
Schieler H.
Schlunder P.
Schmidt T.
Schneider A.
Schneider J.
Schroder 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. U.
Valtonen-Mattila N.
Vandenbroucke J.
van Eijk D.
van Eijndhoven N.
Vannerom D.
van Santen J.
Verpoest S.
Vraeghe M.
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
publisher IOP Publishing Ltd
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/11577/3399771
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041
geographic South Pole
geographic_facet South Pole
genre South pole
genre_facet South pole
op_relation info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000791154200002
volume:16
issue:7
firstpage:P07041
journal:JOURNAL OF INSTRUMENTATION
http://hdl.handle.net/11577/3399771
doi:10.1088/1748-0221/16/07/P07041
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85112103983
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_ 1790608234386554880
spelling ftunivpadovairis:oai:www.research.unipd.it:11577/3399771 2024-02-11T10:08:41+01:00 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. Amin N. M. An R. Andeen K. Anderson T. Ansseau I. Anton G. Arguelles C. Axani S. Bai X. Balagopal A. V. Barbano A. Barwick S. W. Bastian B. Basu V. Baum V. Baur S. Bay R. Beatty J. J. Becker K. -H. Tjus J. B. Bellenghi C. BenZvi S. Berley D. Bernardini E. Besson D. Z. Binder G. Bindig D. Blaufuss E. Blot S. Boser S. Botner O. Bottcher 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. Ridder S. D. 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. Furst P. Gaisser T. K. Gallagher J. Ganster E. Garrappa S. Gerhardt L. Ghadimi A. Glaser C. Glauch T. Glusenkamp 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. Kopke L. Kopper C. Kopper S. Koskinen D. J. Koundal P. Kovacevich M. Kowalski M. Krings K. Kruckl G. Kurahashi N. Kyriacou A. Gualda C. L. 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. L. 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. Nguyen L. V. Niederhausen H. Nisa M. U. Nowicki S. C. Nygren D. R. Pollmann A. O. Oehler M. Olivas A. O'Sullivan E. Pandya H. Pankova D. V. Park N. Parker G. K. Paudel E. N. Peiffer P. de los Heros C. P. Philippen S. Pieloth D. Pieper S. Pizzuto A. Plum M. Popovych Y. Porcelli A. Rodriguez M. P. 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 D. Cantu D. R. Safa I. Herrera S. E. S. Sandrock A. Sandroos J. Santander M. Sarker S. Sarkar S. Satalecka K. Scharf M. Schaufel M. Schieler H. Schlunder P. Schmidt T. Schneider A. Schneider J. Schroder 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. U. Valtonen-Mattila N. Vandenbroucke J. van Eijk D. van Eijndhoven N. Vannerom D. van Santen J. Verpoest S. Vraeghe M. 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. Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Ahrens, M. Alispach, C. Alves, A. A. Amin, N. M. An, R. Andeen, K. Anderson, T. Ansseau, I. Anton, G. Arguelles, C. Axani, S. Bai, X. Balagopal, A. V. Barbano, A. Barwick, S. W. Bastian, B. Basu, V. Baum, V. Baur, S. Bay, R. Beatty, J. J. Becker, K. -H. Tjus, J. B. Bellenghi, C. Benzvi, S. Berley, D. Bernardini, E. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Blaufuss, E. Blot, S. Boser, S. Botner, O. Bottcher, J. Bourbeau, E. Bourbeau, J. Bradascio, F. Braun, J. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Burgman, A. Busse, R. S. Campana, M. A. Chen, C. 2021 http://hdl.handle.net/11577/3399771 https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041 eng eng IOP Publishing Ltd info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000791154200002 volume:16 issue:7 firstpage:P07041 journal:JOURNAL OF INSTRUMENTATION http://hdl.handle.net/11577/3399771 doi:10.1088/1748-0221/16/07/P07041 info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85112103983 Calibration Cluster finding Data analysi Fitting method Neutrino detector Pattern recognition info:eu-repo/semantics/article 2021 ftunivpadovairis https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/P07041 2024-01-17T17:48:31Z 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 Padua Research Archive (IRIS - Università degli Studi di Padova) South Pole Journal of Instrumentation 16 07 P07041