Study of non-parametric reconstruction algorithms of gravitational wave for real-time detection

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本研究（特別研究員奨励費）に採択された外国人特別研究員であるMarco Meyerは、来日後に重力波検出実験であるKAGRAコラボレーションに参加し、国際重力波観測のデータにアクセスできるようになった。本研究代表者である神田は、自身の詳しいKAGRAと国際観測網のデータへのアクセス、およびKAGRAにおけるデータフローや計算機資源について、Meyerの研究へ接続すべく、研究打ち合わせを行なってきた。また、KAGRA実験についての知見も共有してきた。Meyerを中心に、観測データを扱って本課題の主題である、非パラメトリック重力波再構成アルゴリズムの開発を進めた。ここまでに開発が進んだ解析パイプラインでは、C++を用いてROOT (https://root.cern) と KFRライブラリ(https://www.kfrlib.com/)を含む信号処理を構築した。重力波観測の生データである FrameFormat形式とHDF5形式から、ROOTデータツリー形式への変換プログラムを作成した。このプログラムは並列オンラインでデータストリーム処理を実行できる。さらに TMVA Machine Learning Toolkit を用いたニューラルネットワーク開発を進めた。さまざまなバックエンド (LWTNN と ONNX) でベンチマークを行い比較した。バッチサイズが小さい場合、ONNX ランタイムおよび LWTNN が優れているという結果を得ました。また、他の機械学習ライブラリである PyTorch と Keras も、 TMVA と相互運用している。