論文の概要: PeakNet: An Autonomous Bragg Peak Finder with Deep Neural Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.15301v2
- Date: Wed, 28 Jun 2023 04:55:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-29 17:49:59.019771
- Title: PeakNet: An Autonomous Bragg Peak Finder with Deep Neural Networks
- Title(参考訳): PeakNet:ディープニューラルネットワークを備えた自動ブラッグピークファインダ
- Authors: Cong Wang, Po-Nan Li, Jana Thayer and Chun Hong Yoon
- Abstract要約: PeakNetは、ディープニューラルネットワークを利用する、自律的なBraggピークファインダである。
専門家レベルの実時間連続結晶学データ解析には高いデータレートで適している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.8044059998311393
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Serial crystallography at X-ray free electron laser (XFEL) and synchrotron
facilities has experienced tremendous progress in recent times enabling novel
scientific investigations into macromolecular structures and molecular
processes. However, these experiments generate a significant amount of data
posing computational challenges in data reduction and real-time feedback. Bragg
peak finding algorithm is used to identify useful images and also provide
real-time feedback about hit-rate and resolution. Shot-to-shot intensity
fluctuations and strong background scattering from buffer solution, injection
nozzle and other shielding materials make this a time-consuming optimization
problem. Here, we present PeakNet, an autonomous Bragg peak finder that
utilizes deep neural networks. The development of this system 1) eliminates the
need for manual algorithm parameter tuning, 2) reduces false-positive peaks by
adjusting to shot-to-shot variations in strong background scattering in
real-time, 3) eliminates the laborious task of manually creating bad pixel
masks and the need to store these masks per event since these can be
regenerated on demand. PeakNet also exhibits exceptional runtime efficiency,
processing a 1920-by-1920 pixel image around 90 ms on an NVIDIA 1080 Ti GPU,
with the potential for further enhancements through parallelized analysis or
GPU stream processing. PeakNet is well-suited for expert-level real-time serial
crystallography data analysis at high data rates.
- Abstract(参考訳): X線自由電子レーザー(XFEL)とシンクロトロン施設におけるシリアル結晶学は近年大きな進歩を遂げており、マクロ分子構造と分子過程の新たな科学的研究を可能にしている。
しかし、これらの実験はデータ削減とリアルタイムフィードバックにおいて計算上の課題を呈する膨大な量のデータを生成する。
ブラッグピーク探索アルゴリズムは有用な画像の識別や、ヒット率と解像度に関するリアルタイムフィードバックを提供する。
バッファ溶液,噴射ノズル,その他の遮蔽材からのショット・ツー・ショット強度変動と強い背景散乱により,これは時間を要する最適化問題となる。
本稿では,深層ニューラルネットワークを利用した自律型ブラッグピークファインダPeakNetを紹介する。
このシステムの開発は
1)手動のアルゴリズムパラメータチューニングの必要性をなくす。
2) 強背景散乱におけるショット・ツー・ショットの変動をリアルタイムに調整することにより, 偽陽性ピークを低減する。
3) 悪い画素マスクを手作業で作成する手間を省き, 必要に応じて再生できるため, イベント毎にマスクを保管する必要がなくなる。
PeakNetは、1920×1920ピクセルの画像をNVIDIA 1080 Ti GPU上で90ミリ秒で処理し、並列化分析やGPUストリーム処理によるさらなる拡張の可能性を秘めている。
PeakNetは、専門家レベルのリアルタイム連続結晶学データ解析に高いデータレートで適している。
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