EPIC - Easy Parameter Inference in Cosmology: The user's guide to the MCMC sampler
宇宙学中的简单参数推断（EPIC）是另一种用于宇宙学的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）采样器。它在Python中实现，并提供基于贝叶斯证据的贝叶斯参数推断和模型比较。包括并行回火算法，它可以帮助探索具有两个或多个分离峰的后验分布。正在开发通过微调算法获得更高效率的自适应例程，并将在未来版本中提供。在本用户指南中，我给出了安装和使用的一般说明，包括示例，并展示了如何修改代码以添加新的数据集和模型。
2018-09-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Delay-Weighted Calibration: Precision Calibration for 21 cm Cosmology with Resilience to Sky Model Error
21厘米宇宙学实验的主要挑战之一是克服校准误差。在野外建立的校准方法需要精确的天空模型，而低水平的天空模型误差会引入破坏宇宙学信号的校准误差。我们提出了一种新的校准方法，称为延迟加权校准，或DWCal，即使在存在天空模型误差的情况下，也可以进行精确校准。天空模型误差对所有功率谱模式的影响并不相同，DWCal优先从无误差模式拟合校准解决方案。我们将这种技术应用于模拟数据，表明它大大降低了校准误差的存在下，现实水平的天空模型误差，可以提高21厘米功率谱灵敏度约2个数量级。
2023-02-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Data Analysis for Precision 21 cm Cosmology
红移的21厘米谱线是宇宙学中的一个新兴工具，原则上允许对我们的宇宙进行三维测量，达到前所未有的大体积，以前无法达到的长度尺度，以及我们宇宙时间轴迄今未探索的时代。大型射电望远镜已经为此目的而建造，近年来，在将21厘米宇宙学从一个相当有理论前景的领域转变为观测现实领域方面取得了相当大的进展。该领域的从业者越来越意识到，观测21厘米宇宙学的成功将取决于软件算法和分析管道，就像它取决于精心的硬件设计和望远镜建造一样。这篇评论提供了一个教学介绍国家的最先进的想法在21厘米数据分析，涵盖了各种各样的步骤，在一个典型的分析管道，从校准前景减法映射功率谱估计参数估计。
2019-12-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Neutrino physics from precision cosmology
宇宙学为检验中微子物理学的各个方面提供了一个极好的实验室。在这里，我回顾了宇宙学研究中微子质量的现状，以及中微子的其他性质。最后对未来中微子性质的宇宙学探测作了详细的讨论。
2010-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Improving the precision matrix for precision cosmology
从宇宙的大尺度结构的观测，如功率谱或关联函数的宇宙学约束的估计，需要相关的协方差矩阵的逆，即精度矩阵，$\mathbfΨ$的知识。在大多数分析中，$\mathbfΨ$是从一组有限的模拟目录中估计的。根据使用了多少模拟，这种估计有一个相关的误差，必须传播到最终的宇宙学约束。对于未来的调查，如欧几里德和DESI，控制这种额外的不确定性需要大量的模拟目录。在这项工作中，我们测试了一种新的技术，估计的精度矩阵，协方差锥形方法，在重子声学振荡测量的背景下。即使这种技术最初被设计为一种方式，以加快极大似然估计，我们的研究结果表明，它也减少了噪声精度矩阵估计的影响，推导出的置信区间，而不会引入偏差的目标参数。这种技术的应用可以帮助未来的调查，以达到其真正的约束力，使用数量少得多的模拟目录。
2015-09-28 astro-ph.CO stat.AP
Precision Cosmology with the Lightest Elements
Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文学研究所）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理系河外天文中心）
本文回顾了大爆炸核合成在精确宇宙学中的关键作用，重点介绍氘原初丰度的精确测定，并展望了未来进展。
2025-11-09 astro-ph.CO
Probing new physics in the era of precision cosmology
本博士论文探讨如何利用宇宙微波背景、大尺度结构和遥远星系等宇宙观测量，约束超越标准$Λ$-冷暗物质模型的新物理。
2024-12-23 astro-ph.CO
Generating Approximate Halo Catalogs for Blind Challenges in Precision Cosmology
我们提出了一种方法来生成套件的暗物质晕目录只有几个$N$体模拟，重点是使小的变化，以高精度的模拟的基础宇宙学。在盲目挑战的背景下，这允许我们在原始宇宙学被揭示后，通过给它一个新的宇宙学来重用模拟。从完整的$N$体实现的原始宇宙学和目标宇宙学，我们适合的传递函数，取代晕在原来的，使星系/HOD功率谱匹配的目标宇宙学。然后，这个测量的传递函数可以应用于原始宇宙学的新实现，以创建目标宇宙学的新实现。对于$σ_8$的1%变化，我们在实空间功率谱中达到$k = 1h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$的0.1%精度;当传递函数应用于新的实现时，这降低到0.3%。我们实现了类似的精度在红移空间的四极和四极。在所有情况下，结果都优于我们的$1.1h^{-1}\,\mathrm{Gpc}$模拟箱的样本方差。
2019-02-25 astro-ph.CO
Field-level inference in cosmology
本文介绍了宇宙学中的场级推断框架，通过分析未压缩地图推断物理场与宇宙学参数，结合贝叶斯分层模型与机器学习提升数据分析能力并避免偏差。
2025-09-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Machine Learning Techniques for Astrophysics and Cosmology: Simulation-Based Inference
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（Kavli宇宙物理与数学统一研究所（WPI），多伦多大学天体物理与空间研究所，东京大学）
本文探讨了基于模拟的推断（SBI）在天文学和宇宙学中的应用，介绍了后验、似然和比值估计等基本技术，讨论了其诊断方法及在实际场景中的选择指南，并指出了训练预算有限是当前的主要挑战。
2026-05-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Precision cosmology and 7Li data
在方差从2 H，3 He和4 He丰度，7 Li丰度数据产生额外的约束宇宙学参数，在顶部的那些来自CMB，BAO，SNIa或H 0数据。这个经常被忽略的限制会倾向于较小的$Ω_b h^2$值，也表明在幻影状态下更倾向于暗能量状态方程，同时软化了中微子质量总和的上限，高达~ 1.6 eV。
2011-03-28 astro-ph.CO
Fundamental cosmology from ANDES precision spectroscopy
开发了结合红移漂移探测与物理定律普适性检验的基于Fisher Matrix的预测工具，展示了ANDES数据集间的协同作用，量化了宇宙学和基础物理学参数约束的改进，并公开了该代码以优化观测策略。
2023-05-02 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Efficient exploration of cosmology dependence in the EFT of LSS
为了更有效地利用当前和未来的大尺度结构~（LSS）和CMB观测数据，需要能够以非常高的精度预测LSS的聚类。大尺度结构的有效场论（EFTofLSS）提供了一种在轻度非线性状态下对LSS观测量进行具有所需精度的解析计算的工具。在本文中，我们开发了这些计算的有效实现，允许探索它们对宇宙学参数的依赖。它们基于两个想法。首先，一旦一个参考宇宙学的观测量被高精度计算出来，那么对于一个新的宇宙学，只要把这个观测量的差加起来，就可以很容易地得到同样的结果，而且精度相当。其次，大多数感兴趣的宇宙学都足够接近普朗克最佳拟合宇宙学，可以从参考宇宙学的泰勒展开中获得观测值。这些想法在两个环路上实现了物质功率谱，并作为公共代码发布。当应用于普朗克最佳拟合模型的3 $σ$以内的宇宙学时，第一种方法在笔记本电脑上几分钟内评估功率谱，其结果具有1%或更高的精度，而泰勒展开则以类似的精度立即产生相同的量。我们提出的思想和代码可以很容易地扩展到其他应用程序或更高精度的结果。
2017-04-11 astro-ph.CO
Approximating non-Gaussian Bayesian partitions with normalising flows: statistics, inference and application to cosmology
本文利用归一化流简化贝叶斯推断中的MCMC采样，计算非高斯分布的划分函数并求后验解析式，应用于宇宙学参数推断，基于超新星数据估计物质密度和暗能量参数。
2025-04-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Precision cosmology made more precise
到目前为止，在同时存在辐射$R$、物质$M$和宇宙学常数$Λ$的情况下求解弗里德曼方程的标准态度是分别为每个单独的分量找到解$R_R (t)$、$R_M (t)$和$R_Λ (t)$，然后将它们连接在一起，从而获得分段解$R_{\rm pw} (t)$。相反，我们发现在平坦空间中的相同方程的精确和解析解$R (t)$。此外，我们量化了当使用$R_{\rm pw} (t)$代替$R (t)$时产生的误差。
2021-02-02 astro-ph.CO
Fundamental Cosmology from Precision Spectroscopy: I. Varying Couplings
宇宙加速的观测证据表明，宇宙学和粒子物理学的经典理论如果不是不正确的话，也是不完整的，新的物理学就在那里，等待着被发现。即将推出的高分辨率超稳定光谱仪将通过实现新一代的精确一致性测试，在探索新物理学方面发挥关键作用。在这里，我们专注于天体物理学测试的稳定性的性质的基本耦合，并通过使用主成分分析技术进一步校准现有的VLT数据，我们讨论了如何改进，可以预期与ESTERO和ELT-HIRES将影响基本宇宙学。特别是，我们表明，20至30晚的计划ELT-HIRES将使它在基本宇宙学中发挥主导作用。
2014-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Accurate field-level weak lensing inference for precision cosmology
本文提出场级弱引力透镜推断流水线Miko，识别并修正多种新系统误差，比较高斯与对数正态映射先验的偏差和不确定性表现，将系统误差控制在2%水平，适用于当前弱引力透镜巡天。
2024-07-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
Precision cosmology with voids: definition, methods, dynamics
我们提出了一个新的定义的基础上的拉格朗日轨道重建的方法，以及一个算法来找到他们在实际数据中称为DIVA的宇宙空洞。我们的技术是为了产生的结果，可以足够准确地建模，以创建一个新的探测精密宇宙学。然后，我们开发了一个分析模型的椭圆度的空洞发现我们的方法的基础上Zel'dovich近似。我们在N体模拟中测量到，对于尺寸大于~4 Mpc/h的空隙的平均椭圆率，该模型的精确度为0.1%。我们估计，在这个尺度上，我们能够预测的椭圆率的精度为0.02。最后，我们比较了两种不同状态方程的暗能量的N体模拟中空洞形状的分布。我们的结论是，我们的方法是更准确的比欧拉方法，因此是有前途的精确探测暗能量现象。
2010-01-07 astro-ph.CO
pocoMC: A Python package for accelerated Bayesian inference in astronomy and cosmology
pocoMC是一个Python包，用于加速天文学和宇宙学中的贝叶斯推断。该代码被设计为从具有非平凡几何形状的后验分布中有效地采样，包括强多模态和非线性。为此，pocoMC依赖于预处理蒙特卡罗算法，该算法利用归一化流来解相关后验参数。它有利于参数估计和模型比较的任务，特别是在计算昂贵的应用程序的重点。它允许在Python中拟合定义为对数似然函数和对数先验概率密度函数的任意模型。与流行的替代方案（如嵌套采样）相比，pocoMC可以加快采样过程的数量级，大大降低计算成本。最后，计算集群的并行化体现了线性缩放。
2022-07-12 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Merlin: Fast and flexible 3x2pt cosmology with simulation-based inference
Nikhef（NIKHEF荷兰国家核与亚原子物理研究所）；Halmstad University（哈尔姆斯塔德大学）；IFIC, CSIC-Universitat de València（伊菲克研究所，西班牙国家研究委员会-巴伦西亚大学）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）
Merlin是一个基于模拟推断的3x2点宇宙学分析流程，结合MNRE与cloelib预测，在50维参数空间中实现与嵌套采样器一致的后验，同时将计算成本降低两个数量级，并支持零额外评估的灵活分析选择。
2026-09-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Prospects for precision cosmology with the 21 cm signal from the dark ages
本文量化了利用黑暗时代21厘米信号在标准宇宙学中的精度收益，表明不同积分时间和接收面积下可显著约束宇宙学参数、氦丰度和中微子质量，并为未来月球及空间实验设定基准。
2023-09-15 astro-ph.CO
Cosmological tensions in the era of precision cosmology: Insights from Tensions in Cosmology 2025
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Malta（马耳他大学）；National Observatory of Athens（雅典国家天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Universidad Católica del Norte（天主教主教大学）
2025年宇宙学矛盾会议探讨了Hubble常数矛盾和S8矛盾的最新进展，强调高精度数据对早期和晚期宇宙研究的影响，以及动态暗能量和中微子物理可能揭示的物理超越ΛCDM的线索。
2025-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Unlocking 21cm Cosmology with SBI: A Beginner friendly NRE for Inference of Astrophysical Parameters
本文提出了一种面向初学者的PyTorch流程，用于基于模拟的推断方法MNRE，以从21厘米线功率谱中推断天体物理参数，如电离效率和X射线亮度。
2025-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
An Unbiased Estimator of Peculiar Velocity with Gaussian Distributed Errors for Precision Cosmology
我们介绍了一个新的估计的特殊速度的星系或星系群的红移和距离的估计。该估计器导致特殊的速度估计，这是统计无偏的，并具有高斯分布的误差，从而满足依赖于个人的特殊速度的分析的假设。我们将该估计应用于SFI++和Cosmicflows-2星系距离表，并利用遥远星系的奇特速度估计是误差主导的这一事实，检验了它们的误差分布。新估计的采用显著提高了大尺度奇特速度场研究的准确性和有效性，消除了潜在的系统偏差。从而帮助将特殊的速度分析带入精确宇宙学时代。此外，我们的方法检查速度误差的分布应该提供一个有用的检查大型特殊的速度目录的统计，特别是那些汇编的数据从多个来源。
2014-11-24 astro-ph.CO
Precision cosmology from large-scale structure of the Universe
宇宙的大尺度结构成为精确宇宙学信息的主要来源。我们提出了两个特殊的工具，可用于宇宙学分析的红移空间星系团的数据：一个新的开源代码CLASS-PT和理论误差的方法。CLASS-PT计算实空间和红移空间中物质场和有偏示踪剂的单圈功率自功率谱和互功率谱。我们表明，该代码符合精度标准，即将到来的高精度大尺度结构调查。理论上的误差似然方法允许分析星系聚类数据，而不必测量尺度切割$k_{\rm max}$。该方法考虑到理论不确定性对参数估计的影响是渐进的，有助于优化数据分析，确保提取所有可用的宇宙学信息。
2022-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology-dependent covariance in galaxy cluster number counts: consequences for parameter inference
Universidade de Brasília（巴西利亚大学）；Universidade Estadual de Londrina（朗德里纳州立大学）
研究星系团计数似然中协方差固定假设对宇宙学参数估计的影响，发现固定协方差会显著高估或低估置信区间，但参数估计无偏，单次协方差更新可恢复正确不确定性。
2026-09-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Optimal, fast, and robust inference of reionization-era cosmology with the 21cmPIE-INN
该研究提出结合卷积摘要网络与条件可逆网络的框架，基于物理启发的潜在表示，实现对再电离时代宇宙学参数的快速、最优且稳健的模拟推断，为现有功率谱方法提供非高斯信息敏感的替代方案。
2025-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Precision Cosmology in Modified and Extended Theories of Gravity: an insightful test
在这项工作中，我们提出了一个简短的讨论修改和扩展的宇宙学模型，利用目前的观测测试。我们表明，根据这些天体物理学样本的基础上，晚宇宙的测量，像$f(R)$和$f(T,B)$理论可以提供有用的解释动力学暗能量。在这一阶段，精密宇宙统计学本身也成为一个动机良好的努力，在宇宙尺度上测试引力物理学，这些分析可以用来测试这些引力理论的特定宇宙学模型的可行性和未来的约束，使它们成为一个很好的方法，提出一个替代路径从标准的$Λ$ CDM方案。
2020-10-26 astro-ph.CO gr-qc
Precision cosmology with a combination of wide and deep Sunyaev-Zeldovich cluster surveys
我们展示了Sunyaev-Zel'dovich聚类调查的婚礼蛋糕设计的优势。我们表明，通过划分成一个广泛的和深入的调查集群调查，基本上可以恢复宇宙学的信息，将被稀释在一个单一的调查相同的持续时间，由于在我们的集群物理的理解的不确定性。深度和广度调查的参数简并方向略有不同，将它们结合起来可以有效地打破这些简并。具有数千个集群的可变深度调查在约束宇宙学参数方面与具有更大集群样本的单一深度调查一样有效。
2010-08-18 astro-ph.CO
Precision Calibration of Radio Interferometers for 21 cm Cosmology with No Redundancy and Little Knowledge of Antenna Beams and the Radio Sky
我们介绍了CALAMITY，一个精密的带通校准方法的无线电干涉测量。CALAMITY可以求解具有任意频率结构的方向无关增益，达到21 cm宇宙学所需的高精度，具有最少的前景或天线波束知识，并且不需要任何程度的冗余（重复相同基线的相同测量）。我们通过两项关键创新实现了这一目标。首先，我们使用灵活且高效的基函数集独立地对每个基线上的前景进行建模，所述基函数集与21 cm模式具有最小的重叠，并在校准的前景中执行光谱平滑。其次，我们使用现成的GPU加速API（TENSORFLOW）在单个优化循环中同时求解每个基线前景和每个频率天线增益。GPU加速对于我们的技术能够在合理的时间内同时在所有频率上为具有$\gtrsim 10$天线的干涉仪求解大量前景和增益参数至关重要。在本文中，我们给出了一个概述，我们的技术和使用现实的模拟，并证明其性能在解决和消除病理增益结构的水平，必要的测量波动在21厘米的氢气发射场在宇宙黎明和再电离。如果你想现在就开始使用CALAMITY，你可以在https://github.com/aewallwi/calamity/blob/main/examples/Calamity_Tutorial.ipynb上找到一个教程笔记本。
2021-11-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Mapmaking for Precision 21 cm Cosmology
为了研究“宇宙黎明”和21厘米层析成像的再电离时代，我们需要从已知的亮度量级的前景中统计分离宇宙信号。在过去的几年里，我们已经了解了我们的望远镜在创造一个被称为“EoR窗口”的无前景区域中所扮演的角色。“在这项工作中，我们研究了如何考虑干涉仪的影响，以便从干涉图中严格估计21 cm功率谱，同时减轻前景污染，从而提高灵敏度。这就需要精确理解我们绘制的地图与真实天空之间的统计关系。虽然这些计算中的一些将是计算上不可行的，如果精确地执行，我们探索几个良好控制的近似，使地图制作和地图统计的计算要快得多，特别是紧凑和高度冗余的干涉仪专门为21厘米宇宙学设计。我们展示了这些方法的实用性和参数化的精度和速度之间的权衡使用这样一个望远镜，即将到来的氢时代的再电离阵列，作为一个案例研究。
2015-01-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Joint inference of weak lensing convergence map and cosmology with diffusion models
NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）
提出基于扩散模型的隐式推断方法，联合推断宇宙学参数和收敛图，无需显式可微前向模型，在模拟数据上验证了后验校准和场统计的正确性。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Optimal Cosmic Epoch for Precision Cosmology
在给定的同向运动尺度上测量原始密度扰动的统计不确定性由观测者可以到达的该尺度的独立区域的数量决定。这个数字随着宇宙时间的变化而变化，在标准宇宙学模型的遥远过去或未来，每个哈勃体积都会减少。我们表明，最好的约束的线性密度扰动的初始功率谱是可访问的（例如，通过21厘米强度映射）在红移z~10，约束宇宙学初始条件的能力将迅速恶化，在我们的宇宙的未来。
2012-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Precision cosmology from future lensed gravitational wave and electromagnetic signals
引力波宇宙学的标准siren方法呼吁通过来自螺旋双致密双星的波形信号直接估算光度距离，特别是那些具有提供红移的电磁对应物的双星。它受到应变幅度校准不确定性的限制，并依赖于波形的精细细节。预计爱因斯坦望远镜每年将探测到$10^4-10^5$引力波，其中$50-100$将被透镜化。在这里，我们报告了一个波形独立的战略，以实现精确的宇宙学相结合的精确测量的时间延迟，从强透镜引力波信号的图像和红移观察到的电磁域。我们证明，只有10个这样的系统可以提供一个哈勃常数的不确定性$0.68\%$为一个平坦的拉姆达冷暗物质宇宙在第三代地基探测器的时代。
2017-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Precision Cosmology from X-ray AGN clustering
利用最近XMM-{ \it Newton}软（0.5-2 keV）X射线源（Ebrero et al. 2009 a）的角聚类结果，我们对空间平坦宇宙学模型的主要宇宙学参数进行了严格的约束，这些源具有中值为$z\sim 1$的红移分布。执行一个标准的似然程序，假设一个常数的活动星系核集群演化，活动星系核偏差演化模型Basilakos等。（2008）和$σ_8$的WMAP 5值，我们发现严格的同时约束（$Ω_{m}, $ w）平面，与$Ω_{m}= 0.26\pm 0.05$，w $=-0.93^{+0.11}_{-0.19}$。
2009-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multiplicative errors in the galaxy power spectrum: self-calibration of unknown photometric systematics for precision cosmology
我们开发了一个一般的方法来“自我校准”观测星系团与光度校准误差相关的系统学。我们首先指出校准误差的倍增效应所带来的危险，其中大角度误差传播到小尺度，即使大尺度信息被清理或不用于宇宙学分析，也可能是显著的。然后，我们提出了一种方法来测量任意大尺度的校准误差，并使用这些测量来纠正小尺度（高多极）的权力，这是最有用的约束大多数宇宙学参数。我们证明了我们的方法的有效性合成的例子，并简要讨论了它如何可以应用到实际数据。
2015-02-23 astro-ph.CO
FPCA-Enhanced Simulation-Based Inference for Robust Type Ia Supernova Cosmology
Baylor University（贝勒大学）；Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学物理与天文系）；George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学乔治·P·辛西娅·伍兹基础物理与天文学研究所）
本研究首次将FPCA光变曲线参数作为SBI汇总统计量，在非平坦ΛCDM模型下实现稳健的超新星宇宙学推断，其约束与SALT2及显式似然方法相当，且在域外模拟和真实DES数据上表现更稳健，为统一分类与推断流水线奠定基础。
2026-09-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Robust Simulation-Based Inference in Cosmology with Bayesian Neural Networks
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
基于模拟的推理（SBI）正在迅速成为分析宇宙学调查数据的标准机器学习技术。尽管学习模型的密度估计质量不断提高，但将此类技术应用于真实数据完全依赖于神经网络的泛化能力，远远超出了训练分布，而训练分布大多是不受约束的。由于科学家创建的模拟的不完美性，以及生成所有可能的参数组合的巨大计算费用，宇宙学中的SBI方法容易受到这种泛化问题的影响。在这里，我们讨论了这两个问题的影响，并展示了如何使用贝叶斯神经网络框架来训练SBI可以减轻偏见，并在训练集之外产生更可靠的推断。我们介绍cosmosSWAG，第一个应用程序的随机加权平均宇宙学，并将其应用到SBI训练的宇宙微波背景的推断。
2023-03-02 astro-ph.CO cs.LG
Approximate methods for the generation of dark matter halo catalogs in the age of precision cosmology
精确宇宙学最近引发了对大尺度物质聚集近似方法的新关注，其基础可以追溯到60年代末到90年代初。事实上，虽然在测量集群的精度达到百分之几的前景构成了挑战，即使是完整的N体模拟，一个准确的估计的协方差矩阵的集群统计，更不用说采样的参数空间，需要使用大量的（数百在最有利的情况下）模拟（模拟）星系目录。结合几个N体模拟与大量的近似方法执行的实现给出了最有前途的方法来解决这些问题与合理的资源量。在本文中，我回顾这个话题，从基础的方法，然后通过开拓性的努力，90年代，最后提出了最新的扩展和一些代码，现在正在使用的当代调查和彻底测试，以评估其性能的背景下，未来的调查。
2016-10-07 astro-ph.CO
Core Cosmology Library: Precision Cosmological Predictions for LSST
核心宇宙学图书馆（CCL）提供了计算基本宇宙学观测值的例程，具有很高的准确度，这些观测值已经过一系列广泛的验证测试。预测提供了许多宇宙学量，包括距离，角功率谱，关联函数，晕偏差和晕质量函数，通过国家的最先进的建模处方在文献中。基准规格的预期星系分布的大型综合巡天望远镜（LSST）也包括在内，连同计算红移分布的能力，为用户定义的光度红移模型。一个严格的验证程序，CCL和独立的软件包之间的比较的基础上，使我们能够建立一个明确的数值精度为每个预测量。其结果是，预测的关联函数的星系团，星系-星系透镜和宇宙剪切被证明是在一小部分的预期统计不确定性的观测模型和感兴趣的尺度范围内的LSST。CCL是一个用C语言编写的开源软件包，具有Python接口，可在https://github.com/LSSTDESC/CCL上公开获取。
2019-04-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Putting the Precision in Precision Cosmology: How accurate should your data covariance matrix be?
宇宙学参数估计要求数据的似然函数是精确已知的。假设宇宙学大尺度结构功率谱数据服从多元高斯分布，我们证明了参数估计的精度受逆数据协方差矩阵--精度矩阵的精度限制。如果通过对数据的独立实现进行采样来估计数据协方差和精密度矩阵，则其统计特性分别由Wishart分布和Inverse-Wishart分布描述。独立的任何细节的调查，我们表明，分数误差的参数方差，或品质因数，等于分数方差的精度矩阵。此外，对于精度矩阵的唯一无偏估计，我们发现参数误差的分数精度仅取决于独立实现的个数与数据点个数之差，因此很容易发散.对于参数误差的5%误差和N_D << 100个数据点，需要最少200次测量，数据协方差的精度为10%。如果数据点的数量N_D >>100，则需要N_S > N_D实现，并且数据协方差的分数精度<sqrt[2/N_D]。当功率谱数据点的数量增长到N_D>10^4 - 10^6时，这种方法将是有问题的。我们讨论了可能的方法来放松这些条件：改进的理论建模;收缩方法;数据压缩;模拟和数据恢复方法。
2012-12-18 astro-ph.CO
Gravitationally Consistent Halo Catalogs and Merger Trees for Precision Cosmology
我们提出了一种新的算法，用于生成合并树和晕目录，明确确保跨时间步的晕属性（质量，位置和速度）的一致性。我们的算法已经证明了能够提高合并树和晕目录的完整性（通过检测和插入，否则丢失晕）和纯度（通过检测和删除虚假对象）。此外，我们的方法是能够鲁棒性测量的自一致性晕发现者，它是第一个直接测量的不确定性晕的位置，晕的速度，和晕质量函数为一个给定的晕发现者的基础上一致性快照在宇宙学模拟。我们使用该算法生成合并树两个大型模拟（Bolshoi和Consuelo）和评估两个光环发现者（ROCKSTAR和BDM）。我们发现，无论是ROCKSTAR和BDM晕发现者跟踪晕非常好，在这两个，没有物理上一致的祖先晕的数量是在1-2%的水平在所有晕群众。我们的代码可在http://code.google.com/p/consistent-trees上公开获取。我们的目录树和目录可在http://hipacc.ucsc.edu/Bolshoi/上公开获取。
2013-01-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
The landscape, the swampland and the era of precision cosmology
我们回顾了KKLT结构的改进版本和纯$d=4$ de Sitter超引力，包括一个幂零多重态，关于de Sitter态在弦论中不存在的各种解释。我们解释了为什么我们认为这些假设是有问题的，没有很好的动机，为什么最近提出的替代弦论模型的暗能量，忽略真空稳定，排除了宇宙学观测至少在$3σ$水平，即超过$99.7\%$的信心。
2018-10-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What kind of science is cosmology?
近年来，通过理论和观测，宇宙学有了很大的进步。和谐或$Λ$ CDM宇宙学模型的参数给出了前所未有的精度（“精确宇宙学”）。另一方面，宇宙中95%的物质都是未知的。这种尴尬的处境促使人们试图在（精确的）自然科学中找到宇宙学的位置。由于其认识和方法的特殊性，例如，作为一门数学化的历史科学，宇宙学占有非常特殊的地位。在经历了宇宙学建模的一些亮点后，得出的结论是，宇宙学建模提供的知识不能像实验室物理学获得的知识那样明确和安全。
2010-03-31 astro-ph.CO gr-qc physics.hist-ph
Massive optimal data compression and density estimation for scalable, likelihood-free inference in cosmology
宇宙学中的许多统计模型可以向前模拟，但具有难以处理的似然函数。无似然推理方法允许我们仅使用正向模拟从这些模型执行贝叶斯推断，而不需要任何似然假设或近似。无可能性推理一般涉及模拟模拟数据并与观察数据进行比较;数据空间中的这种比较受到维数灾难的影响，需要将数据压缩为少量的汇总统计量才能处理。在本文中，我们使用大规模的渐近最优数据压缩，以减少数据空间的维数，每个参数只有一个数字，提供了一个自然和最佳的框架，总结统计选择的似然性自由推断。其次，我们提出了第一个宇宙学应用的密度估计似然自由推理（\textsc{delfi}），它学习一个参数化模型的数据和参数的联合分布，产生参数后验和模型证据。这种方法在概念上是简单的，需要更少的调整比传统的近似贝叶斯计算方法的似然自由推理，可以给高保真后验从数量级更少的前向模拟。作为额外的奖励，它可以同时进行参数推断和贝叶斯模型比较。我们展示了密度估计似然自由推断与大量的数据压缩的联合光变曲线分析超新星数据的分析，作为一个简单的验证案例研究。我们表明，高保真后验推理是可能的全尺寸的宇宙学数据分析与少的$\sim 10^4$模拟，与进一步改进的实质性范围，展示了大而复杂的宇宙学数据集的似然性无推理的可扩展性。
2018-03-26 astro-ph.CO
Photo-z Performance for Precision Cosmology II : Empirical Verification
未来大尺度弱透镜巡天的成功与否，关键取决于对超大样本星系光度红移的精确估计。这又取决于光度数据的质量和photo-z估算器。在以前的研究中，（Bordoloi等人，2010年），我们主要集中在测光质量对照片-z估计的影响和新技术的发展，以构建精确宇宙学所需的高精度水平的层析箱的N（z），以及纠正问题，如银河系红化的不精确校正。我们使用相同的一组模板来生成模拟测光，然后在photo-z代码中使用，从而消除了“模板误差”的任何影响。在这项工作中，我们现在包括“模板误差”的影响，从实际的COSMOS测光生成模拟光度数据集。我们使用的技巧，通过使用一组已知的红移低z星系的通带模拟更红的星系在较高的红移测光。我们发现，“模板误差”是一个相当小的因素，在测光精度和过滤器补充预期的全天空调查的照片Z性能。只有一小部分训练星系具有光谱红移，原则上可以构造出平均红移已知的层析红移仓，仅从photo-z，达到所需的0.002（1+z）精度。
2012-01-04 astro-ph.CO
Extremely expensive likelihoods: A variational-Bayes solution for precision cosmology
针对精密宇宙学中似然计算成本极高、传统MCMC采样不可行的问题，提出变分贝叶斯方法估计完整非高斯后验，在KiDS-450分析中仅用0.6%原计算量就重建后验，降低成本以纳入更多系统效应。
2023-06-09 astro-ph.CO
Precision cosmology defeats void models for acceleration
我们占据了一个巨大的、非线性的、近似球形的空洞中心附近的特权位置，这一建议最近作为暗能量的替代方案引起了人们的广泛关注。撇开这种情况下的哲学问题，我们执行最完整和最新的宇宙学数据的比较。我们使用超新星和完整的宇宙微波背景谱作为我们分析的基础。我们还包括来自径向重子声振荡、局域哈勃速率、年龄、大爆炸核合成、康普顿y畸变的约束，并首次包括了物质涨落的局域振幅σ_8。这些都描绘了一幅一致的画面，其中空洞与数据之间存在严重的张力。特别是，空洞模型预测一个非常低的本地哈勃率，遭受“老年问题”，并预测少得多的本地结构比观察到的。
2011-03-24 astro-ph.CO
Ultra-high precision cosmology from gravitational waves
我们表明，大爆炸观测器（BBO），一个拟议的天基引力波（GW）探测器，将提供宇宙学参数的超精确测量。通过探测约300，000个致密星双星，并将它们作为标准警报器，BBO将确定哈勃常数为0.1%，暗能量参数w_0和w_a分别为约0.01和0.1。BBO的暗能量品质因数将比所有其他拟议的暗能量任务好大约一个数量级。到目前为止，BBO的主要目标是寻找来自暴胀的引力波。为了观察这种暴胀背景，BBO首先必须探测并减去约300，000个合并的致密双星，直到z~5。正是这种前景使高精度宇宙学成为可能。BBO将以~ %的精度确定每个双星的光度距离。BBO的角分辨率足以唯一识别大多数双星的宿主星系;协调的光学/红外观测活动可以获得红移。结合GW导出的距离和EM导出的红移为这样一个大样本的对象导致非常严格的宇宙学参数的约束。这种宇宙学的“标准警报”测量避免了与其他技术相关的许多系统误差。我们还表明，BBO将是一个非常强大的引力透镜的使命，我们简要地讨论了其他天文用途的BBO。
2009-06-19 astro-ph.CO gr-qc
Precision Joint Constraints on Cosmology and Gravity Using Strongly Lensed Gravitational Wave Populations
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）
该研究提出贝叶斯框架，利用强引力透镜引力波事件群体特征联合约束哈勃常数和后牛顿参数，直接从统计特性提取信息，不依赖其他因素，模拟表明其精度超现有方法，凸显了透镜化GW群体统计在探测宇宙和引力方面的潜力。
2026-07-29 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology in the Einstein Telescope era: comparing traditional and simulation-based methods for population inference
SISSA（国际高等研究学院）；INFN - Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de València（瓦伦西亚大学/西班牙国家科学研究委员会粒子物理研究所）；INAF - Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INFN - Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本研究在爱因斯坦望远镜时代对比分层贝叶斯推断（HBI）与基于模拟的推断（SBI），发现SBI可高精度复现HBI结果且计算量更低，还能便捷扩展至联合分析，是适用于第三代引力波探测器种群推断的可扩展工具。
2026-08-05 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The era of precision cosmology with voids
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；ICTP, International Centre for Theoretical Physics（国际理论物理中心）
利用空洞进行精确宇宙学研究，通过统计工具和理论模型分析空洞特性，以约束宇宙学参数并推动基础科学的发展。
2026-01-20 astro-ph.CO
Cosmology with the Square Kilometre Array by SKA-Japan
在过去的几十年中，标准宇宙学模型已经建立，其参数也得到了高精度的测量，但宇宙学中的许多基本问题仍有待解决，如早期宇宙的物理、宇宙加速的起源以及暗物质的性质等。未来世界上最大的射电望远镜--平方公里阵列（SKA），将能够打开宇宙学的新前沿，成为未来十年宇宙学最有力的工具之一。SKA进行的宇宙学调查不仅有可能回答这些基本问题，而且还提供精确的宇宙学。本文从现代宇宙学的角度对SKA的作用作了简要的评述。讨论了SKA-JP宇宙学科学工作组领导的宇宙学科学。
2016-12-13 astro-ph.CO
Fast likelihood-free cosmology with neural density estimators and active learning
无似然推理提供了一个框架，用于仅使用正向模拟来执行严格的贝叶斯推断，适当地考虑可以成功地包括在模拟中的所有物理和观测效应。在宇宙学中，模拟通常是昂贵的，无可能性应用的关键挑战是开发可以用尽可能少的模拟实现高保真后验推理的方法。密度估计似然自由推理（DELFI）方法将推理转化为一组模拟数据参数对上的密度估计任务，并且比传统的近似贝叶斯计算方法对似然自由推理给出了数量级的改进。在本文中，我们使用神经密度估计器（NDE）从一组模拟数据集中学习似然函数，并通过主动学习自适应地获取参数空间中最相关区域的模拟。我们证明了一些宇宙学的案例研究的方法，表明对于典型的问题，高保真后验推理可以实现与$\mathcal{O}(10^3)$模拟或更少。除了实现高效的基于仿真的推理外，对于已知可能性形式的简单问题，DELFI提供了MCMC采样的快速替代方案，在某些情况下可以提供数量级的加速。最后，我们介绍\textsc{pydelfi} --一个灵活的带有NDE和主动学习的DELFI公共实现--可在\url{https://github.com/justinalsing/pydelfi}上获得。
2019-02-28 astro-ph.CO
