BES3分析软件系统 何康林 中科院高能所，南京　2008.

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1 BES3分析软件系统 何康林 中科院高能所，南京　2008

2 BES3离线软件系统概述 总体框架 功能模块 参加单位 C++，Gaudi 模拟：Geant4 重建／刻度：引进与自主开发
分析：自主开发为主 参加单位 高能所，北京大学，山东大学，清华大学，中国科技大学，湖南大学，浙江大学等 俄罗斯联合核子所等 BES3分析软件系统

3 BES3分析工具软件 开发内容 功能与作用 物理分析的重要组成部分，软件开发中的重要一环 帮助物理学家把径迹信息转化为人们感兴趣的物理量
建立标准化分析平台，提高分析的整体水平，加快物理文章发表的进程 事例选择条件 系统误差分析 工具软件 运动学拟合,顶点拟合 粒子鉴别 TOF和dE/dx的重建与刻度 分析软件 事例数据模型与分析框架 事例标记 软件物理性能检查 BES3分析软件系统

4 运动学拟合与顶点拟合 利用末态粒子能动量守恒条件以及衰变粒子来自同一顶点的运动学特征，可以 原理：带约束条件的最小二乘拟合
改善粒子的能量，动量以及质量分辨 压制本底事例，提高信噪比 BES物理分析中普遍使用 原理：带约束条件的最小二乘拟合 开发目标与开发技术 通用性强的工具软件 采用面向对象技术开发 支持各种粒子 支持各种运动学约束，顶点约束和次级顶点约束条件 BES3分析软件系统

5 运动学拟合 不变质量约束 总能量约束 总动量约束 三动量约束 四动量约束 等质量约束 全面支持BES的J/ψ,ψ′以及D和Ds物理分析
π０／ηγ＋γ 总能量约束 ED=Ebeam 总动量约束 三动量约束 四动量约束 Ecms=MJ/ψ 等质量约束 本底得到压制 π０质量分辨示意图 全面支持BES的J/ψ,ψ′以及D和Ds物理分析 BES3分析软件系统

6 次级顶点重建 顶点拟合 产生顶点 衰变顶点 次级顶点约束 带电粒子在磁场中的运动方程，分xy和z方向 多次迭代方法 径迹参数更新
多条带电粒子的强子事例：事例顶点的平均 衰变顶点 衰变粒子的顶点拟合 次级顶点约束 中性粒子衰变：直线飞行 带电粒子衰变：螺旋线飞行 BES3分析软件系统

7 粒子鉴别 多变量分析工具包 以上各项工作，同时独立展开，都达到了预期目标 各个子探测器系统 综合方法的研究（多样性与灵活性兼具） 样本选择
子系统种类多,信息差别大 公用基类,定义方法和接口 TOF, dE/dx, Emc, Muc 综合方法的研究（多样性与灵活性兼具） 似然函数方法 神经网络方法 积极开展多变量分析工具包的引进工作 样本选择 单粒子产生 物理事例中选取 多变量分析工具包 Cuts Likelihood Multi-dimension Likelihood Fisher discriminator (Muon ID) H-Matrix Artificial Neural Network Boosted Decision Tree 能直接输出性能比较曲线.拟做为BES3粒子鉴别的标准算法库 不仅可实现粒子鉴别 还可用来优化物理分析 以上各项工作，同时独立展开，都达到了预期目标 BES3分析软件系统

8 双层TOF的刻度 为提高粒子鉴别能力，BES3采用桶部双层TOF,每层双端读出 双层测量时间之间存在关联，粒子鉴别时必须考虑
单端刻度：Q和Z相关的项，约十项 关联因子的提取：双端时间和与时间差的分辨率的差别 优化的组合方法，研究之中 双端组合＋双层组合 单层四端组合 多带电径迹事例，直接求解t0的贡献 提高时间分辨 精确测定t0的漂移问题 时间分辨随击中位置(z)的变化 BES3分析软件系统

9 事例数据模型 Gaudi框架下，BES3离线系统各大功能模块都能够独立地运行，它们之间的联系或耦合是很松散的，靠事例数据模型来实现
Monte Carlo事例数据模型 Raw Data 事例数据模型 Recon 事例数据模型 按照子探测器分类，存盘生成DST数据 物理分析事例数据模型 分析事例数据模型：BParticle Project 物理事例数据模型：根据物理分析需要，设计和扩充 各种算法模块可以很方便的加添和卸载，便于分析比较 BES3分析软件系统

10 BES3物理分析框架 物 理 分 析 分析框架紧紧围绕事例数据模型,简单紧凑 模块化设计思想能同时满足各种物理分析的需求 标准分析方法
事例标记 DST数据 分析软件 加快海量数据下的物理分析 事例分类 数据质量 监测 公用 物理量 在线事例 筛选分析 物 理 分 析 标准分析方法 标准选择条件 系统误差研究 Sub-detector Level Track Level 各部分模块的功能都已实现,将在以后的工作中 (Data Challenge Project)进一步改进,完善和扩充 分析框架紧紧围绕事例数据模型,简单紧凑 模块化设计思想能同时满足各种物理分析的需求 BES3分析软件系统

11 物理模拟与软件物理性能检查 结果表明 信号分辨率等方面的指标达到设计要求 典型物理道的事例选择效率合理,可信 软件物理性能检查
分析软件已经提供给分析人员使用 物理模拟工作 J/ψ物理 ψ′物理 D, Ds物理 τ及 其他物理 软件培训 文档准备 范例程序 软件物理性能检查 物理事例 软件物理性能检查 BES3分析软件系统

12 在线事例筛选软件 物理目标 算法设计与实现 当前状况 物理事例通过率接近100%，本底事例率压低一半
提供实时的在线亮度与主要物理过程截面的监测 算法设计与实现 总原则：标定好的“本底”事例，并将其过滤掉 算法流程与算法中使用的CUT值，能够“智能化”控制。 算法与B-工厂和LHC实验相比，有很大区别 当前状况 利用Monte Carlo数据，对各种可能的物理事例与本底事例进 行了研究，完成算法的开发 结合事例组装，用Monte Carlo和宇宙线数据对数据获取与事 例筛选流程进行了完整的测试 测试表明：算法满足BES3物理要求，满足DAQ系统的要求， 并且找到能够有效压制本底事例的关键变量 BES3分析软件系统

13 在线事例筛选软件的性能 BES3分析软件系统

14 总结 谢谢 运动学拟合，顶点拟合以及次级顶点重建，粒子鉴别等工具软件的开发研制工作已经基本完成．仍在积极地引进和扩充新的粒子鉴别方法
根据数据处理的流程，建立了多级的事例数据模型；标准化物理分析平台和物理事例标记平台的建设已经初具规模 大量的物理模拟和软件物理性能检查的结果表明：BES3软件系统各个组成部分的功能都已经实现,运行结果可靠,在下一步的Data Challenge 计划中将得到进一步地优化,改进和完善 谢谢 BES3分析软件系统