Preprint PUBDB-2025-00886

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Development of systematic uncertainty-aware neural network trainings for binned-likelihood analyses at the LHC

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-005; CMS-MLG-23-005; arXiv:2502.13047

Abstract: We propose a neural network training method capable of accounting for the effects of systematic variations of the data model in the training process and describe its extension towards neural network multiclass classification. The procedure is evaluated on the realistic case of the measurement of Higgs boson production via gluon fusion and vector boson fusion in the $\tau\tau$ decay channel at the CMS experiment. The neural network output functions are used to infer the signal strengths for inclusive production of Higgs bosons as well as for their production via gluon fusion and vector boson fusion. We observe improvements of 12 and 16% in the uncertainty in the signal strengths for gluon and vector-boson fusion, respectively, compared with a conventional neural network training based on cross-entropy.


Note: Submitted to Computing and Software for Big Science. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/MLG-23-005 (CMS Public Pages)

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2025
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