广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2022年6月2日
(v1)
,最后修订 2022年6月22日 (此版本, v2)]
标题: 评估非高斯噪声对寻找连续引力波的卷积神经网络的影响
标题: Assessing the impact of non-Gaussian noise on convolutional neural networks that search for continuous gravitational waves
摘要: 我们提出了一种卷积神经网络,能够从$\sim 1$年模拟数据中搜索连续引力波,这些数据受到非平稳、窄带干扰(即线状噪声)的影响。我们的网络已经学会将输入的应变数据分类为四类:(1)只有高斯噪声;(2)高斯噪声中的天体物理信号注入;(3)嵌入高斯噪声中的线状噪声;(4)同时受到高斯噪声和线状噪声污染的天体物理信号。 在我们的算法中,不同频率被独立处理;因此,我们的网络对均匀间隔的线状噪声(即梳状结构)具有鲁棒性,并且只需考虑完全正弦的线状噪声。我们发现,我们的神经网络能够以高精度区分天体物理信号和线状噪声。 在一个没有线状噪声的频段内,我们的网络灵敏度深度约为$\mathcal{D}^{95\%} \simeq 43.9$,假警报概率为$\sim 0.5\%$;而在存在线状噪声的情况下,当线状噪声幅度为$h_0^\mathrm{line}/\sqrt{S_\mathrm{n}(f_k)} = 1.0$时,我们能够保持假警报概率为$\sim 10\%$并达到$\mathcal{D}^\mathrm{95\%} \simeq 3.62$的灵敏度。 我们评估了该方法的计算成本为$O(10^{19})$浮点运算,并将其与标准全天空搜索的成本进行了比较,忽略覆盖参数空间的差异。结果显示,我们的方法比标准搜索方法高效一个或两个数量级。 尽管我们的神经网络使用当前设施(一块 GTX1080Ti 显卡)大约需要$O(10^8)$秒来部署,但我们预计通过利用更多改进后的显卡,可以将其减少到可接受的水平。
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