[論文レビュー] HepData and JetWeb: HEP data archiving and model validation

A. G. Buckley, J. M. Butterworth+5 more|ArXiv.org|May 4, 2006

Advanced Data Storage Technologies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、高エネルギー物理学（HEP）のモデルチューニングおよび検証を簡素化する統合システムCEDARを提案する。実験的データおよびジェネレーターデータを標準化されたHepML XMLフォーマットで表現することで、モンテカルロシミュレーションと実験的観測量の間で自動的かつ再現可能な比較が可能となり、LHC物理学解析におけるイベントジェネレーターパrameterチューニングの堅牢性と透明性が著しく向上する。

ABSTRACT

The CEDAR collaboration is extending and combining the JetWeb and HepData systems to provide a single service for tuning and validating models of high-energy physics processes. The centrepiece of this activity is the fitting by JetWeb of observables computed from Monte Carlo event generator events against their experimentally determined distributions, as stored in HepData. Caching the results of the JetWeb simulation and comparison stages provides a single cumulative database of event generator tunings, fitted against a wide range of experimental quantities. An important feature of this integration is a family of XML data formats, called HepML.

研究の動機と目的

• 高エネルギー物理学におけるモンテカルロイベントジェネレーターチューニングの非一貫性および再現不能性の課題に対処すること。
• 実験データとシミュレートされた観測量を比較するための中央集権的で標準化されたシステムを構築すること。
• 多様なプロセスにわたる複数の実験的観測量の同時フィッティングを可能にすることで、モデル検証を向上させること。
• 実験結果とジェネレータ設定の間での相互運用性を保証するための共通データフォーマット（HepML）を確立すること。
• HEPソフトウェアおよびデータの持続可能なコミュニティ主導のインfraストラクチャの開発を支援すること。

提案手法

• HepDataの実験反応データレポジトリとJetWebのシミュレーションおよびフィッティングエンジンを統合し、統合チューニングサービスを構築すること。
• XMLスキーマを用いて、実験データおよびイベントジェネレータ設定を表現するXMLベースのデータフォーマット（HepML）のファミリを定義すること。
• XSLTおよびXPathを用いて、HepMLレコードから動的にWebベースの可視化および出力フォーマットを生成すること。
• HepDataのレガシーデータベースを、より良いデータ管理を実現するためのリレーショナルMySQLスキーマと新しいJavaオブジェクトモデルに移行すること。
• JetWebを改良し、HepDataに直接クエリを発行できるようにすることで、データ変換エラーを排除し、リアルタイムの更新を可能にすること。
• モンテカルロイベントからの観測量分布を計算するためのHZTool（Fortran）およびそのC++版置換ツールであるRivetを開発し、ジェネレータに依存しないインターフェースを提供すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多様なプロセスにわたる実験的HEPデータとモンテカルロシミュレーション結果を、体系的かつ再現可能に比較するにはどうすればよいか？
• RQ2 実験データアーカイブとイベントジェネレータ設定の間での相互運用性を保証するには、どのような標準化されたデータフォーマットが必要か？
• RQ3 統合されたシステムにより、限定的な観測量へのチューニングに起因する物理的に不適切な予測のリスクを低減できるか？
• RQ4 HepDataとJetWebの統合により、イベントジェネレーターチューニングの透明性と再利用性はどのように向上するか？
• RQ5 コミュニティ主導で長期間にわたるHEPシミュレーションモデルの検証を支援するには、どのようなインfraストラクチャが必要か？

主な発見

• HepMLフォーマットのファミリが定義され、公にコメントを受けるために公開された。初期のスキーマはHepDataレコードおよびイベントジェネレータ設定用に提供された。
• HepDataのレガシーデータベース（BDMS）が、データ整合性とアクセス性の向上を目的としたリレーショナルMySQLデータベースと新しいJavaオブジェクトモデルに成功裏に移行した。
• HepMLレコードのXSLT変換を用いたプロトタイプHepDataウェブサイトが利用可能になり、動的なデータ表示のデモンストレーションが可能となった。
• JetWebはHepMLをジェネレーターパrameterの保存に使用するように更新され、AIDA準拠のプロット機能をサポートし、新しいイベントジェネレーターモデルの追加を簡素化した。
• HZToolライブラリはRivetへと置き換えられつつある。RivetはC++ベースでオブジェクト指向設計された代替ツールであり、保守性と現代のジェネレータとの統合性を高めるために開発された。
• CEDARは、統合的かつコミュニティ主導のインfraストラクチャを活用して、LHC物理学解析のためのグローバルに検証され、再現可能なイベントジェネレーターチューニングを提供する段階に進んでいる。