I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   4 ,  A ugus t   20 25 , pp.  3014 ~ 3021   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 14 .i 4 .pp 3014 - 3021           3014     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   M ac h i n e  l e ar n i n g ap p l i c at i on  f or  p ar t i c l e  ac c e l e r at or   o p t i m i z at i on - a r e vi e w       I s t i  D ia n  R ac h m aw at i 1, 2 , N az r u l  E f f e n d y 1 , T au f ik 2   1 I nt e l l i ge nt  a nd E m be dde d S ys t e m  R e s e a r c h G r oup, D e pa r t m e nt  of  N uc l e a r  E ngi ne e r i ng a nd E ngi ne e r i ng  P hys i c s ,   F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng, U ni ve r s i t a s  G a dj a h M a da , Y ogya k a r t a , I ndone s i a   2 R e s e a r c h  C e nt e r  f or  A c c e l e r a t or  T e c hnol ogy, R e s e a r c h O r ga ni z a t i on f or  N uc l e a r  E ne r gy, N a t i ona l  R e s e a r c h a nd I nnova t i on A ge nc y ,  S out h T a nge r a ng , I ndone s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  O c t   25 ,  2024   R e vi s e d  J un   12 ,  2025   A c c e pt e d  J ul   10 ,  2025       Partic le  acce lerat ors  rece ive  signific ant   attenti on  from  resea rche rs .  This   machine  consists  of  various  interdepe ndent  elements,  so  it  is  complex.  Efficient  system  tuning  and  diagnostics  are  essential  for   utilizing  acce lerator  technology.  In  addition,  machine   learning  (ML)   has  been  applied   in  several  applicati ons.  ML   methods  such   as  artificia l   neural  networks,  random   forest,  reinforcement  learning,  genetic  algorithm ,  and   Bayesian  optimizat io n  have  been  used  for  accelerator  optimization.   The  optimization  of   p article  accelerators  covers  their  performance  and   efficiency.  This  paper  revie ws  the   applicati on  of  ML   techniques   in  optimizing   particle  accele rators,  highlighting  their  importance  in  addressing  the   complexity  inher ent  in  accelerator s ystems  and advanci ng accelerato r science an d technol ogy.   K e y w o r d s :   A c c e le r a to r   M a c hi ne  l e a r ni ng   N e ur a l  ne twor ks   O pt im iz a ti on   P a r ti c le   R a ndom f or e s t   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   N a z r ul  E f f e ndy   I n t e ll i g e nt   a n d  E m b e d d e d  S y s t e m   R e s e a r c h  G r o u p ,   D e p a r tm e n t  o f  N u c l e a r  E n gi n e e r in g   a n d  E ng i n e e r i n g  P h y s i c s   F a c ul ty  of  E ngi ne e r in g, U ni ve r s it a s  G a dj a h M a da   S t.  G r a f ik a  2, Y ogya ka r ta , I ndone s ia   E m a il :  na z r ul @ ugm .a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   P a r ti c l e   a c c e l e r a to r s   a c c e l e r a te   c ha r ge d  p a r t ic le s   a t  a t om i c   a n d  s ub a t om i c   s i z e s   [ 1] .   P a r ti c l e   a c c e l e r a to r s   pl a y   c r u c i a l  r ol e   in   in du s tr ia l  a p pl i c a ti on s ,   s c ie nt if ic   r e s e a r c h,   a nd   h e a lt h c a r e ,  in c lu di n g  pr o du c ti on   of   r a d io i s ot o pe s   [ 2] ,  nu c l e a r   f or e n s i c s   [ 3] ,   g e n e ti c   m ut a ti o n   [ 4] ,   [ 5] ,   a c c e le r a t or - dr iv e n   s y s t e m s   [ 6] – [ 8] ,   nu c le a r   la b or a to r ie s ,   m a t e r i a l s   r e s e a r c h   [ 9] – [ 12] ,   a nd   b or on   ne ut r o n  c a p tu r e   t he r a py.   P r ot o n s   a n d   e l e c tr on s ,   w hi c h   a r e   c h a r g e d  w it h  a to m ic   p a r ti c l e s ,  c om pr i s e   m o s t  of   th e   p a r ti c l e   s tr e a m .  G e ne r a l ly ,  pa r ti c l e   a c c e le r a t or s   a r e   de v e l op e d  a c c or d in g t o t he ir   s p e c if i c   pur po s e s ,  a n d   t he   ty pe  of  a p pl i c a ti o n d e p e nd s   on  a c c e l e r a to r ' s  e n e r gy .   S om e   p a r ti c le   a c c e le r a to r s   ha ve   c om pl e x  e xpe r im e nt a l  in s ta ll a ti on s   a nd  pr oduc e   di r e c te d  be a m s   of   hi gh - e ne r gy  pa r ti c le s   to w a r d  ta r ge ts .  T he   m a in   c om pone nt s   of   a n  a c c e le r a to r   c ons is t  of   th e   c ha r ge d  p a r ti c le   be a m   s our c e   or   in je c to r ,  a c c e l e r a ti on  s ys te m ,  va c uum   tu be   s ys te m ,  opt ic   s ys te m ,  ta r ge t  s y s te m ,  a nd   in s tr um e nt a ti on  a nd  c ont r ol   s ys te m .  T he   in te r r e la ti ons hi ps   a m ong  th e   s ys te m s   r e s ul t  in   hi gh  c om pl e xi ty .   C ons id e r in g  th e   c om pl e xi ty   of   e a c h  s ub s ys te m   a nd  th e   unpr e di c ta bi li ty   of   in te r a c ti ons   a m ong  th e m ,  it   i s   pr e tt y  c ha ll e ngi ng  to   a voi d  f a il ur e s   a nd   ope r a ti ona l  e r r or s   [ 13] .  N a vi ga ti ng  th e   nonl in e a r   f unc ti ons   of   th e   c om pone nt s   a nd  dyna m ic   m a c hi ne   s e tt in gs   in   a c c e l e r a to r   opt im iz a ti on  is   a   s ig ni f ic a nt   c ha ll e nge   a f f e c ti ng  pa r ti c le  be a m  de s ig n, ope r a ti on, a nd c ont r ol   [ 14] .   P a r ti c le   a c c e le r a to r s  a r e   nonl in e a r   s y s te m s ,   a nd  f ur th e r   r e s e a r c h  is   ne c e s s a r y  due   to   th e ir   c om pl e xi ty   [ 15] .  T he r e   a r e   m a ny  in tr in s ic   nonl in e a r   in te r a c ti ons   be twe e n  it s   s ys te m   c om pone nt s .  I t  is   c ha ll e ngi ng  to   na vi ga te   th r ough  th e   nonl in e a r   f unc ti ons   of   th ous a nds   of   c om pone nt s   a nd  dyna m ic   m a c hi ne   s e tt in gs   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M ac hi ne  l e ar ni ng appli c at io n f or  par ti c le  ac c e le r at or  opt imi z at io n - a r e v ie w   ( I s ti  D ia n R ac hm aw at i )   3015   pa r ti c le   a c c e le r a to r   opt im iz a ti on  [ 16] .  T h e s e   f a c to r s   a f f e c t  p a r ti c le   be a m   de s ig n,  ope r a ti on,  a nd  c ont r ol .  C onve nt io na l  m e th ods   ha ve   not   be e n   s uc c e s s f ul   in   th is   do m a in ,  le a di ng  to   c ons ta nt   a nd  c o s tl y  s y s te m   m oni to r in g  by  hu m a n  ope r a to r s .  A r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   ( A I )   it s e lf   ha s   be e n  w id e ly   a ppl ie d  in   s e ve r a l   a ppl ic a ti ons   [ 17] – [ 19] .  A I   a lg or it hm s   a r e   e s s e nt ia l  f or   c ont r ol ,  tu ni ng  [ 20] ,  di a gnos ti c s   [ 21] ,  a nd  m ode li ng  of   a c c e le r a to r s . V a r io us  m a c hi ne  l e a r ni ng ( M L )  m e th ods  ha ve  be e n ut il iz e d f or  a c c e le r a to r  de ve lo pm e nt .   D e s ig ni ng  a c c e le r a to r s   m or e   e f f ic ie nt ly   m a y  be   a c c om pl is he d  by  ut il iz in g  M L   te c hni que s .  U s in g  s ophi s ti c a te d  opt im iz a ti on  m e th od s   a nd  d a ta - in te ns iv e   a ppr oa c he s ,  M L   m a y  boos t  pr oduc ti vi ty ,  a c c e le r a te   de s ig n,  a nd  e nha nc e   th e   a c c e le r a to r ' s   pe r f or m a nc e .  T he   a lg or it hm s   m ig ht   e xa m in e   la r ge   da ta s e ts   f r om   pr e vi ous   a c c e le r a to r   de s ig n s   a nd  s im ul a ti ons   to   f in d  tr e nds   a n d  opt im iz e   s e tt in gs   f or   de s ir e d  r e s ul ts .  U s in g   m a s s iv e   da ta s e ts   c ont a in in g  pa s t  pe r f or m a nc e   a nd   e xpe r im e nt a l  out c om e s ,  r e s e a r c he r s   m a y  tr a in   M L   m ode ls   to   f in d  pa tt e r ns   a nd  a s s oc ia ti ons   th a t  he lp   gui de   th e   de s ig n  a nd  m a na ge m e nt   of   vi ta l  a c c e le r a to r   pa r ts .  F or   in s ta nc e ,  M L   a lg or it hm s   c a n  a s s i s t  in   opt im iz in g  th e   de s ig n  c a vi ty ' s   f or m   a nd  m a te r ia l  c om pos it io n  t o   in c r e a s e  pa r ti c le  a c c e le r a ti on e f f ic ie nc y.   M or e ove r ,  M L   c a n  s uppor t  pa r ti c le   a c c e le r a to r   s ys te m s '  s ta bi li ty   a nd  c ont r ol .   M L   a lg or it hm s   c a n   e nha nc e  t he  c ont r ol  s e tt in gs  f or  s tr e ngt h a nd pe r f or m a nc e , r e s ul ti ng i n m or e  e f f ic ie nt  ope r a ti on, by e va lu a ti ng   r e a l - ti m e   s e ns or   da ta   a nd  us in g  pr e di c ti ve   m ode li ng.  T he   te c h ni que s   f ol lo w   th e   goa ls   to   be   a c hi e ve d.  T hi s   pa pe r   r e vi e w s   va r io us   M L   te c hni qu e s   a nd  a ppl ic a ti ons   f or   a c c e l e r a to r s .   B y   c onduc ti ng   a   r e vi e w ,  it   i s   e xpe c te d  th a t  knowle dge   w il l  be   obt a in e d,  na m e ly   knowing   w ha t  te c hni que s   e xi s t  in   M L ,  gr oupi ng   M L   m e th ods   ba s e d  on  pr obl e m s   f a c e d  in   pa r ti c le   a c c e le r a to r s ,   th e   a dva nt a ge s   of   th e s e   m e th ods ,  a nd  th e   r e qui r e m e nt s  t ha t  m us t  be  m e t  to  opt im i z e  us in g M L .       2.   M E T H O D   T he   r e s e a r c h  que s ti ons   f or   M L   in   pa r ti c le   a c c e le r a to r s   r e vol ve   a r ound  opt im iz in g  pa r a m e te r s ,   id e nt if yi ng  ut il iz e d  M L   m e th ods ,   a nd   unde r s ta ndi ng   tr e nds   i n  a c c e l e r a to r   M L   a ppl ic a ti ons .  K e yw or d  a nd   li te r a tu r e  s e a r c h i s  vi ta l  f or  i de nt if yi ng  r e le va nt  l it e r a tu r e  t hr ou gh a ppr opr ia te  ke yw or ds  a nd s e a r c h s tr a te gi e s ,  u s in g  B ool e a n  ope r a to r s   to   r e f in e   s e a r c he s .  W e   r e vi e w   r e tr ie ve d  doc um e nt   ti tl e s   a nd  a bs tr a c t s   to   a s s e s s   r e le va nc e   to   th e   r e s e a r c h  que s ti on,  doc um e nt in g  th e   s e a r c h   pr oc e s s   m e ti c ul ou s ly   f or   tr a ns pa r e nc y  a nd   r e pr oduc ib il it y.   K now le dge   e xt r a c ti on  in vol ve s   s ynt he s iz in g   pe r ti ne nt   in s ig ht s   f r om   va r io us   s our c e s   to   a ddr e s s   r e s e a r c h   obj e c ti ve s   a nd   or ga ni z in g  a nd   in te r pr e ti ng  in f or m a ti on  s ys te m a ti c a ll y   to   de r iv e   m e a ni ngf ul   in s ig ht s .  C r it ic a l  e v a lu a ti on  e ns ur e s   th e   in te gr it y  of   e xt r a c te d   k now le dge ,  f a c il it a ti ng  s ub s e que nt   a n a ly s is   a nd  in te r pr e ta ti on.  K now le dge   di f f e r e nt ia ti on  c a te gor iz e s   a nd  or ga ni z e s   e xt r a c te d  knowle dge   b a s e d  on  th e m e s ,  pa tt e r ns , or  va r ia ti ons , de e pe ni ng unde r s ta ndi ng  a nd e na bl in g  m or e  e f f e c ti ve  a na ly s is .   F ig ur e   1  s how s   th e   a n a ly s is   u s in g  V O S vi e w e r .  T he r e   is   a   s tr ong  c onne c ti on  be twe e n   th e   f ie ld s   of   pa r ti c le   a c c e le r a to r   te c hnol ogy  a nd  AI   a na ly s is   us in g  V O S v ie w e r .  T hi s   is   be c a us e   ne ur a l  ne twor ks   a nd  ot he r   A I   te c hni que s   a r e   in c r e a s in gl y  us e d  to   c ont r ol   a nd  opt im iz e   pa r ti c le   a c c e le r a to r s .  T he   us e   of   ne ur a l  ne twor ks   a nd othe r  A I  m e th ods  i n  pa r ti c le  a c c e le r a to r  t e c hnol ogy is  a  r a p id ly  gr ow in g  f ie ld . A s  A I  t e c hni que s  c ont in ue   to  de ve lo p, w e  c a n e xp e c t  to  s e e  e ve n m or e  i nnova ti ve  a ppl ic a ti ons  i n t hi s  f ie ld .           F ig ur e   1. T r e nds  of   ML   a ppl ic a ti on s   f or  pa r ti c le  a c c e le r a to r  opt im iz a ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .  14 , N o.  4 ,  A ugus t   20 25 :   3014 - 3021   3016   3.   M A C H I N E   L E A R N I N G  A L G O R I T H M   M L   be c om e s   a tt r a c ti ve   due   to   th e   a bunda nc e   of   da ta .  I t   c a n  le a r n  c om pl e x  pa tt e r ns ,  pr e di c t   out c om e s ,  a nd   a ut om a te   pr oc e s s e s .   M L   ge ne r a ll y   le a r ns   r e la ti o ns hi ps   be tw e e n  in put  a nd  out put   f r om   e xi s ti ng   da ta   [ 22] .  T a s ks   pe r f or m e d  by  M L   in c lu de   r e gr e s s io n,  c la s s if ic a ti on,  c lu s te r in g,  a nd  a nom a ly   de te c ti on  pr obl e m s   [ 23] ,  [ 24] .  S e ve r a l  M L   m e th ods ,  of te n  c om bi ne d  w it h  opt im iz a ti on  te c hni que s , a r e   e xpl a in e d  in   th e   f ol lo w in g s ub - s e c ti ons .     3.1.   A r t if ic ia l  n e u r al  n e t w or k s   O ne   of   th e   m os t  f a m ous   a nd  c om m onl y  us e d  M L   a lg or it h m s   is   a r ti f ic ia l  ne ur a l  ne twor ks   ( A N N )   [ 25] .  A N N   is   w e ll - s ui te d  f o r   le a r ni ng   ta s ks   w he r e   da ta   in c lu de s   noi s e ,  c om pl e x  s ig na ls ,  a nd  ta r ge t  out put   f unc ti ons   th a t  m a y  c ons i s t  of   m ul ti pl e   pa r a m e te r s .  A   n e ur a l   ne twor k  c a n  be   d e f in e d  a s   a   c ol le c ti on  of   f unc ti ons   w it h  w e ig ht e d  c onne c ti ons   a m ong  th e m .  T he s e   w e i ght e d  c onne c ti ons   c a n  be   a dj u s te d  or   tr a in e d  th r ough  a n  a ut om a te d  opt im iz a ti on  pr oc e s s   unt il   th e   d e s ir e d  o ut put   be ha vi or   is   a c hi e ve d.  T r a in in g  m a y   a ls o   in vol ve   c ha nge s   to   th e   s tr uc tu r a l  c om pone nt s   of   th e   ne twor k,   s uc h  a s   th e   num be r   of   node s   a nd  la ye r s   [ 26] .  N e ur a l  ne twor ks   c a n  b e   tr a in e d   us in g  s im ul a ti on  da ta ,   m e a s ur a bl e   da ta ,  or   a   c om bi na ti on   of   bot h.  M a ny  tr a in in g a ppr oa c he s  a nd a r c hi te c tu r e s  a r e  a va il a bl e ,  e a c h  s ui ta bl e  f or  s pe c if ic  pr obl e m  c la s s e s .   A N N   is   w id e ly   us e d  in   va r io us   f ie ld s ,  f r om   s a f e ty   to   c r it ic a l  a r e a s   s uc h  a s   a c c e le r a to r s   [ 27] .  A N N   be lo ngs   to   f a m il ia r   M L   m e th ods   th a t  a r e   f r e que nt ly   u s e d  in   a c c e le r a to r   a ppl ic a ti ons .  S e v e r a l  s tu di e s   h a ve   be e n  c onduc te d   on  th e   us e   of   ne ur a l  ne twor ks   [ 28] .  A N N ,  e s pe c ia ll y  de e p  le a r ni ng  m ode ls ,   a r e   pow e r f ul   to ol s   f or   le a r ni ng  c om pl e x  pa tt e r ns   a nd  r e la ti ons hi ps   f r om   da ta .  T he y  c a n  be   us e d  f or   ta s ks  s uc h  a s  s ur r oga te   m ode ll in g,  w he r e   th e   ne ur a l  ne twor k  le a r ns   to   a ppr oxi m a te   th e   pe r f or m a nc e   of   pa r ti c le   a c c e le r a to r   c om pone nt s  ba s e d on input  pa r a m e te r s . A N N  c a n a ls o be  i nt e g r a te d i nt o opti m iz a ti on a lg or it hm s  t o  gui de  t he   s e a r c h  pr oc e s s   m or e   e f f e c ti ve ly .  T he   a ppl ic a ti ons   of   A N N   in c lu de   be a m   dyna m ic s   opt im iz a ti on  [ 29] ,  c ont r o l   [ 30] , s ur r oga te  m ode l  pa r ti c le  a c c e le r a to r s   [ 31] , pha s e  s p a c e  di a gnos ti c s   [ 32] , a nd   opt ic s  r e c on s tr uc ti on.     3.2.   R an d om   f or e s t   R a ndom  f or e s t  is   a n  a lg or it hm   th a t  c a n  be   us e d  f or   r e gr e s s io n  a nd  c la s s if ic a ti on  a na ly s is .  R a ndom  f or e s t  is   a   ve r s a ti le   M L   m e th od  th a t  c a n  be   e f f e c ti ve ly   a ppl ie d  to   va r io us   a s pe c ts   of   pa r ti c le   a c c e le r a to r   opt im iz a ti on,  in c lu di ng  s ur r oga te   m ode ll in g,  f e a tu r e   im por ta n c e   a na ly s i s ,  a nom a ly   de te c ti on,  a nd  e ns e m bl e   opt im iz a ti on.  T he   r a ndom  f or e s t  m e th od  is   e f f e c ti ve   f or   in s tr um e nt a ti on  e r r or   de te c ti on,  f or   e xa m pl e ,  f or   id e nt if yi ng a nd c or r e c ti ng e r r or s  i n m a gne ts .     3.3.   R e in f or c e m e n t   l e ar n in g   R e in f or c e m e nt  l e a r ni ng ( R L )  i s  a  f r a m e w or k  i n w hi c h a r t if ic ia l  a ge nt s  l e a r n by int e r a c ti ng w it h  t he ir   e nvi r onm e nt .  R L   c a n  be   us e d  to   de ve lo p  s ur r oga te   m ode ls   th a t   r e pr oduc e   r e a l - w or ld   s ys te m s '   be ha vi or s   a nd  tr a in   onl in e   a ge nt s   to   ta ke   c ont r ol   a c ti ons   in   th o s e   s ys te m s   [ 33] .  T he s e   onl in e   a g e nt s   w il l  ul ti m a te ly   c ont r ol   th e   a c tu a l  a c c e l e r a to r   s ys te m .   R L   ha s   be e n  a ppl ie d   in   c ont r ol ,   or bi t  c or r e c ti on  [ 34] ,  a nd  r e a l - ti m e   f e e dba c k  c ont r ol  l oop  [ 35] .     3.4.   G e n e t ic   a lg or it h m   G e ne ti c   a lg or it hm   ( G A )   is   a n  e vol ut io na r y  opt im iz a ti on  te c h ni que   in s pi r e d  by   na tu r a l  s e le c ti on.  T he y  a r e   w e ll - s ui te d  f or   pr ob le m s   w it h  a n  a m pl e   s e a r c h  s pa c e   a nd  c om pl e x,  nonl in e a r   r e la ti ons hi ps .  G A   c a n   e f f ic ie nt ly   e xpl or e   th e   de s ig n  s pa c e   of   pa r t ic le   a c c e le r a to r s   a nd  id e nt if y  opt im a l  c onf ig ur a ti ons   f or   c om pone nt s  s uc h  a s  c a vi ti e s , m a gne t s , a nd r a di o f r e que nc y ( R F )  s ys te m s .     3.5.   B aye s ia n   o p t im iz at io n   B a ye s ia n   opt im iz a ti on  is   a   pr oba bi li s ti c   opt im iz a ti on   te c hni que   th a t  us e s   s ur r oga te   m ode ls   to   a ppr oxi m a te   th e   obj e c ti ve   f unc ti on  [ 36] ,  [ 37] .  I t  e f f ic ie nt ly   ba l a nc e s   e xpl or a ti on  a nd  e xpl oi ta ti on  to   f in d   th e   gl oba l  opt im um   w hi le   m in im iz in g   th e   num be r   o f   e va lu a ti ons .  B a ye s ia n  opt im iz a ti on  is   e f f e c ti ve   f or   opt im iz in g  bl a c k - box  f unc ti ons ,  m a ki ng  it  s ui ta bl e   f or   opt im iz i ng  c om pl e x  s im ul a ti ons   of   pa r ti c le   a c c e le r a to r   s ys te m s .       4.   M A C H I N E   L E A R N I N G  I M P L E M E N T A T I O N  F O R  P A R T I C L E  A C C E L E R A T O R   P a r ti c le   a c c e le r a to r s   a r e   ne c e s s a r y  f or   m a ny  s c ie nt if ic   pr oj e c ts ,  but   opt im iz in g  th e ir   pe r f o r m a nc e   a nd  r e li a bi li ty   pr e s e nt s   s ig ni f ic a nt   c ha ll e ng e s .  M L   te c hni qu e s   of f e r   pr om is in g  s ol ut io ns   f or   e nha n c in g    de s ig n  c om pone nt s ,   pa r a m e te r   opt im iz a ti on,  c ont r ol ,  di a gn os ti c s ,  a nd  m od e ll in g  pa r ti c le   a c c e le r a to r s .    P a r ti c le   a c c e le r a to r s   be n e f it   s ig ni f ic a nt ly   f r om   a ppl yi ng  M L   te c hni que s ,  of f e r in g  pr om is in g  s ol ut io ns   to   be tt e r   de s ig n   c om pone nt s ,  pr e di c ti on,  a nom a ly   de te c ti on,  p a r a m e te r   tu ni ng,  r e a l - ti m e   a da pt iv e   c ont r ol ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M ac hi ne  l e ar ni ng appli c at io n f or  par ti c le  ac c e le r at or  opt imi z at io n - a r e v ie w   ( I s ti  D ia n R ac hm aw at i )   3017   a nd  be a m   dyna m ic s .  F ig ur e   2  s how s   s e ve r a l  M L   m e th ods   a nd  th e ir   a ppl ic a ti ons   f or   pa r ti c le   a c c e l e r a to r   opt im iz a ti on.           F ig ur e  2.  ML   m e th ods  a nd t he ir  a ppl ic a ti ons  f or  pa r ti c le  a c c e le r a to r  opt im iz a ti on       4.1.  De s ig n  c om p on e n t s   E ns ur in g  a de qua te   pa r ti c le   a c c e le r a ti on  ne c e s s it a te s   opt im iz in g  a c c e le r a to r   c om pone nt s ,  in c lu di ng  th e   de te c to r ,  hi gh - vol ta ge   pul s e   tr a ns f or m e r s ,  m a gne ti c   c om p one nt s   [ 38] ,  R F ,  c a vi ty ,  a c c e le r a ti on  s ys te m s ,  a nd  c ont r ol   m oni to r in g  s ys t e m s .  M L   m ode ls   c a n   e xa m in e   pa s t   da ta ,  s im ul a ti ons ,   a nd   e xpe r im e nt a l  out c om e s   to   de te r m in e   th e   be s t  de s ig ns   f or   th e   c om pone nt s .  U ti li z in g  M L   te c hni que s   to   de s ig n  th e   c om pone nt s     a nd  de ve lo p  s ur r oga te   m ode ls   is   e xpe c te d  to   im pr ove   pa r ti c le   a c c e le r a to r   e f f ic ie nc y,  pe r f or m a nc e ,  a nd   r e li a bi li ty .     4.2.  P r e d ic t io n  an d  an om al y d e t e c t io n   T he   pa r ti c le   a c c e le r a to r   be ha vi or   c a n  be   pr e di c te d  us in g  M L   m e th ods .  T hi s   in c lu de s   th e     pr e di c ti on  of   lo w - e ne r gy  be a m   tr a ns por t  tu ni ng,  ti m e   s e r ie s   f o r e c a s ti ng  us in g  c la s s if ic a ti on  a ppr oa c he s   [ 39] ,  be a m  l os s  m ode ll in g  [ 40] , pr e di c ti on of  l ow - e ne r gy be a m  t r a ns por t  tu ni ng, a nd l ongi tu di na l  pha s e  s pa c e   [ 41] .  M L  c a n a ut om a te  a nd e xpe di te  di a gnos ti c  pr oc e s s e s , pr oduc in g  m or e  r e li a bl e , hi gh - pe r f or m a nc e  a c c e le r a to r s .  O th e r   M L   a ppl ic a ti ons   f or   pa r ti c le   a c c e le r a to r   di a gnos ti c s   in c lu de   a nom a ly   de te c ti on  [ 42] .  A nom a ly   de te c ti on  te c hni que s   ha v e   a ls o  be e n  a ppl ie d  to   c le a n  m e a s ur e d  da ta   by  c om pa r in g  it   w it h  c lu s te r in g  te c hni que s .     4.3.  P ar am e t e r  t u n in g   M L   a lg or it hm s   c a n  f a c il it a te   r e a l - ti m e   opt im iz a ti on  of   pa r a m e te r   c ont r ol   s tr a te gi e s   ba s e d  on  da ta - dr iv e n  in s ig ht s .  B y  a na ly z in g  la r ge   da ta s e ts   of   ope r a ti ona l  pa r a m e te r s   a nd  pe r f or m a nc e   m e tr ic s ,  M L   m ode ls   c a n  id e nt if y  c or r e la ti ons ,  pa tt e r ns ,  a nd  opt im a l  c ont r o l  s t r a te gi e s   f or   io n  s our c e s   a nd  ot he r   c r it ic a l   c om pone nt s .  T hi s   e na bl e s   a da pt iv e   c ont r ol   m e c ha ni s m s   th a t  dyna m ic a ll y  a dj us t  ope r a ti ona l  pa r a m e te r s   to   opt im iz e   a c c e le r a to r   pe r f or m a nc e   unde r   va r io us   c ondi ti ons .  B e a m   pa r a m e te r   opt im iz a ti on  us e s   la s s o  r e gr e s s io n  f or   onl in e   tu ne   c or r e c ti on  a nd   ne ur a l  ne twor ks   f or   be ta   f unc ti on  s im ul a ti on  c or r e c ti on  [ 43] .  D e te c ti on  of   m a gne ti c   f ie ld   e r r o r s   us in g  a ut oe nc ode r   ne ur a l  ne twor ks ,  li ne a r   r e gr e s s io n,  a nd  tu ne d  f e e dba c k  s to r a ge  r in gs   [ 44] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .  14 , N o.  4 ,  A ugus t   20 25 :   3014 - 3021   3018   4.4.   P ar t ic le  ac c e le r at or  c on t r ol  an d  d ia gn os t ic s   M L   in   th e   c ont r ol   o f   pa r ti c le   a c c e le r a to r s   c a n  be   ut il iz e d  f or   s ys te m   f a il ur e   pr e di c ti on,   a nom a ly   de te c ti on,  c ont r ol   opt im iz a ti on,  a nd  a ut om a ti c   c ont r ol .  S om e   a ppl ic a ti ons   of   M L   in   a c c e le r a to r   c ont r ol   in c lu de   de te c to r   c ont r ol   a nd  c a li br a ti on  [ 45] ,  a ut om a ti c   be a m   pos it io n  c ont r ol   [ 46] ,  p r e di c ti ve   a c c e le r a to r   c ont r ol ,  be a m   m a tc hi ng  c ont r ol ,  a da pt iv e   c ont r ol   f or   be a m   di a gnos ti c s   [ 47] ,  e le c tr on  bunc h  pr of il e   de te c ti on,   a nd  be a m   dyna m ic   c ont r ol   [ 48] .  P a r ti c le   a c c e le r a to r   di a gnos ti c s   is   a   c om pl e x  a nd  ti m e - c ons um in g  pr oc e s s   th a t  id e nt if ie s   a nd   a ddr e s s e s   is s ue s   in   th e   a c c e l e r a to r .  M L   c a n  h e lp   a ut om a te   a nd  e xpe di te   di a gno s ti c   pr oc e s s e s ,  r e s ul ti ng  in   m or e   r e li a bl e   a nd  hi gh - pe r f or m a nc e   a c c e le r a to r s .  S om e   M L   a ppl ic a ti ons   f or   pa r ti c le   a c c e le r a to r   di a gno s ti c s   in c lu de   m ul ti va r ia bl e   di a gno s ti c s   a n d  vi r tu a l  di a gnos ti c s   of   be a m   lo ngi tu di na l  pr ope r ti e s   [ 49] , [ 50] .     4.5.   M od e l li n g   P a r ti c le   a c c e le r a to r   m ode l li ng  is   th e   pr oc e s s   of   s im ul a ti ng  pa r ti c le   be ha vi o r   w it hi n  th e   a c c e le r a to r .   T hi s   pr oc e s s   is   e s s e nt ia l  f or   de s ig ni ng,  opt im iz in g,  a nd  c om m is s io ni ng  a c c e le r a to r s .  M L   c a n  he lp   im pr ove   th e   a c c ur a c y  a nd   e f f ic ie nc y  of   p a r ti c le   a c c e le r a to r   m ode l li ng.   H e r e   a r e   s om e   M L   a ppl ic a ti ons   f or   pa r ti c le   a c c e le r a to r   m ode l li ng:   p r e di c ti on  of   lo w - e ne r gy  be a m   tr a ns por t  tu ni ng,  ti m e   s e r ie s   f or e c a s ti ng  us in g   c la s s if ic a ti on  a ppr oa c he s ,  m od e ll in g  of   be a m   lo s s ,  pr e di c t io n  of   lo w - e ne r gy  be a m   tr a ns por t  tu ni ng,  unc e r ta in ty   a na ly s is ,   be a m   dyn a m ic s   [ 51] ,  [ 52] ,  de ve lo pm e nt   of   ot he r   a ppl ic a ti ons .  T he   s tu dy  of   pa r ti c le   be a m   m ot io n  in   a c c e le r a to r s   c ove r s   pa r ti c le   in te r a c ti ons ,  e le c tr om a gne ti c   f ie ld s ,  a nd  ot he r   e le m e nt s .  M L   m e th ods  c a n m ode l,  pr e di c t,  a nd opti m iz e  pa r ti c le  b e a m   be ha vi o r .       5.   C O N C L U S I O N   M L   pr e s e nt s   a   pow e r f ul   to ol s e t  f or   a dva nc in g   pa r ti c le   a c c e l e r a to r   te c hnol ogi e s ,  of f e r in g  c ont r ol ,  tu ni ng,  di a gnos ti c s , a nd  m ode l li ng  im pr ove m e nt s . T he   de s ig n a nd  a na ly s is   of   a c c e le r a to r   be a m   dyn a m ic s  c a n  us e   a   GA ,  pr e di c ti on,  a nd  a nom a ly   de te c ti on  u s in g  ne ur a l  ne t w or ks   a nd  r a ndom  f or e s ts .  I n  a ddi ti on,  li ne a r   a nd  nonl in e a r   r e gr e s s io n  c a n  he lp   a na ly z e   s ys te m   pa r a m e te r s ,  a nd  pa r a m e te r   tu ni ng   c a n  us e   B a ye s ia n   opt im iz a ti on  a nd  c ont r ol   us in g  RL .  T he   c om bi na ti on  of   th e s e   te c hni que s   a ll ow s   f or   m or e   s ophi s ti c a te d   opt im iz a ti on  a nd  r e s pons iv e ne s s   to   c ha ngi ng  ope r a ti ona l  c ondi ti ons ,  im pr ovi ng  th e   ove r a ll   e f f ic ie nc y  a nd   pe r f or m a nc e   of   th e   a c c e le r a to r .   S e ve r a l  r e qui r e m e nt s   m us t  be   a ddr e s s e d  to   im pl e m e nt   M L - ba s e d   opt im iz a ti on  f or   pa r ti c le   a c c e le r a to r s .  F ir s tl y,  h ig h - qua li ty   a nd  r e pr e s e nt a ti ve   da ta s e ts   a r e   e s s e nt ia l  f or   tr a in in g  a c c ur a te   M L   m ode ls .  T he   da ta s e ts   s houl d  e nc o m pa s s   va r io us   ope r a ti ona l  c ondi ti ons   a nd   pe r f or m a nc e   m e tr ic s ,  e ns ur in g  r obus t  m ode l  tr a in in g  a nd  va li da ti on.  A ddi ti ona ll y,  c ol la bor a ti on  be twe e n   dom a in   e xpe r ts ,  da ta   s c ie nt is ts ,  a nd  M L   s pe c ia li s ts   is   ne c e s s a r y  to   de ve lo p  e f f e c ti ve   opt im iz a ti on  s tr a te gi e s   th a t  a ddr e s s   th e   uni que   c ha ll e nge s   of   p a r ti c le   a c c e le r a to r   s y s te m s .  C ont in ue d   r e s e a r c h   a nd  d e ve lo pm e nt   in   M L   a ppl ic a ti ons   pr om is e s   to   e nha nc e   pa r ti c le   a c c e le r a to r s '   pe r f or m a nc e   a nd  r e li a bi li ty   f ur th e r ,  dr iv in g   s c ie nt if ic  di s c ove r y a nd i nnova ti on.       A C K N O WL E D G M E N T S   T he   a ut hor s   th a nk  th e   D ir e c to r a te   of   T a le nt   M a na ge m e nt   of   t he   N a ti ona l  R e s e a r c h  a nd   I nnova ti on  A ge nc y,  th e   R e s e a r c h  C e nt e r   f or   A c c e le r a to r   T e c hnol ogy,  a nd  U ni ve r s it a s   G a dj a h  M a da   f or   th e   f a c il it y  s uppor t  f or  t hi s  r e s e a r c h.       F U N D I N G  I N F O R M A T I O N   T hi s   r e s e a r c h  w a s   f unde d  by  th e   D i r e c to r a te   of   R e s e a r c h,  T e c hnol ogy,  a nd  C om m uni ty   S e r vi c e ,   M in is tr y of  E duc a ti on, C ul tu r e , R e s e a r c h, a nd T e c hnol ogy of  t he  R e publ ic  of   I ndone s ia , t hr ough the  m a s te r ’ s   th e s is   r e s e a r c h  s c h e m e ,  unde r   gr a nt   num be r s   048/ E 5/ P G .02.00.P L /2 024  a nd   2886/UN1/DI T L I T /P T .01.03/2024.         A U T H O R  C O N T R I B U T I O N S  S T A T E M E N T       T hi s   jo ur na l  u s e s   th e   C ont r ib ut or   R ol e s   T a xonomy   ( C R e di T )   to   r e c ogni z e   in di vi dua l  a ut hor   c ont r ib ut io ns , r e duc e  a ut hor s hi p di s put e s ,  a nd f a c il it a te  c ol la bo r a ti on.     N am e  o f  A u t h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   I s ti  D ia n R a c hm a w a ti   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓     ✓     N a z r ul  E f f e ndy   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   T a uf ik   ✓       ✓   ✓   ✓   ✓       ✓     ✓       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M ac hi ne  l e ar ni ng appli c at io n f or  par ti c le  ac c e le r at or  opt imi z at io n - a r e v ie w   ( I s ti  D ia n R ac hm aw at i )   3019   C   :    C onc e pt ua l i z a t i on   M   :    M e t hodol ogy   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i da t i on   Fo   :    Fo r m a l  a na l ys i s   I   :    I nve s t i ga t i on   R   :    R e s our c e s   D   :   D a t a  C ur a t i on   O   :   W r i t i ng  -   O r i gi na l  D r a f t   E   :   W r i t i ng  -   R e vi e w  &   E di t i ng   Vi   :    Vi s ua l i z a t i on   Su   :    Su pe r vi s i on   P   :    P r oj e c t  a dm i ni s t r a t i on   Fu   :    Fu ndi ng a c qui s i t i on         C O N F L I C T  O F  I N T E R E S T  S T A T E M E N T     T he   a ut hor s   de c la r e   th a t  th e y  h a ve   no  kno w n  c om pe ti ng  f in a nc ia l  in te r e s ts   or   p e r s ona l  r e la ti ons hi p s   th a t  c oul d ha ve  a ppe a r e d t o i nf lu e nc e  t h e  w or k  r e por te d i n t hi s  pa pe r . A ut hor s  s ta te  no c onf li c t  of  i nt e r e s t.       D A T A  A V A I L A B I L I T Y   D a ta   a va il a bi li ty   is   not   a ppl ic a bl e   to   th is   p a pe r   a s   no  n e w   da ta   w e r e   c r e a te d  or   a na ly z e d   in     th is  s tu dy.       R E F E R E N C E S   [ 1]   V i ka s   a nd  R .  K .  S a hu,  “ A   r e vi e w   on  a ppl i c a t i on  of   l a s e r   t r a c ke r   i n   pr e c i s i on  pos i t i oni ng  m e t r ol ogy  o f   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   P r e c i s i on E ngi ne e r i ng , vol . 71, pp. 232 – 249, S e p. 2021, doi :  10.1016/ j .pr e c i s i o ne ng.2021.03.015.   [ 2]   J .   P .  M e i e r   e t   a l . ,   “ A c c e l e r a t o r - ba s e d  p r odu c t i on   o f   S c a n di um   r a di oi s ot ope s   f o r   a ppl i c a t i ons   i n   p r os t a t e   c a n c e r :   t o w a r d  bui l d i n g  a   pi p e l i ne  f or   r a p i d  de v e l opm e n t  o f  no ve l  t he r a n os t i c s ,”   M ol e c u l e s ,  v ol .  2 8,  no . 1 6,   A ug.  2 023 ,  do i :  10 .3 390 / m ol e c u l e s 28 16 604 1.   [ 3]   A .  S i m on,  N .  P .  B a r r a da s ,  C .  J e yne s ,  a nd  F .  S .  R om ol o,  “ A ddr e s s i ng  f or e ns i c   s c i e n c e   c ha l l e nge s   w i t h  nuc l e a r   a na l yt i c a l   t e c hni que s   –   A  r e vi e w ,”   F or e n s i c  Sc i e nc e  I nt e r nat i onal , vol . 358, M a y 2024, d oi :  10.1016/ j .f or s c i i nt .2023.111767.   [ 4]   Z .  Z ha o  e t   al . ,  “ C r e a t i on  of   c ot t on  m ut a nt   l i br a r y  ba s e d  on  l i ne a r   e l e c t r on  a c c e l e r a t or   r a di a t i on  m ut a t i on,”   B i oc he m i s t r y   an d   B i ophy s i c s  R e por t s , vol . 30, J ul . 2022, doi :  10.1016/ j .bbr e p.2022.101228.   [ 5]   L . M a , F . K ong,  K . S un, T . W a ng, a nd T . G uo, “ F r om  c l a s s i c a l  r a di a t i on t o m ode r n r a di a t i on:  pa s t , pr e s e nt , a nd f ut ur e  of  r a di a t i on   m ut a t i on br e e di ng,”   F r ont i e r s  i n P ubl i c  H e al t h , vol . 9, D e c . 2021, doi :  10.3389 / f pubh.2021.768071.   [ 6]   J .  Y .  L i   e t   al . ,  “ R e l i a bi l i t y  a na l ys i s   of   c or e   pow e r   opt i m i z a t i on  c ont r ol   us i ng  K a l m a n  f i l t e r   f o r   a c c e l e r a t or   dr i ve n  s ys t e m   ba s e d  on   r e c onf i gur a bl e  c om put i ng,”   A nnal s  of  N uc l e ar  E ne r gy , vol . 192, N ov. 2023, do i :  10.1016/ j .a nuc e ne .2023.109959.   [ 7]   X .  Z ha ng,  N .  P u,  H .  C a i ,  H .  J i a ,  a nd   Y .  H e ,  “ S t r a t e gi e s   of   e l i m i na t i ng  nuc l e a r   w a s t e   u s i ng  a c c e l e r a t or - dr i ve n  s ys t e m   i n  t he   t r a ns i t i on  s t a ge   f or   s us t a i na bl e   a nd  c l e a n  nuc l e a r   e ne r gy  i n  C hi na ,”   A n nal s   of   N uc l e ar   E ne r gy ,  vol .  185,  J un.  2023,     doi :  10.1016/ j .a nuc e ne .2023.109713.   [ 8]   J .  Y .  L i   e t   al . ,  “ T he   opt i m i z a t i on  s t udy  o f   c or e   pow e r   c ont r ol   ba s e d  on  m e t a - he ur i s t i c   a l gor i t hm   f or   C hi na   i n i t i a t i ve   a c c e l e r a t or   dr i ve n  s ubc r i t i c a l   s y s t e m ,”   N uc l e ar   E ngi ne e r i ng  and  T e c hnol ogy ,  vol .  55,  no.  2,  pp.   452 – 459,  F e b.  2023 ,     doi :  10.1016/ j .ne t .2022.10.004.   [ 9]   J . F a ng  e t  al . , “ C r yoge ni c  s e c onda r y e l e c t r on yi e l d m e a s ur e m e nt s  on  s t r uc t ur a l  m a t e r i a l s  a ppl i e d i n p a r t i c l e  a c c e l e r a t or s ,”   N u c l e a r   I ns t r um e nt s   and  M e t hods   i n  P hy s i c s   R e s e ar c h,  Se c t i on  A :  A c c e l e r at or s ,  Spe c t r om e t e r s ,  D e t e c t o r s   and  A s s oc i at e d  E qui pm e nt ,  vol .  1027,   M a r . 2022, doi :  10.1016/ j .ni m a .2021.166292.   [ 10]   E .  T r a c ha na s ,  A .  B i gna m i ,  N .  G a z i s ,  K .  M i c he l ,  a nd  G .  S ol br e kke n,  “ E va l ua t i on  of   e l a s t i c   c ons t a nt s   of   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or   c a vi t y   m a t e r i a l s   w i t h  r e s on a nt   ul t r a s ound   s pe c t r os c opy,”   N uc l e ar   I ns t r um e nt s   and  M e t hods   i n  P hy s i c s   R e s e a r c h,  Se c t i on  A :   A c c e l e r at or s , Spe c t r om e t e r s , D e t e c t o r s  and A s s o c i at e d E qui pm e nt , vol . 1057, D e c . 2023, doi :  10.1016/ j .ni m a .2023.168791.   [ 11]   L .  R os s i ,  “ P a r t i c l e   a c c e l e r a t or s   a nd  c upr a t e   s upe r c onduc t or s ,”   P hy s i c a  C :   Supe r c onduc t i v i t y   and  i t s   A ppl i c at i ons ,  vol .  614,     N ov. 2023, doi :   10.1016/ j .phys c .2023.1354360.   [ 12]   D .  M or ga n,  G .  P i l a ni a ,  A .  C oue t ,  B .  P .   U be r ua ga ,  C .  S un,  a nd  J .  L i ,  “ M a c hi ne   l e a r ni ng  i n  nuc l e a r   m a t e r i a l s   r e s e a r c h,”   C ur r e nt   O pi ni on i n Sol i d St at e  and M at e r i al s  Sc i e nc e , vol . 26, no. 2, A pr . 2022, doi :   10.1016/ j .c os s m s .2021.100975.   [ 13]   D .  M a r c a t o,  D .   B or t ol a t o,  V .  M a r t i ne l l i ,  G .  S a va r e s e ,  a nd   G .  A .   S us t o,  “ T i m e - s e r i e s   de e p  l e a r ni ng  a nom a l y   de t e c t i on  f or   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   I F A C - P ape r s O nL i ne , vol . 56, no. 2, pp. 1566 – 1571, 2023, doi :  10.1016/ j .i f a c ol .2023.10.1855.   [ 14]   C .  A l l a i r e   e t   al . ,  “ A r t i f i c i a l   I nt e l l i ge nc e   f or   t he   e l e c t r on  i on  c ol l i de r   ( A I 4E I C ) ,”   C om put i ng  and   Sof t w a r e   f o r   B i g  Sc i e nc e ,  vol .   8,   no. 1, D e c . 2024, doi :  10.1007/ s 41781 - 024 - 00113 - 4.   [ 15]   J .  S t .  J ohn  e t   al . ,  “ R e a l - t i m e   a r t i f i c i a l   i nt e l l i ge nc e   f or   a c c e l e r a t or   c ont r ol :   a  s t udy  a t   t he   F e r m i l a b  B oos t e r ,”   P hy s i c al   R e v i e w   A c c e l e r at or s  and B e am s , vol . 24, no. 10, O c t . 2021, doi :  10.1103/ P hys R e vA c c e l B e a m s .24.104601.   [ 16]   T .  D or i go  e t   al . ,  “ T ow a r d  t he   e nd - to - e nd  opt i m i z a t i on  of   pa r t i c l e   phys i c s   i ns t r um e nt s   w i t h  di f f e r e nt i a bl e   pr ogr a m m i ng:   a   w hi t e   pa pe r ,” ar X i v - P hy s i c s ,  pp. 1 - 109, M a r . 2022,  doi :  10.48550/ a r X i v.2203.13818.   [ 17]   R .  Y .  G a l va ni ,  N .  E f f e ndy,  a nd  A .  K us um a w a nt o,  “ E va l ua t i ng  w e i ght   pr i or i t y  on  gr e e n  bui l di ng  us i ng  f uz z y  A H P ,”   2018  12t h  Sout h  E as t   A s i an  T e c hni c al   U ni v e r s i t y   C on s or t i um   ( SE A T U C ) ,  Y ogya ka r t a ,  I ndone s i a ,  2018,  pp.  1 - 6,  doi :   10.1109/ S E A T U C .2018.8788887 .   [ 18]   S .  N a f i s a h  a nd  N .  E f f e ndy,  “ V oi c e   bi om e t r i c   s ys t e m :   t he   i de nt i f i c a t i on  of   t h e   s e ve r i t y  of   c e r e br a l   pa l s y  us i ng  m e l - f r e que nc i e s   s t oc ha s t i c s   a ppr oa c h ,”   I nt e r nat i onal   J our nal   of   I nt e gr at e d  E ngi ne e r i ng ,  vol .  11,  no.  3,  pp.   194 – 206,  S e p.  2019,    doi :  10.30880/ i j i e .2019.11.03.020.   [ 19]   D .  E .  P .  L e buka n,  A .  N .  I .  W a r da na ,  a nd  N .  E f f e nd y,  “ I m pl e m e nt a t i on  o f   pl a nt - w i de   pi - f uz z y  c ont r ol l e r   i n  T e nne s s e e   E a s t m a n   pr oc e s s ,”   i n   2019   I n t e r nat i onal   Se m i n ar   on A pp l i c a t i on   f or   T e c hnol ogy   of   I n f or m at i on   and  C o m m uni c at i o n  ( i Se m an t i c ) ,  S e m a r a n g,  I ndone s i a , 201 9, pp . 450 - 45 4, do i :  1 0.110 9/ I S E M A N T I C .2019 .8884 301 .   [ 20]   D .  H .  K i m   e t   al . ,  “ D e e p  n e ur a l   ne t w or k - ba s e d   pr e di c t i on  f or   l ow - e ne r gy  be a m   t r a ns por t   t uni ng,”   J ou r nal   of   t he   K o r e an  P hy s i c al   Soc i e t y , vol . 83, no. 8, pp. 647 – 653, O c t . 2023, doi :  10.1007/ s 40042 - 023 - 00848 - 0.   [ 21]   S .  H .  G u,  W .   H .  H ua ng,   C .  Y .  S ong,  a nd   W .  T .  Y u,  “ M ul t i va r i a bl e   vi r t ua l   di a gnos t i c s   a nd  t uni ng  of   be a m   pos i t i oni ng  us i n g   m a c hi ne  l e a r ni ng,”   N uc l e ar  I ns t r um e nt s  and M e t hods  i n P hy s i c s  R e s e ar c h, Se c t i on A :  A c c e l e r at or s , Spe c t r om e t e r s ,  D e t e c t or s  an d   A s s oc i at e d E qui pm e nt , vol . 1052, J ul . 2023, doi :  10.1016/ j .ni m a .2023.168245.   [ 22]   A .  S c he i nke r ,  F .  C r opp,  S .  P a i a gua ,  a nd  D .  F i l i ppe t t o,  “ A n  a da pt i ve   a ppr oa c h  t o  m a c hi ne   l e a r ni ng  f or   c om pa c t   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   Sc i e nt i f i c  R e por t s , vol . 11, no. 1, S e p. 2021, doi :  10.1038/ s 41598 - 021 - 98785 - 0.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .  14 , N o.  4 ,  A ugus t   20 25 :   3014 - 3021   3020   [ 23]   P .  A r pa i a   e t   al . ,  “ B e a m   m e a s ur e m e nt s   a nd  m a c hi ne   l e a r ni ng  a t   t he   c e r n  l a r ge   H a dr on  C ol l i de r ,”   I E E E   I ns t r um e nt at i on  and  M e as ur e m e nt  M agaz i ne , vol . 24, no. 9, pp. 47 – 58, D e c . 2021, doi :  10.1109/ M I M .2021.9620023.   [ 24]   N .  E f f e ndy,  D .  R uhya di ,  R .  P r a t a m a ,  D .  F .  R a bba ,  A .  F .  A ul i a ,  a nd  A .  Y .  A t m a dj a ,  “ F or e s t   qua l i t y  a s s e s s m e nt   ba s e d  on  bi r d   s ound  r e c ogni t i on  us i ng  c onvol ut i ona l   ne ur a l   ne t w o r ks ,”   I nt e r nat i onal   J our nal   of   E l e c t r i c al   and  C om put e r   E ngi ne e r i ng ,  vol .  12,   no. 4, pp. 4235 – 4242, A ug. 2022, doi :  10.11591/ i j e c e .v12i 4.pp4235 - 4242.   [ 25]   N .  E f f e ndy,  N .  C .  W a c hi da h,  B .   A c hm a d,  P .   J i w a ndono,  a nd  M .  S ube kt i ,  “ P ow e r   e s t i m a t i on  of   G .A .  S i w a b e s s y  m ul t i - pur pos e   r e a c t or   a t   s t a r t - up  c ondi t i on  u s i ng  a r t i f i c i a l   ne ur a l   n e t w or k  w i t h  i nput   va r i a t i on,”   i n  P r oc e e di ngs - 2016   2nd  I nt e r nat i ona l   C onf e r e nc e  on Sc i e nc e  and T e c hnol og y - C om put e r , I C ST  2016 , O c t . 2017, pp. 1 33 – 138, doi :  10.1109/ I C S T C .2016.7877362.   [ 26]   A .  L .  E de l e n,  S .  G .   B i e dr on,  B . E .  C ha s e ,  D .  E ds t r om ,   S .  V .   M i l t on,  a nd  P .   S t a bi l e ,  “ N e ur a l   ne t w or ks   f or   m ode l i ng  a nd   c ont r ol   o f   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  N uc l e ar   Sc i e nc e ,  vo l .  63,  no.  2,  pp.   878 – 897,  A pr .  2016 ,     doi :  10.1109/ T N S .2016.2543203.   [ 27]   P .  R e c h,  “ A r t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w or ks   f or   s pa c e   a nd  s a f e t y - c r i t i c a l   a ppl i c a t i ons :   r e l i a bi l i t y  i s s ue s   a nd  pot e nt i a l   s ol ut i ons ,”   I E E E   T r ans ac t i ons  on N u c l e ar  Sc i e nc e , vol . 71, no. 4, pp. 377 – 404, A pr . 2024, doi :  10.1109/ T N S .2024.3349956.   [ 28]   Y .  M .  R e n  e t   al . ,  “ A   t ut or i a l   r e vi e w   of   ne ur a l   ne t w or k  m ode l i ng  a ppr oa c h e s   f or   m ode l   pr e di c t i ve   c ont r ol ,”   C om put e r s   and   C he m i c al  E ngi ne e r i ng , vol . 165, S e p. 2022, doi :  10.1016/ j .c om pc he m e ng.2022 .107956.   [ 29]   D .  K os e r ,  L .  W a i t e s ,  D .  W i nkl e hn e r ,  M .  F r e y,  A .  A de l m a nn,  a nd  J .  C onr a d,  “ I nput   be a m   m a t c hi ng  a nd  be a m   dyna m i c s   de s i g n   opt i m i z a t i ons   of   t he   I s oD A R   R F Q   us i ng  s t a t i s t i c a l   a nd  m a c hi n e   l e a r ni ng  t e c hni que s ,”   F r ont i e r s   i n  P hy s i c s ,  vol .  10,  A pr .  2022,   doi :  10.3389/ f phy.2022.875889.   [ 30]   A .  A s l a m   e t   a l . ,  “ N e u r a l  ne t w o r k - ba s e d   c on t r o l  o f   a n   u l t r a f a s t  l a s e r ,”   N uc l e ar  I ns t r u m e n t s  an d  M e t h o ds  i n  P hy s i c s  R e s e ar c h ,  Se c t i o n  A :   A c c e l e r a t o r s ,  S pe c t r o m e t e r s ,  D e t e c t or s   a nd   A s s oc i a t e d   E q u i p m e n t ,  v o l .  1 0 53 ,  A ug .  2 02 3 ,  do i :   1 0. 10 1 6/ j .n i m a .2 02 3 .1 68 1 95 .   [ 31]   K .  S un,  X .  C he n,   X .  Z ha o,  X .   Q i ,  Z .   W a ng,  a nd  Y .   H e ,   “ S ur r oga t e   m ode l   of   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s   us i ng   e nc ode r - de c ode r   ne ur a l   ne t w or ks   w i t h  phys i c a l   r e gul a r i z a t i on,”   I nt e r nat i onal   J our nal   of   M ode r n  P hy s i c s   A ,  vol .  38,  no.  26 – 27,  S e p.  2023,     doi :  10.1142/ S 0217751X 23501452.   [ 32]   A .  S c he i nke r ,  F .  C r opp,   a nd  D .  F i l i ppe t t o,  “ A da pt i ve   a ut oe nc ode r   l a t e nt   s pa c e   t uni ng  f o r   m or e   r obus t   m a c hi ne   l e a r ni ng   be yond  t he   t r a i ni ng  s e t   f or   s i x - di m e ns i ona l   pha s e   s pa c e   di a gnos t i c s   of   a   t i m e - va r yi ng  ul t r a f a s t   e l e c t r on - di f f r a c t i on  c om pa c t   a c c e l e r a t or ,”   P hy s i c al  R e v i e w  E , vol . 107, no. 4, A pr . 2023, doi :  10.1103/ P hys R e vE .107.045302.   [ 33]   F .  M .  V e l ot t i ,  B .  G odda r d,  V .  K a i n,  R .   R a m j i a w a n,  G .  Z .  D .   P or t a ,  a nd  S .  H i r l a e nde r ,  “ T ow a r ds   a ut om a t i c   s e t up  of   18  M e V   e l e c t r on  be a m l i ne   us i ng  m a c hi ne   l e a r ni ng,”   M ac hi ne   L e ar ni ng:   Sc i e nc e   and  T e c hnol ogy ,  vol .  4,  no.  2,  J un.  2023,     doi :  10.1088/ 2632 - 2153/ a c c e 21.   [ 34]   X .  C he n,  Y .  J i a ,  X .  Q i ,  Z .  W a ng,  a nd  Y .  H e ,  “ O r bi t   c or r e c t i on  ba s e d  on  i m p r ove d  r e i nf or c e m e nt   l e a r ni ng  a l go r i t hm ,”   P hy s i c al   R e v i e w  A c c e l e r at or s  and B e am s , vol . 26, no. 4, A pr . 2023, doi :  10.1103/ P hys R e vA c c e l B e a m s .26.044601.   [ 35]   W .  W a ng  e t   al . ,  “ A c c e l e r a t e d  de e p  r e i nf or c e m e nt   l e a r ni ng  f or   f a s t   f e e dba c k  of   be a m   dyna m i c s   a t   K A R A , ”   I E E E  T r ans ac t i ons   on   N uc l e ar  Sc i e n c e , vol . 68, no. 8, pp. 1794 – 1800, A ug. 2021, doi :  10.1109/ T N S .2021.3084515.   [ 36]   C .  F a ne l l i   e t   al . ,   “ A I - a s s i s t e d  opt i m i z a t i on  of   t he   E C C E   t r a c ki ng  s ys t e m   a t   t h e   E l e c t r on  I on  C ol l i de r ,”   N uc l e a r   I ns t r um e nt s   and   M e t hods   i n  P hy s i c s   R e s e a r c h,  Se c t i on  A :   A c c e l e r at or s ,  Spe c t r om e t e r s ,  D e t e c t or s   and  A s s oc i at e d  E qui pm e nt ,  vol .  1047,     F e b. 2023, doi :  10.1016/ j .ni m a .2022.167748.   [ 37]   J .  O .  L übs e n,  M .  S c hüt t e ,  S .  S c hul z ,  a nd  A .  E i c hl e r ,  “ A   s a f e   B a ye s i a n  o pt i m i z a t i on  a l gor i t hm   f o r   t uni ng  t he   opt i c a l   s ync hr oni z a t i on  s y s t e m   a t   E ur ope a n  X F E L ,”   I F A C - P ape r s O nL i ne ,  vol .  56,  no.   2,  pp.   3079 – 3085,  2023 ,     doi :  10.1016/ j .i f a c ol .2023.10.1438.   [ 38]   D .  C a j a nde r ,  D .  A gugl i a ,  I .   V i a r ouge ,  a nd  P .   V i a r ouge ,  “ U s i ng  s upe r vi s e d  m a c hi ne   l e a r ni ng  i n  pow e r   c onve r t e r s   de s i gn  f or   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s   –   a ppl i c a t i on  t o  m a gne t i c   c om pone nt s   de s i gn,”   J ou r nal   of   P hy s i c s :   C onf e r e nc e   Se r i e s ,  vol .  2687,  no.   8,     J a n. 2024, doi :  10.1088/ 1742 - 6596/ 2687/ 8/ 082019.   [ 39]   S .  L i   e t   al . ,  “ A   nove l   a ppr oa c h  f or   c l a s s i f i c a t i on  a nd  f or e c a s t i ng  of   t i m e   s e r i e s   i n  pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   I nf or m at i on ,  vol .  12 ,     no. 3, M a r . 2021, doi :  10.3390/ i nf o12030121.   [ 40]   E .  K r ym ova ,  G .   O boz i ns ki ,  M .  S c he nk,  L .  C oyl e ,  a nd  T .  P i e l oni ,  “ D a t a - dr i ve n   m ode l i ng  of   be a m   l os s   i n  t he   L H C ,”   F r ont i e r s   i n   P hy s i c s , vol . 10, J a n. 2023, doi :  10.3389/ f phy.2022.960963.   [ 41]   C .  E m m a ,  A .  E de l e n,  M .  J .  H oga n,  B .  O ’ S he a ,  G .  W hi t e ,  a nd  V .   Y a ki m e nko,  “ M a c hi ne   l e a r ni ng - ba s e d  l ongi t udi na l   pha s e   s p a c e   pr e di c t i on  of   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or s ,”   P hy s i c al   R e v i e w   A c c e l e r at o r s   and  B e am s ,  vol .  21,  no.  11,  N ov.  2018,     doi :  10.1103/ P hys R e vA c c e l B e a m s .21.112802.   [ 42]   V .  B e l i s ,  P .  O da gi u,  a nd  T .  K .  A a r r e s t a d,  “ M a c hi ne   l e a r ni ng  f or   a nom a l y  d e t e c t i on  i n  pa r t i c l e   phys i c s ,”   R e v i e w s   i n  P hy s i c s ,    vol .  12, D e c . 2024, doi :  10.1016/ j .r e vi p.2024.100091.   [ 43]   Y .  Y u  e t   al . ,  “ I ni t i a l   a ppl i c a t i on  of   m a c hi ne   l e a r ni ng  f or   be a m   pa r a m e t e r   opt i m i z a t i on  a t   t he   H e f e i   l i ght   s o ur c e   I I ,”   J ou r nal   of   P hy s i c s :  C onf e r e nc e  Se r i e s , vol . 2687, no. 7,   J a n. 2024, doi :  10.1088/ 1742 - 6596/ 2687/ 7/ 072002.   [ 44]   Y .  B .  Y u,  G .  F .  L i u,  W .  X u,  C .  L i ,  W .  M .  L i ,  a nd   K .  X ua n,  “ R e s e a r c h  on  t u ne   f e e dba c k  of   t he   H e f e i   l i ght   s our c e   I I   ba s e d  on   m a c hi ne  l e a r ni ng,”   N uc l e a r  Sc i e nc e  and T e c hni qu e s , vol . 33, no. 3, M a r . 2022, doi :  10.1007/ s 41365 - 022 - 01018 - w.   [ 45]   T .  J e s ke ,  D .  M c S pa dde n,  N .  K a l r a ,  T .   B r i t t on,   N .  J a r vi s ,  a nd  D .  L a w r e nc e ,  “ A I   f o r   e xpe r i m e nt a l   c ont r ol s   a t   J e f f e r s on  l a b,”   J our nal  of  I ns t r um e nt at i on , vol . 17, no. 3, M a r . 2022, doi :  10.1088/ 1748 - 0221/ 17/ 03/ C 03043.   [ 46]   D . S c hi r m e r , “ A  m a c hi ne  l e a r ni ng a ppr oa c h  t o e l e c t r on or bi t  c ont r ol  a t  t he  1.5   G e V  s ync hr ot r on l i ght   s our c e  D E L T A ,”   J our nal  of   P hy s i c s :  C onf e r e nc e  Se r i e s , vol . 2420, no. 1, J a n. 2023, doi :  10.1088/ 1742 - 6596/ 2420/ 1/ 012069.   [ 47]   A .  S c he i nke r ,  “ A da pt i ve   c ont r ol   a nd  m a c hi ne   l e a r ni ng  f o r   pa r t i c l e   a c c e l e r a t or   be a m   c ont r ol   a nd  di a gnos t i c s ,”   P r oc e e di ngs   of   t he   I nt e r nat i onal  B e am  I ns t r um e nt at i on C onf e r e nc e , I B I C , pp. 466 – 472, 2021, doi :  10.18429/ J A C oW - I B I C 2021 - T H O B 03.   [ 48]   T .  G a l l a ghe r ,  A .  W ol s ki ,  a nd  B .  D .  M ur a t o r i ,  “ A   m a c hi ne   l e a r ni ng   a ppr oa c h  t o   s ha pi ng  m a gne t i c   f r i nge   f i e l ds   f or   be a m   dyna m i c s   c ont r ol ,”   J our nal  of  P hy s i c s :  C onf e r e nc e  Se r i e s , vol . 2687, no. 6, J a n. 2024, do i :  10.1088/ 1742 - 6596/ 2687/ 6/ 062031.   [ 49]   A .  H a nuka   e t   al . ,  “ A c c ur a t e   a nd  c onf i de nt   pr e di c t i on   of   e l e c t r on  be a m   l ongi t u di na l   pr ope r t i e s   us i ng   s pe c t r a l   vi r t ua l   di a gnos t i c s ,”   Sc i e nt i f i c  R e por t s , vol . 11, no. 1, F e b. 2021, doi :  10.1038/ s 41598 - 021 - 82473 - 0.   [ 50]   S .  B e t t oni   e t   al . ,  “ M a c hi ne   l e a r ni ng  ba s e d  l ongi t udi na l   vi r t ua l   di a gno s t i c s   a t   S w i s s F E L ,”   R e v i e w   of   Sc i e nt i f i c   I ns t r um e nt s ,    vol . 95, no. 1, J a n. 2024, doi :  10.1063/ 5.0179712.   [ 51]   R .  L i ,  Q .  Z ha ng,  Z .  Z ha o,  C .  L i ,  a nd  K .  W a ng,  “ R e s e a r c h  on  be a m   dyna m i c s   opt i m i z a t i on  of   a   s t or a ge   r i ng  ba s e d  on  m a c hi n e   l e a r ni ng,”   i n  2023  I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   I nt e l l i ge nt   C om put i ng  and   N e x t   G e n e r at i on  N e t w or k s ( I C N G N ) ,   H a ng z hou,   C hi na , 2023, pp. 1 - 5, doi :  10.1109/ I C N G N 59831.2023.10396700 .   [ 52]   P .  A r pa i a   e t   al . ,  “ M a c hi ne   l e a r ni ng  f or   be a m   dyna m i c s   s t udi e s   a t   t he   C E R N   L a r ge   H a dr on  C ol l i de r ,”   N uc l e a r   I ns t r u m e nt s   an d   M e t hods   i n  P hy s i c s   R e s e ar c h,  Se c t i on  A :   A c c e l e r at o r s ,  Sp e c t r om e t e r s ,   D e t e c t or s   and  A s s o c i at e d  E qui pm e nt ,  vol .  985,     J a n. 2021, doi :  10.1016/ j .ni m a .2020.164652.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       M ac hi ne  l e ar ni ng appli c at io n f or  par ti c le  ac c e le r at or  opt imi z at io n - a r e v ie w   ( I s ti  D ia n R ac hm aw at i )   3021   B I O G R A P H I E S  O F  A U T H O R S       Isti  Dian  Rachmawati           received  a  B.Eng.   degree  in   Instrument ation  Electronics   from  the  Polytechnic  Institute  of  Nuclear  Technology  in  2012.  She   is   pursuing  a  master' s  in  the   Department  of  Nuclear  Engineering  and  Engineering  Physics,  Faculty  of  Engineering,  Universitas  Gadjah  Mada.  She  is   a  research  assistant   at  the  Intellige nt  and  Embedded  System   Resear ch  Group,  Depar tment   of  Nuclea r   Enginee ring  and   Engine ering  Physics,  Faculty  of   Engineering,  Universitas  Gadjah  Mada,  and  a  junior  researcher  at   the  Research  Center  for  Accelerator  Technology,  National  Research,   and  Innovation   Agency  o f  Indonesia.  Her  research   interests  are  machine  learning  and  its  application  in  engineer ing.  She  can  be  contacte d  at  email:  isti004@ brin.go.id.         Nazrul  Effendy           received  a  B.Eng.  degree  in  Instrumentat ion   Technology  o f   Nuclear  Engineering  and  an  M.Eng.  degree  in  Electrical  Engineering  from  Universitas  Gadjah  Mada  in  1998  and   2001.  He   received  a   Ph.D.  degree   in  Ele ctrical  Engineering  from   Chulalongk orn  Universi ty  in  2009.  He  was  a  resea rch  fellow  at  the  Depar tment  of  Control  and  Computer  Enginee ring,  the  Polytechni c  Universi ty  of   Turin,  in   201 0  and  2011  and   a  visiting   researcher  in  the  Shinoda   Lab  ( pattern  re cognition  &  its   applicatio ns  to  real  world ),   Tokyo  Institut e  of  Technology  in  2009.  He  is  a   professor   and  the  coordin ator  of  the  Intelligent  and   Embedded  System  Research  Group  in  the   Department  of  Nuclear   En gineering  and  Engineering  Physics,   Faculty   of  Engine ering,   Univer sitas  Gadja h  Mada.   He  is  a  member   of  the  Indone sian  Association  of  Pattern  Recognition,  the  Indonesian  Society  for  Soft  Computing,   the  Indonesian  Artificial  Intelligence  Society,  and  the  International  As sociation  for  P attern  Recognition.  He  can   be contacted at email: nazr ul@ ugm.ac. id.         Taufik           received  a  B.Eng.  degree  in  Physics  from   Universitas   Pad jadjaran  in  2004   and  an  M.Sc.  degree  in  Physics   from  Universitas  Gadjah   Mada  in  2 013.  He  received  a  Ph.D.   degree  in  Accelerator  Science  from  Sokendai   Tsukuba,  Japan,  in  201 9.  He  is  a  senior  researche r   at  the  Resear ch  Center  for   Accel erator   Technol ogy,  Resear ch   Organi zation  for  Nuclea r  Energy,   National  Research  and  Innovation   Agency  of  Indonesia .  He  is   the   coordinator  of  the   linear  accelerator  research  group .  His  research  interests  are  accelerator  scie nce  and  machine  learning.  He can be contacted at email:  tauf009@ brin.go.id .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.