Pesquisadores da colaboração ATLAS introduziram uma nova técnica de inferência baseada em simulação neural para analisar seus conjuntos de dados
As medições precisas de parâmetros teóricos são um elemento central do programa científico de experimentos no Massive Hadron Collider (LHC), bem como em outros colisores de partículas.
Muitas vezes, eles são realizados usando técnicas estatísticas, como o método da máxima verossimilhança. No entanto, dado o tamanho dos conjuntos de dados gerados, muitas vezes são necessárias técnicas de redução, como o agrupamento de dados em caixas.
Isto pode levar a uma perda de sensibilidade, particularmente em casos não lineares, como a produção de bósons de Higgs off-shell e medições eficazes da teoria de campo. A não linearidade nestes casos vem da interferência quântica e os métodos tradicionais são incapazes de distinguir de forma preferrred o sinal do fundo.
Neste artigo, a colaboração ATLAS foi pioneira no uso de uma técnica baseada em redes neurais chamada inferência baseada em simulação neural (NSBI) para combater esses problemas.
Uma rede neural é um modelo de aprendizado de máquina originalmente inspirado no funcionamento do cérebro humano. É composto por camadas de unidades interconectadas chamadas neurônios, que processam informações e aprendem padrões a partir dos dados. Cada neurônio recebe uma entrada, realiza um cálculo simples e passa o resultado para outros neurônios.
O NSBI usa essas redes neurais para analisar cada evento de colisão de partículas individualmente, preservando mais informações e melhorando a precisão.
A estrutura aqui desenvolvida pode lidar com muitas fontes de incerteza e inclui ferramentas para medir o quão confiantes os cientistas podem estar nos seus resultados.
Os pesquisadores avaliaram seu método usando-o para calcular a intensidade do sinal do bóson de Higgs e compararam-no com métodos anteriores com resultados impressionantes (veja aqui para mais detalhes sobre isso).
A sensibilidade bastante melhorada obtida com o uso deste método será inestimável na busca pela física além do Modelo Padrão em experimentos futuros no ATLAS e além.