論文の概要: Particle Trajectory Representation Learning with Masked Point Modeling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.02558v1
• Date: Tue, 04 Feb 2025 18:31:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 15:21:56.414208
• Title: Particle Trajectory Representation Learning with Masked Point Modeling
• Title（参考訳）: マスケプポイントモデリングによる粒子軌道表現学習
• Authors: Sam Young, Yeon-jae Jwa, Kazuhiro Terao,
• Abstract要約: 時間射影チャンバー(TPC)における3次元粒子軌道解析のための自己監督型マスクモデリングフレームワーク 本研究は、疎イオン化点を分解能に依存しないパッチにグループ化するためのボリュームトークン化を提案する。 PoLAr-MAEは99.4%のトラックと97.7%のシャワー分類Fスコアを達成した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Effective self-supervised learning (SSL) techniques have been key to unlocking large datasets for representation learning. While many promising methods have been developed using online corpora and captioned photographs, their application to scientific domains, where data encodes highly specialized knowledge, remains in its early stages. We present a self-supervised masked modeling framework for 3D particle trajectory analysis in Time Projection Chambers (TPCs). These detectors produce globally sparse (<1% occupancy) but locally dense point clouds, capturing meter-scale particle trajectories at millimeter resolution. Starting with PointMAE, this work proposes volumetric tokenization to group sparse ionization points into resolution-agnostic patches, as well as an auxiliary energy infilling task to improve trajectory semantics. This approach -- which we call Point-based Liquid Argon Masked Autoencoder (PoLAr-MAE) -- achieves 99.4% track and 97.7% shower classification F-scores, matching that of supervised baselines without any labeled data. While the model learns rich particle trajectory representations, it struggles with sub-token phenomena like overlapping or short-lived particle trajectories. To support further research, we release PILArNet-M -- the largest open LArTPC dataset (1M+ events, 5.2B labeled points) -- to advance SSL in high energy physics (HEP). Project site: https://youngsm.com/polarmae/
• Abstract（参考訳）: 効率的な自己教師付き学習(SSL)技術は、表現学習のために大規模なデータセットをアンロックする鍵となった。 オンラインコーパスとキャプション付き写真を用いて多くの有望な手法が開発されているが、データに高度に専門知識をエンコードする科学分野への応用は、まだ初期段階にある。 時間射影チャンバー(TPC)における3次元粒子軌道解析のための自己教師付きマスク付きモデリングフレームワークを提案する。 これらの検出器は地球規模でスパース(<1%の占有率)を発生させるが、局所的に密度の高い点雲を発生させ、ミリ波分解能でメートルスケールの粒子軌道を捉えている。 この研究はPointMAEから始まり、軌跡のセマンティクスを改善するための補助的なエネルギー充満タスクと同様に、スパースイオン化点を分解に依存しないパッチにグループ化するボリュームトークン化を提案する。 ポイントベースのLiquid Argon Masked Autoencoder (PoLAr-MAE) と呼ばれるこのアプローチは、99.4%のトラックと97.7%のシャワー分類Fスコアを獲得し、ラベル付きデータなしで教師付きベースラインと一致する。 モデルは豊富な粒子軌道表現を学習するが、重なり合いや短命な粒子軌道のようなサブトーケン現象に苦しむ。 さらなる研究を支援するため、我々は、高エネルギー物理学(HEP)においてSSLを進めるために、最大のオープンLArTPCデータセットであるPILArNet-M(1M+イベント、5.2Bラベル付きポイント)をリリースする。 プロジェクトサイト:https://youngsm.com/polarmae/

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