Volume 501 - 39th International Cosmic Ray Conference (ICRC2025) - Neutrino Astronomy & Physics
Machine Learning Tools for the IceCube-Gen2 Optical Array
 IceCube-Gen2, R. Abbasi, M. Ackermann, J. Adams, S.K. Agarwalla, J. Aguilar, M. Ahlers, J.M. Alameddine, S. Ali, N.M.B. Amin, K. Andeen, G. Anton, C. Argüelles, Y. Ashida, S. Athanasiadou, J. Audehm, S. Axani, R. Babu, X. Bai, A. Balagopal V, M. Baricevic, S.W. Barwick, V. Basu, R. Bay, J. Becker Tjus, P. Behrens, J. Beise, C. Bellenghi, B. Benkel, S. BenZvi, D. Berley, E. Bernardini, D. Besson, A. Bishop, E. Blaufuss, L. Bloom, S. Blot, M. Bohmer, F. Bontempo, J. Book Motzkin, J. Borowka, C. Boscolo Meneguolo, S. Boser, O. Botner, J. Bottcher, S. Bouma, J. Braun, B. Brinson, Z. Brisson-Tsavoussis, R.T. Burley, M. Bustamante, D. Butterfield, M. Campana, K. Carloni, M. Cataldo, S. Chattopadhyay, T.N. Chau, Z. Chen, D. Chirkin, S. Choi, B. Clark, R. Clark, A. Coleman, P.J.C. Coleman, G. Collin, D.A. Coloma Borja, J. Conrad, R. Corley, D. Cowen, C. Deaconu, C. De Clercq, S. De Kockere, J. DeLaunay, D. Delgado, T. Delmeulle, S. Deng, A. Desai, P. Desiati, K. de Vries, G. de Wasseige, J.C. Diaz-Velez, S. DiKerby, M. Dittmer, G. Do, A. Domi, L. Draper, L. Dueser, H. Dujmovic, D. Durnford, K. Dutta, M. DuVernois, T. Egby, T. Ehrhardt, L. Eidenschink, A. Eimer, P. Eller, E. Ellinger, D. Elsässer, R. Engel, H. Erpenbeck, W. Esmail, S. Eulig, J. Evans, J. Evans, P. Evenson, K.L. Fan, K. Fang, K.R. Farrag, A. Fazely, A. Fedynitch, N. Feigl, C. Finley, L. Fischer, B. Flaggs, D.B. Fox, A. Franckowiak, T. Fujii, S. Fukami, P. Furst, J. Gallagher, E. Ganster, A. Garcia, G. Garg, E. Genton, L. Gerhardt, A. Ghadimi, P. Giri, C. Glaser, T. Glüsenkamp, S. Goswami, A. Granados, D. Grant, S. Gray, S. Griffin, S. Griswold, D.J. Guevel, C. Günther, P. Gutjahr, C.H. Ha, C. Haack, A. Hallgren, S. Hallmann, L. Halve, F. Halzen, L. Hamacher, M. Ha Minh, M. Handt, K. Hanson, J. Hardin, A. Harnisch, P. Hatch, A. Haungs, J. Haussler, D. Heinen, K. Helbing, J. Hellrung, B. Hendricks, B. Henke, L. Hennig, F. Henningsen, J. Henrichs, L.P. Heuermann, N. Heyer, S. Hickford, A. Hidvegi, C. Hill, G. Hill, K. Hoffman, B. Hoffmann, D. Hooper, S. Hori, K. Hoshina, M. Hostert, W. Hou, T. Huber, T. Huege, E. Huesca Santiago, K. Hultqvist, R. Hussain, K. Hymon, A. Ishihara, T. Ishii, W. Iwakiri, M. Jacquart, S. Jain, A. Jaitly, O. Janik, M. Jansson, M. Jeong, M. Jin, O. Kalekin, N. Kamp, D. Kang, W. Kang, X. Kang, A. Kappes, L. Kardum, T. Karg, M. Karl, A. Karle, A. Katil, T. Katori, U. Katz, M. Kauer, J. Kelley, M. Khanal, A. Khatee Zathul, A. Kheirandish, J. Kiryluk, M. Kleifges, C. Klein, S. Klein, T. Kobayashi, Y. Kobayashi, A. Kochocki, H. Kolanoski, T. Kontrimas, L. Kopke, C. Kopper, J. Koskinen, P. Koundal, M. Kowalski, T. Kozynets, I. Kravchenko, N. Krieger, K. Jayakumar, T. Krishnan, E. Krupczak, A. Kumar, E. Kun, N. Kurahashi, N.N. Lad, L. Lallement Arnaud, M.J. Larson, F.H. Lauber, K. Leonard DeHolton, A. Leszczynska, J. Liao, M. Liu, M. Liubarska, M. Lohan, J. LoSecco, C. Love, L. Lu, F. Lucarelli, Y. Lyu, J. Madsen, E. Magnus, K. Mahn, Y. Makino, E. Manao, S. Mancina, S. Mandalia, W. Marie Sainte, I.C. Maris, S. Marka, Z. Marka, M. Marsee, L. Marten, I. Martinez-Soler, R.H. Maruyama, F. Mayhew, F. McNally, J.V. Mead, K. Meagher, S. Mechbal, A. Medina, M. Meier, Y. Merckx, L. Merten, Z. Meyers, M. Mikhailova, A. Millsop, J. Mitchell, T. Montaruli, R. Moore, Y. Morii, B. Morse, A. Mosbrugger, M. Moulai, D. Mousadi, T. Mukherjee, M. Muzio, R. Naab, M. Nakos, A. Narayan, U. Naumann, J. Necker, A. Nelles, L. Neste, M. Neumann, H. Niederhausen, M.U. Nisa, K. Noda, A. Noell, A. Novikov, E. Oberla, A. Pollmann, V. O'Dell, A. Olivas, R. Ørsøe, J. Osborn, E. O'Sullivan, V. Palusova, L. Papp, A. Parenti, N. Park, E.N. Paudel, L. Paul, C. Pérez de los Heros, T. Pernice, T. Petersen, J. Peterson, A. Pizzuto, M. Plum, A. Ponten, Y. Popovych, M. Prado Rodriguez, B. Pries, R. Procter-Murphy, G. Przybylski, L. Pyras, J. Rack-Helleis, N. Rad, M. Rameez, M.L. Ravn, K. Rawlins, Z. Rechav, A. Rehman, E. Resconi, S. Reusch, C.D. Rho, W. Rhode, B. Riedel, M. Riegel, A. Rifaie, E. Roberts, S. Robertson, M. Rongen, C. Rott, T. Ruhe, L. Ruohan, D. Ryckbosch, I. Safa, J. Saffer, D. Salazar-Gallegos, P. Sampathkumar, A. Sandrock, P. Sandstrom, G. Sanger-Johnson, M. Santander, S. Sarkar, J. Savelberg, P. Savina, P. Schaile, M. Schaufel, H. Schieler, S. Schindler, L. Schlickmann, B. Schlüter, F. Schlüter, N. Schmeisser, T. Schmidt, F. Schröder, L. Schumacher, S. Schwirn, S. Sclafani, D. Seckel, L. Seen, M.F.H. Seikh, Z.S. Selcuk, J. Selter, S. Seunarine, M. Shaevitz, R. Shah, S. Shefali, S. N, M. Silva, B. Skrzypek, R. Snihur, J. Soedingrekso, A. Sogaard, D. Soldin, P. Soldin, G. Sommani, C. Spannfellner, G. Spiczak, C. Spiering, J. Stachurska, M. Stamatikos, T. Stanev, T. Stezelberger, J. Stoffels, T. Sturwald, T. Stuttard, G. Sullivan, I. Taboada, A. Taketa, T. Tamang, H. Tanaka, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, M. Thiesmeyer, W. Thompson, J. Thwaites, S. Tilav, K. Tollefson, J. Torres, S. Toscano, D. Tosi, A. Trettin, Y. Tsunesada, J.P. Twagirayezu, A.K. Upadhyay, K. Upshaw, A. Vaidyanathan, N. Valtonen-Mattila, J. Valverde, J. Vandenbroucke, T. van Eeden, N. van Eijndhoven, L. van Rootselaar, J. van Santen, F.J. Vara Carbonell*, F. Varsi, D. Veberic, J. Veitch-Michaelis, M. Venugopal, S. Vergara Carrasco, S. Verpoest, A.G. Vieregg, A. Vijai, J. Villarreal, C. Walck, A. Wang, D. Washington, C. Weaver, P. Weigel, A. Weindl, J. Weldert, A. Wen, C. Wendt, J. Werthebach, M. Weyrauch, N. Whitehorn, C. Wiebusch, D. Williams, S. Wissel, L. Witthaus, M. Wolf, G. Worner, G. Wrede, S. Wren, X. Xu, J.P. Yanez, Y. Yao, E.B. Yildizci, S. Yoshida, R. Young, F. Yu, S. Yu, T. Yuan, A. Zegarelli, S. Zhang, Z. Zhang, P. Zhelnin, S. Zierke, P. Zilberman and M. Zimmermanet al. (click to show)
*: corresponding author
Full text: pdf
Pre-published on: September 24, 2025
Published on:
Abstract
Neural networks (NNs) have a great potential for future neutrino telescopes such as IceCube-Gen2, the planned high-energy extension of the IceCube observatory. IceCube-Gen2 will feature new optical sensors with multiple photomultiplier tubes (PMTs) designed to provide omnidirectional sensitivity. Neural networks excel at handling high-dimensional problems and can naturally incorporate the increased complexity of these new sensors. Additionally, their fast inference time makes them promising candidates for handling the high event rates expected from IceCube-Gen2. This contribution presents potential applications of neural networks in the IceCube-Gen2 in-ice optical array. First, we introduce a method to simulate the IceCube-Gen2 optical modules’ photon acceptance using a NN that leverages the modules’ inherent symmetries. Secondly, we present the status of neutrino NN–based reconstruction efforts, including the adaptation of a novel IceCube technique that combines normalizing flows with transformer NNs. Finally, we describe current progress in noise cleaning applications based on node classification with graph neural networks (GNNs), a method that has already shown promising results for the forthcoming low-energy extension, IceCube-Upgrade.
DOI: https://doi.org/10.22323/1.501.1201
How to cite

Metadata are provided both in article format (very similar to INSPIRE) as this helps creating very compact bibliographies which can be beneficial to authors and readers, and in proceeding format which is more detailed and complete.

Open Access
Creative Commons LicenseCopyright owned by the author(s) under the term of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.