Fisher Score Matching for Simulation-Based Forecasting and Inference
本文提出利用得分匹配估计 Fisher 得分，通过潜在参数模型和神经网络训练，在玩具模型和宇宙学模拟中验证了方法的有效性，扩展了不可微模拟模型的预测与推断能力。
2025-07-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Fisher matrix forecasts for astrophysical tests of the stability of the fine-structure constant
我们使用Fisher矩阵分析技术来预测精细结构常数稳定性的天体物理学测试的宇宙学影响，这些测试将由即将在VLT（定于2017年底投入使用）进行的ESTERO光谱仪进行，以及计划中的高分辨率光谱仪（目前处于A阶段）用于欧洲极大望远镜。假设没有$α$变化的基准模型，我们表明，ESTERO可以提高Eötvös参数的当前界限-量化弱等效原则的违规行为-高达两个数量级，导致更强的界限比那些预期的正在进行的测试与显微镜卫星，而从E-ELT的约束应该是有竞争力的建议STEP卫星。如果探测到$α$的变化，这些测量将进一步限制宇宙学参数，对暗能量的动力学特别敏感。
2017-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with the largest galaxy cluster surveys: Going beyond Fisher matrix forecasts
我们做了第一个详细的MCMC似然宇宙学的约束，预计从一些最大的，正在进行的和拟议的，集群调查在不同的波段和比较流行的Fisher矩阵预测的估计。模拟目录的集群计数预计从调查- eROSITA，WFXT，RCS 2，DES和普朗克，以及模拟数据集的后续质量校准进行了分析。只有在极小模型的情况下，MCMC和Fisher结果之间才有较好的一致性。然而，在许多情况下，从Fisher和MCMC方法获得的边缘化约束可以相差30- 100%的因子。对于依赖于时间的暗能量状态方程w（a），这种差异可能大得惊人;可以看出，Fisher方法低估了约束，低估了4- 5倍。通常情况下，费舍尔估计变得越来越不合适，因为我们从LCDM，到恒定w的暗能量到变化w的暗能量宇宙学。Fisher分析也预测了不正确的参数退化。从质量校准不确定性的角度来看，关于平均质量可观测关系的未知散射的高值及其红移依赖性，被认为与宇宙学参数σ_8和w（a）具有大的简并性，并且可以大大降低宇宙学约束。我们发现，除了质量校准的集群数据集可以改善暗能量和sigma_8的限制的2- 3倍，从可以得到的CMB+SNe+BAO相比，只有。由于，未来的聚类调查的细节仍在计划中，我们强调，最佳的调查设计必须使用MCMC分析，而不是Fisher预测。[删节]
2013-02-06 astro-ph.CO
Optimizing parameter constraints: a new tool for Fisher matrix forecasts
在贝叶斯上下文中，理论参数是相关的随机变量。然后，可以通过更精确地测量一个参数或通过更精确地测量其他参数来改善对该参数的约束。特别是在许多参数的情况下，需要一个漫长的猜测过程，以确定最有效的方式来改善一个参数的约束。在这篇简短的文章中，我们强调了一个非常简单的分析表达式，它取代了猜测，有助于更深入地理解相互依赖的参数的优化。
2016-02-08 astro-ph.CO
Breaking the spell of Gaussianity: forecasting with higher order Fisher matrices
我们提出了用于重建和预测后验的新方法DALI（似然导数逼近）。DALI扩展了Fisher矩阵形式主义，但允许更广泛的后验形状。虽然Fisher矩阵形式主义仅限于产生椭球置信轮廓，但我们的方法可以再现已知后验的经常观察到的弯曲，变形或弯曲形状。形状保真度的这种增益是通过将后验扩展到关于参数的导数的高阶来获得的，使得考虑到参数空间中的非高斯性。由此产生的扩展是正定的，并且在每一阶都是可正规化的。在这里，我们提出了新的技术，突出其优点和局限性，并显示了一个有代表性的应用程序后的暗能量参数从超新星的测量。
2020-02-06 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Forecasts of non-Gaussian parameter spaces using Box-Cox transformations
在天体物理学的许多领域中，利用Fisher矩阵对模型参数的统计约束进行预测的方法比比皆是。Fisher矩阵形式主义涉及参数空间中的高斯性假设，因此无法预测后验概率分布的复杂特征。结合标准的Fisher矩阵与Box-Cox变换，我们提出了一种新的方法，准确地预测任意后验形状。将Box-Cox变换应用于参数空间以使其近似多元高斯，并对变换后的参数执行Fisher矩阵计算。我们证明，Box-Cox参数已确定从初始似然评估后，该方法正确地预测后验的变化时，不同的实验设置和数据分析的各种参数，略高于标准的Fisher矩阵计算的计算成本。我们应用Box-Cox-Fisher方法预测未来弱引力透镜巡天的宇宙学参数约束。在几种情况下，物质密度参数和物质密度波动的归一化之间的特征非线性简并性被再现，并研究了弱透镜三点统计打破这种简并性的能力。后验分布的Box-Cox变换的可能应用进行了讨论，包括前景进行统计数据分析步骤中的变换高斯化参数空间。
2013-05-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Stabilizing simulation-based cosmological Fisher forecasts: a case study using the Voronoi volume function
Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本文提出了一种稳定化模拟基于宇宙 Fisher 预测的框架，通过优化摘要统计量子集提高约束能力并增强预测稳定性。
2026-02-05 astro-ph.CO
CMB B-mode non-Gaussianity: optimal bispectrum estimator and Fisher forecasts
即将到来的宇宙微波背景（CMB）数据可以用来探索谐波3点函数，涉及的CMB偏振信号的B模式分量。我们专注于描述B模场与CMB温度各向异性（T）和/或E模偏振（即，和）的非高斯相关的双谱<TTB><EEB><TEB>。这种双谱探测违反张量一致性关系：宇宙学关联函数的模型独立行为，涉及一个大波长张量模式（引力波）。观测到的张量一致性关系的破坏将排除大量的暴胀模型。我们描述了一个泛化的小松-Spergel-Wandelt（KSW）的双谱估计，允许统计推断这种类型的原始非高斯与CMB温度和偏振各向异性的数据。广义估计与现有的KSW估计共享其统计特性，并保留了有利的数值尺度与角分辨率。在本文中，我们推导出估计量，并提出了一组Fisher预测。我们展示了预测如何与各种实验参数（例如，下限和上限角带限制）进行缩放，例如，即将到来的地面西蒙斯天文台实验和拟议的LiteBIRD卫星实验。我们评论可能的污染物，由于次级宇宙学和天体物理学的来源。
2019-11-26 astro-ph.CO
Wedge-avoidance Fisher Forecasts for Primordial Features from Dark-Ages 21-cm Power Spectrum and Bispectrum
National Astronomical Observatories, CAS（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
开发楔形感知的Fisher框架，预测月球背面阵列对振荡特征暴胀模型中原初非高斯性的约束，发现楔形回避显著削弱约束能力。
2026-10-14 astro-ph.CO
Fisher Forecasting for the DESC with $\texttt{Augur}$
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Ludwig-Maximilians Universität（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Leiden University（莱顿大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Duke University（杜克大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
研究人员开发DESC的Augur工具为LSST提供宇宙学推断的费舍尔预测，经测试其与其他方法吻合良好，还为谐波空间3×2pt研究提供建模选择诊断，将持续更新以适配DESC软件生态。
2026-09-23 astro-ph.CO
Non-Gaussian forecasts of weak lensing with and without priors
假设一个类欧几里德弱透镜数据集，我们比较了不同的方法来处理其固有的参数退化。在数据分析中包含先验可能会单独屏蔽给定数据集的信息内容。然而，由于数据集的信息内容通常是用Fisher矩阵估计的，因此要添加先验，以便强制执行近似高斯似然。在这里，我们将无先验预测与使用先验的更传统的预测进行比较。我们发现强烈的非高斯似然2d弱透镜，如果没有使用先验，我们近似与DALI扩展。在没有先验的情况下，2d弱透镜似然的Fisher矩阵包括$Ω_m$和$h$的非物理值，因为它不能很好地捕获似然的形状。因此，Cramer-Rao不等式不需要应用。我们发现，DALI和蒙特卡罗马尔可夫链预测的暗能量的存在具有很高的意义，而费舍尔预测相同的数据集也允许减速膨胀。我们还发现，一个二维弱透镜分析提供了一个尖锐的下限的哈勃常数的$h > 0.4$，即使状态方程的暗能量是共同约束的数据。这不是预测的费舍尔矩阵，通常掩盖在其他作品的一个尖锐的前$h$。此外，我们发现，DALI估计数字的优点，在存在非高斯比费舍尔矩阵。我们还演示了如何DALI允许切换到一个高度弯曲的可能性与接受率$\approx 0.5$，一个有效的覆盖参数空间，数值上有效的无成本的蛙跳步骤的哈密顿蒙特卡罗采样。这表明，在需要时，可以将快速预测升级为准确预测。结果通过http://lnasellentin.github.io/DALI/的公共代码获得
2015-06-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Beyond dark energy Fisher forecasts: how DESI will constrain LCDM and quintessence models
我们以当前的宇宙学观测为基准，从两个方面预测了暗能量光谱仪（DESI）的功率：1。标准$Λ$ CDM模型中的参数组合的约束功率的增益，以及2.重建暗能量的精粹模型。对于前一个任务，我们使用最近开发的形式主义，以提取由不同的宇宙学调查数据的组合约束的主导参数组合。对于后者，我们使用暗能量的有效场论进行非参数化的精粹重建。使用模拟DESI观测的哈勃参数，角直径距离，和增长率，我们发现，DESI将提供显着的改进，目前的数据集上的$Λ$ CDM和精华的约束。在我们的$Λ$ CDM分析中包括DESI模拟改进了对$Ω_m$、$H_0$和$σ_8$的约束，其中改进几乎完全来自角直径距离和结构测量的增长。我们的精粹重建表明，DESI将大大改善约束的范围内的精粹属性，如重建的潜力，标量场偏移，和暗能量状态方程。在存在非$Λ$ CDM信号的情况下，角直径距离测量特别受限，其中电势不能由$H_0$和$Ω_m$中的移位来解释。
2022-07-04 astro-ph.CO
A thorough investigation of the prospects of eLISA in addressing the Hubble tension: Fisher Forecast, MCMC and Machine Learning
本研究深入分析了eLISA引力波任务在中红移下解决哈勃张力的能力，通过Fisher分析、MCMC和高斯过程三种方法对比发现，eLISA能实现亚百分比级哈勃常数约束，并预测了不同模型张力的变化。
2023-05-27 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Fisher Forecasts for Cosmological Yields from $3\!\times\!2$pt Analysis of the Roman Space Telescope High Latitude Imaging Survey
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Stony Brook University（石溪大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
罗马空间望远镜HLIS通过3×2pt分析预测宇宙学参数约束，利用Fisher方法评估σ_8和Ω_m的精度提升。
2026-08-28 astro-ph.CO
Fisher Matrix Preloaded -- Fisher4Cast
费歇尔矩阵是现代宇宙学预测的支柱。我们描述了Fisher 4Cast软件：一个通用的，易于使用的Fisher矩阵框架。它是开源的，经过严格的设计和测试，包括一个图形用户界面（GUI），具有自动LATEX文件创建功能和点击Fisher椭圆生成功能。Fisher 4Cast是为了便于扩展而设计的，虽然是用Matlab编写的，但很容易移植到开源替代品，如Octave和Scilab。在这里，我们使用Fisher 4Cast提出新的3-D和4-D可视化的预测景观，并调查未来的宇宙学调查的增长和曲率的影响。自2008年5月以来，早期版本已在http://www.cosmology.org.za上提供，第一年下载量为750次。2.2版与本文一起公开，包括一个快速入门指南和用于生成本文中图形的代码，希望它对宇宙学和更广泛的科学界有用。
2012-03-28 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Disentangling the anisotropic radio sky: Fisher forecasts for 21cm arrays
University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Western Cape（西开普敦大学）
本文提出利用21厘米阵列通过频率谱和角功率谱区分无线电天空各向异性，预测HERA阵列能区分RSB过剩与其他组件，但需RSB较亮。
2026-03-13 astro-ph.CO
21cmfish: Fisher-matrix framework for fast parameter forecasts from the cosmic 21-cm signal
本研究提出面向半数值模拟21cmFAST的Fisher矩阵工具21cmfish，可高效完成21厘米信号参数预测，计算量比MCMC方法低约10⁴倍；基于10参数空间的HERA预测显示，X射线参数可达亚百分比精度，恒星相关参数约束精度约10%。
2023-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher Matrix Stability
费舍尔预测是宇宙学中的一种常用工具，其应用范围从勘测规划到新宇宙学探测器的开发。虽然经常采用，但它们受到数值不稳定性的影响，需要仔细研究，以确保准确和可重复的结果。本研究报告以弱透镜数据向量为例讨论了这些挑战，并提出了有助于解决这些挑战的程序。
2021-03-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological gravity on all scales IV: 3x2pt Fisher forecasts for pixelised phenomenological modified gravity
本文针对修正引力模型，利用非线性3x2pt观测量和BNT变换进行Fisher预测，优化红移分箱，实现对宇宙学及修正引力参数的高精度约束。
2024-09-17 astro-ph.CO gr-qc
Assessing non-linear models for galaxy clustering I: unbiased growth forecasts from multipole expansion
我们评估的Taruya，Nishimichi和斋藤（TNS）模型的晕红移空间功率谱的性能，专注于利用轻度非线性尺度约束结构f的增长率。使用模拟的体积和数量密度典型的即将举行的第四阶段星系调查，我们确定的有效性范围的模型在红移z = 0.5和z = 1。我们继续进行贝叶斯MCMC分析，利用双极，四极和十六极光谱，其次是探索性Fisher矩阵分析。正如之前在其他预测以及真实数据分析中所指出的，我们发现，包括十六极可以显着改善约束。然而，为了使生长参数估计保持无偏，十六极需要有限的尺度范围，从而限制了改进。我们一贯量化这些影响，采用多极展开形式主义在我们的Fisher和MCMC预测。
2019-11-05 astro-ph.CO
Fisher matrix forecasts on the astrophysics of galaxies during the epoch of reionisation from the 21-cm power spectra
本研究利用Fisher矩阵与MERAXES模型，结合未来SKA的21厘米功率谱模拟观测及紫外光度函数等数据，对再电离时期首批星系的关键天体物理参数实现了高精度约束预测。
2023-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher's Mirage: Noise Tightening of Cosmological Constraints in Simulation-Based Inference
本文系统分析了模拟数值导数中的统计噪声对费希尔预测的影响，揭示了噪声如何通过边际化过程人为收紧宇宙学参数约束并降低参数简并性，同时提出了恢复无噪声置信区间的统计方法。
2024-06-10 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Fisher Matrix Optimization of Cosmic Microwave Background Interferometers
本文描述了一种预测宇宙微波背景（CMB）辐射偏振干涉测量误差的方法，该方法基于由可见度协方差和关系矩阵计算的Fisher矩阵。除了噪声和样本方差之外，该方法还可以通过计算增强的Fisher矩阵来解释多种系统误差，该矩阵包括表征仪器的参数以及待估计的宇宙学参数。该方法示出的例子中的增益误差和误差的偏振器的方向。增广Fisher矩阵方法适用于CMB干涉测量以外的更广泛的问题。
2016-01-22 astro-ph.CO
Describing variations of the Fisher-matrix across parameter space
在宇宙学的预测，无论是与蒙特卡洛马尔可夫链方法和费舍尔矩阵形式主义，依赖于选择的基准模型，因为无论是信号强度的任何观察以及模型的非线性连接观测到宇宙学参数在一般情况下变化。在本文中，我们提出了一种方法，通过构造一个合适的基空间的宇宙学参数外推费舍尔预测。我们证明了我们的方法的有效性与约束的标准暗能量模型外推从Λ CDM模型，可以预期从2-bin弱透镜成像与欧几里德的调查，在参数对$(Ω_\text{m},σ_8)$，$(Ω_\text{m}, w_0)$和$(w_0, w_\text{a})$。我们的数值结果包括非常准确的外推在广泛的宇宙学参数的形状，大小和方向的参数的可能性，和分解的可能性轮廓的变化到模式，这是直接解释的几何方式。我们发现，特别是暗能量的优值的变化是很好地捕捉我们的形式主义。
2016-06-30 astro-ph.CO
Fisher forecast for the BAO measurements from the CSST spectroscopic and photometric galaxy clustering
本文基于 Fisher 矩阵预测 CSST 巡天中 spec-z 与 photo-z 样本交叉相关可显著提升高红移段 BAO 尺度的角直径距离约束，并验证了其对系统效应的鲁棒性。
2023-11-23 astro-ph.CO
Precision Weak Gravitational Lensing Using Velocity Fields: Fisher Matrix Analysis
基于光度学的弱引力透镜测量受到形状噪声的限制，形状噪声是源星系未知的非透镜方向的方差。然而，如果源是一个具有有序速度场的盘星系，速度场数据可以支持剪切、倾斜和位置角的同时推断，几乎消除了形状噪声。我们使用的Fisher信息矩阵形式主义，预测这种方法的精度在理想情况下的一个完美的顺序速度场定义在一个无限薄的磁盘。对于接近正面的目标，一个剪切分量$γ_\times$可以被约束为$0.003\frac{90}{I_0}\frac{25}{n_{\rm pix}}$，其中$I_0$是中心强度像素的S/N，而$n_{\rm pix}$是包围80%光的直径上的像素数。该精度随着倾角的增大而降低，降低系数为$i{=}50^\circ$的3倍。另一个剪切分量$γ_+$的不确定性比目标在$i=10^\circ$（$50^\circ$）的$γ_\times$不确定性大约1.5（7）倍。对于天空中任意的星系位置角，这些预测不适用于天空中定义的$γ_+$和$γ_\times$，而是适用于$(γ_+, γ_\times,μ)$空间中的两个本征向量，其中$μ$是放大率。我们还预测了价格较低的部分观测速度场，如狭缝光谱的潜力。最后，我们概述了一些方式，真实的星系偏离我们的理想化模型，从而产生随机或系统的不确定性没有捕捉到这里。特别是，我们的预测$γ_\times$精度目前仅受数据质量的限制，而不是星系属性的散射…
2021-01-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Spectro-spatial evolution of the CMB III: transfer functions, power spectra and Fisher forecasts
在本文中，我们提供的第一个计算的失真传递函数的宇宙微波背景（CMB）在扰动宇宙中，后续的文件I和II在这个系列。我们说明了固有的物理效应的解决方案，讨论和演示各种限制情况下的扰动光子光谱。我们澄清失真传递函数和光子光谱本身之间的关系，提供的机器，然后可以计算约束CMB信号功率谱，包括单能量注入和衰变粒子的情况下的频谱失真。我们的研究结果表明，$μ\times T$和$y\times T$功率谱达到的水平，可以约束与当前和未来的CMB实验，而不违反现有的约束COBE/FIRAS。互相关信号的幅度直接取决于平均失真水平，因此建立了一个新的基本联系之间的状态的原始等离子体的红移$10^3 \lesssim z\lesssim 3\times 10^6$和频率依赖的CMB天空。这为利用CMB成像仪约束平均早期能量释放提供了一种新的方法。作为一个例子，我们推导出单一的能量释放和衰变粒子的情况下的约束。这表明LiteBIRD可能能够将COBE/FIRAS的能量释放限制提高$\simeq 2.5$的因子，而PICO可以将约束收紧一个数量级以上。这里考虑的信号可以进一步提供一个显着的挑战，达到宇宙方差限制约束的原始非高斯性的失真各向异性研究。我们的工作进一步突出了未来CMB测量和分析的协同光谱方法的巨大潜力。
2022-12-06 astro-ph.CO
Cosmological Fisher forecasts for next-generation spectroscopic surveys
本文对下一代光谱巡天进行Fisher矩阵分析，评估其在BAO、RSD、非高斯性及中微子质量约束上的精度，并提出优化宇宙学约束的巡天策略。
2024-01-10 astro-ph.CO
Euclid: Validation of the MontePython forecasting tools
欧洲航天局的欧几里德飞行任务将对弱透镜宇宙剪切和星系团进行调查，以约束宇宙学模型和基本物理学。我们扩大和调整模拟欧几里德的可能性的MontePython软件，以匹配在以前的欧几里德费舍尔矩阵预测的几个探针的确切配方：弱透镜宇宙剪切，光度星系聚类，后者之间的互相关性观测，和光谱星系聚类。我们还建立了在欧几里得的上下文中运行爱因斯坦-玻尔兹曼解算器CLASS和CAMB时所需的精度设置。对于最小的宇宙模型，扩展到包括动态暗能量，我们直接进行Fisher矩阵预测的基础上的二阶导数的可能性相对于模型参数的数值评估。我们将我们的结果与其他预测方法和工具的结果进行比较。我们表明，这样的MontePython预测同意非常好，与以前的Fisher预测出版的欧几里得协作，而且，与新的预测产生的CosmicFish代码，现在直接与两个爱因斯坦-玻尔兹曼求解器CAMB和类。此外，为了建立高斯近似的有效性，我们证明了Fisher矩阵边际误差轮廓与使用MontePython运行Monte Carlo Markov Chains时获得的可信区域一致，同时使用完全相同的模拟似然。这里提出的新的欧几里得预测管道可以与其他宇宙学参数一起使用，以探索扩展的宇宙学模型。
2023-03-16 astro-ph.CO
Forecasts for Warm Dark Matter from Photometric Galaxy Surveys
我们提出了一个Fisher矩阵预测的热暖暗物质（WDM）粒子的质量从当前（DES类）和未来（LSST类）光度星系调查使用星系角功率谱的敏感性。我们使用修改后的Halo模型来模拟WDM效应的非线性聚类。我们估计，从这个观察单独的下限$m_{\text{wdm}}>647$ \，eV（$m_{\text{wdm}}>126$ \，eV）的LSST（DES）的情况下，可以得到。
2018-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Failures of Halofit model for computation of Fisher Matrices
我们使用一个简单的宇宙学模型与两个参数$(A_s, n_s)$说明使用Halofit的影响，基于Fisher信息矩阵的误差预测的$h^{-3} Gpc^3$体积调查。我们表明，Halofit未能很好地再现的功率谱的导数相对于宇宙学参数，尽管其振幅产生良好的拟合。我们认为，性能差的衍生物预测是这个模型的一个一般特征，我们展示了Halofit的响应函数，以显示它如何与模拟测量的相同数量相比。Halofit响应函数的分析结构指出了其在再现非线性功率谱导数时性能较弱的根源，这转化为不可靠的Fisher信息矩阵。
2018-11-07 astro-ph.CO
Forecasting the Impact of Source Galaxy Photometric Redshift Uncertainties on the LSST $3\times2$pt Analysis
本文开发 FisherA2Z 代码，通过 15 参数红移分布模型和决策树敏感性分析，系统预报了源星系测光红移误差对 LSST Y10 3×2pt 宇宙学分析的影响，并给出了不同光谱训练集场景下的宇宙学约束预报。
2025-07-02 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves as Probe of Dark Matter in Interferometer Missions: Fisher Forecast and MCMC
本文提出利用干涉仪引力波任务探测重力门户产生的暗物质，通过Fisher矩阵预测和MCMC分析确定了暗物质质量、非最小耦合等参数空间的约束，发现未来探测器可测试高能标下的非热暗物质与重子生成场景。
2025-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
GWDALI: A Fisher-matrix based software for gravitational wave parameter-estimation beyond Gaussian approximation
GWDALI是一种基于Fisher矩阵的Python软件，利用似然导数近似（DALI）超越高斯近似，预测地面引力波探测器网络的参数估计精度，并在Fisher矩阵不可逆时提供有效估计。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc
Assessing non-linear models for galaxy clustering II: model validation and forecasts for Stage IV surveys
星系团非线性尺度的精确建模对于第四阶段星系巡天的数据分析至关重要。必须根据验证研究选择竞争性非线性模型。我们提供了一个全面的两种不同的模型的晕红移空间功率谱的预测，即常用的TNS模型和有效场论的大尺度结构（EFTofLSS）启发模型。使用模拟数据和最小的$χ^2$分析，我们确定的模型的有效性范围。然后，我们进行了探索性的Fisher分析，使用全各向异性功率谱调查参数退化。我们继续进行MCMC分析，利用四极，四极和十六极光谱，后者的规模范围有限，以避免偏置我们的增长率，$f$，约束。我们发现，与洛伦兹阻尼和标准欧拉微扰建模的TNS模型优于其他变体的TNS模型。我们的MCMC分析发现，EFTofLSS为基础的模型可以提供更严格的边缘化约束$f$在$z=0.5$和$z=1$比TNS模型，尽管有额外的滋扰参数。然而，这取决于所使用的尺度范围以及EFT滋扰参数的基准值和先验。最后，我们扩展以前的工作，提供一个一致的比较Fisher矩阵和MCMC预测使用多极展开形式主义，并找到它们之间的良好协议。
2020-02-17 astro-ph.CO
Forecast constraints on null tests of the $Λ$CDM model with SPHEREx
Instituto de Física Teórica (IFT) UAM-CSIC（理论物理研究所（IFT）UAM-CSIC）
SPHEREx巡天通过Fisher矩阵分析评估了对ΛCDM模型空洞测试的约束能力，并揭示了协方差矩阵对模型依赖性的挑战。
2026-02-14 astro-ph.CO
TopoFisher: Learning Topological Summary Statistics by Maximizing Fisher Information
Area Science Park；DataShape, Centre Inria d’Université Côte d’Azur（DataShape, 尼斯大学Inria中心）；Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理研究所）
TopoFisher通过最大化局部高斯Fisher信息学习拓扑总结统计，无需后验样本或监督回归目标，在弱引力透镜等高维非高斯宇宙场推断中表现出色，参数效率高且泛化能力强。
2026-05-08 astro-ph.CO math.AT stat.ML
EFT of Inflation: Reflections on CMB and Forecasts on LSS Surveys
为了更好地理解暴胀动力学，我们研究了在即将进行的大尺度结构（LSS）观测中对暴胀的有效场论（EFT）参数进行约束的可能性。随着EFT构造算法的发展，我们在整个场景中得到了适当的截断动作。利用此方法，我们计算了Goldstone模量子涨落的两点关联函数和相关的暴胀观测量的相关EFT算子的系数。然后，我们进行Fisher矩阵预测分析，估计可能的误差线上的参数EFT以及使用两个即将到来的LSS调查，即LSST和EUCLID的通货膨胀参数。
2021-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bayesian model selection for dark energy using weak lensing forecasts
下一代弱透镜探测器可以通过测量低红移宇宙的质量分布和几何形状来对宇宙学参数施加强约束。我们表明，未来的全天空层析宇宙剪切调查的设计属性类似于欧几里得可以提供所需的统计精度，以区分不同的暗能量模型。利用一个包含冷暗物质、重子、大质量中微子（热暗物质）、运行的原始谱指数和可能的空间曲率以及暗能量扰动的基准宇宙学模型，计算了不同动力学暗能量模型的Fisher矩阵预测.使用贝叶斯证据计算，我们展示了如何以及未来的弱透镜调查可以在区分宇宙学常数和动态暗能量。
2013-10-09 astro-ph.CO
Cosmology at high redshift -- a probe of fundamental physics
一个专注于高红移（$2<z<6$）宇宙的观测计划有机会大大改善即将到来的LSS和CMB调查对标准宇宙学模型及其扩展的测量。使用Fisher矩阵形式主义，建立在拉格朗日微扰理论的最新进展，我们预测未来的光谱和21厘米调查的标准宇宙模型，曲率，中微子质量，相对论物种，原始的功能，原始非高斯，动力学暗能量，引力滑移的约束。我们比较这些限制与当前或不久的将来的调查，如DESI和欧几里得，所有相同的预测形式主义下，实现的，并比较我们的形式主义与传统的线性方法。我们的Python代码FishLSS $-$用于计算完整形状功率谱的Fisher信息，CMB透镜，CMB透镜与星系的互相关，以及它们的组合$-$是公开可用的。
2022-02-02 astro-ph.CO
The Fisher gAlaxy suRvey cOde ($\texttt{FARO}$)
Fisher gAlaxy suRvey cOde（$\texttt{FARO}$）是一个新的公共Python代码，用于计算星系巡天观测的Fisher矩阵。被认为是线性multitracer三维星系功率谱，弱透镜的线性收敛功率谱，和线性multitracer功率谱星系分布和收敛之间的相关性。该代码允许层析成像和模型无关的分析，其中，对于尺度无关的增长，红移$A_a (z) \equiv σ_{8}(z) \, b_a (z)$，$R(z) \equiv σ_{8}(z) \, f(z)$，$L(z) \equiv Ω_{m} \, σ_{8}(z) \, Σ(z)$和$E(z) \equiv H(z)/H_0$的以下函数，以及尺度函数$\hat{P}(k)$，分别作为每个红移和尺度箱中的自由参数。此外，还提供了一个变量变更模块，用于将Fisher矩阵投影到所需的任何特定参数集上。代码被构建为尽可能快和用户友好。作为一个应用实例，我们预测了未来星系巡天的灵敏度，如DESI，Euclid，J-PAS和LSST，并比较了它们在不同红移和尺度范围内的性能。
2020-07-10 astro-ph.CO
Fisher matrix for the angular power spectrum of multi-tracer galaxy surveys
红移的演化和特殊的速度打破了宇宙学巡天在平行和横向于视线方向上的各向同性，限制了傅立叶表示在小区域和红移范围内的准确性。与傅立叶空间功率谱相反，大尺度结构示踪剂的两点函数的全部信息被封装在红移相关的角功率谱$C_\ell^{ij} (z_i,z_j)$中，用于示踪剂物质$i$和$j$在红移切片$z_i$和$z_j$，在调和空间中表示。本文推导了实空间和红移空间中多示踪剂Fisher角功率谱矩阵的半解析表达式，在线性结构形成区是精确的。我们的表达式可以用来预测约束力的星系调查与许多示踪剂和大量的红移切片，从数值评估的协方差矩阵的Fisher矩阵的推导可能是不可行的或不切实际的。
2022-09-20 astro-ph.CO
CMB-S4 forecast on the primordial non-Gaussianity parameter of feature models
本文对未来宇宙微波背景第四阶段（CMB-S4）实验的特征模型的原始非高斯参数$f_\text{NL}$进行了预测。Fisher矩阵的双谱估计计算使用噪声协方差预计初步CMB-S4规格，包括西蒙斯天文台。我们引入了一种新的方法，提高了计算的协方差矩阵的正交归一化。最灵敏的CMB-S4实验具有1'束和1 $μK$ -arcmin噪声，与普朗克相比，将产生1.7-2.2倍更严格的约束。在西蒙斯天文台的基线条件下，改进将是普朗克的1.3-1.6倍。我们还深入研究了各种模型和实验参数对预测的影响。来自温度和E-模式偏振的约束，特别是详细的分析，提供了一些洞察到检测的CMB双谱中的振荡功能。
2019-08-30 astro-ph.CO
Fisher matrix for multiple tracers: model independent constraints on the redshift distortion parameter
我们展示了如何获得约束$β=f/b$，物质的增长率和偏差的比率，量化的线性红移空间扭曲，这是独立的宇宙模型，使用多个示踪剂的大尺度结构。对于单个示踪剂，$β$的不确定性受到功率谱的振幅和形状的不确定性的约束，而功率谱的不确定性受到宇宙方差的限制。然而，对于两个或多个示踪剂，这个限制不适用，因为取功率谱宇宙方差的比率抵消，并且在线性（凯泽）近似中，直接测量量$(1+ β_1 μ^2)^2/(1+ β_2 μ^2)^2$，其中$μ$是给定模式与视线的角度。我们提供了一个和两个示踪剂的Fisher矩阵的解析公式，并量化的信噪比需要有效地利用多示踪剂技术。我们还预测了$β$上的误差，为像欧几里德调查。
2019-06-02 astro-ph.CO
Cosmological Forecasts for Combined and Next Generation Peculiar Velocity Surveys
奇异速度测量为测量大尺度结构的生长速率及其尺度依赖性提供了一条非常有前途的途径。然而，个别奇特的速度调查遭受大的统计误差，由于内在的散射关系，用于推断星系的真实距离。在这种情况下，我们使用Fisher矩阵形式主义调查的统计效益相结合的多个奇特的速度调查。我们发现，对于所有的情况下，我们认为有一个显着的改善约束的线性增长率$fσ_{8}$。例如，只有少数特殊速度测量的约束能力是这样的，2 MASS塔利-费舍尔巡天（只包含$\sim2,000$星系）添加到6度场星系巡天的全部红移和特殊速度样本（包含$\sim 110,000$红移和$\sim 9,000$速度）可以通过$\sim20\%$改善增长率约束。此外，未来的TAIPAN和WALLABY+WNSHS调查的组合有可能在$fσ_{8}$上达到$\sim3\%$误差，这将严格限制广义相对论的可能扩展。然后，我们转向看潜在的系统性的增长率测量，可能会出现由于不正确的校准的奇特的速度零点和规模依赖的空间和速度偏差。对于下一代的调查，我们发现，忽略速度偏差，特别是有可能偏置的增长率超过$5σ$的限制，但在零点的偏移速度功率谱的影响可以忽略不计。
2016-09-27 astro-ph.CO
Forecast constraints on cosmic string parameters from gravitational wave direct detection experiments
引力波是宇宙弦的重要特征之一。如果在未来的实验中检测到来自宇宙弦的GWs，不仅可以证实它们的存在，而且可以探索它们的性质。在本文中，我们研究的宇宙弦参数的测定，通过直接检测的GW签名在未来的地基GW实验。我们考虑两种类型的GW，爆发和随机GW背景，这为我们提供了不同的信息宇宙弦属性。通过对宇宙弦的参数进行Fisher矩阵计算，我们发现两种不同类型的GW可以打破其中一些参数的简并性，并提供比每种测量更好的约束条件。这些参数包括控制弦张力的参数$Gμ$、初始环尺寸的参数$α$和重联概率的参数$p$。
2012-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational signatures of dark energy produced in an ancestor vacuum: Forecast for galaxy surveys
我们研究了[1]中提出的暗能量模型的观测结果（Aoki等人，Phys.Rev. D97（2018）no.4，043517）。我们假设我们的宇宙是由气泡成核产生的，并考虑超轻标量场的量子涨落。在原始真空（形成气泡的德西特空间）中产生的波动的残余效应被解释为暗能量。它的状态方程参数w（z）有一个特征形式，在未来接近-1，而在过去接近-1/3。我们的模型的一个新的特点是，暗能量有效地增加了哈勃参数的演化中的负空间曲率的大小，虽然它不会改变角直径距离的定义。我们进行Fisher分析，并预测我们的模型从未来的星系调查平方公里阵列和欧几里得的约束。由于暗能量和空间曲率之间的简并性，单独的星系巡天只能确定这些参数的乐观选择，但与其他独立的观测，如CMB相结合，将大大提高确定它们的机会。
2018-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Forecast Constraints on Inflation from Combined CMB and Gravitational Wave Direct Detection Experiments
我们研究了如何直接检测的膨胀引力波背景约束膨胀参数和补充CMB偏振测量。用Planck的Fisher信息矩阵方法和直接探测实验BBO（Big Bang Observer）计算的误差椭球显示出不同的参数简并方向，当它们结合时，简并被破坏。对于一个慢滚参数化，我们表明，BBO可以显着改善张量标量比的限制相比，单独普朗克。我们还研究了二次和自然通货膨胀模型。在这两种情况下，如果再加热温度也被视为自由参数，那么添加BBO可以显着改善误差线。在自然暴胀的情况下，我们发现BBO的加入甚至可以部分改善宇宙方差限制的CMB实验的误差条。
2010-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Validating the Fisher approach for stage IV spectroscopic surveys
近年来，预测活动已成为设计和优化大尺度结构测量的一个非常重要的工具。为了预测这样的调查的表现，费舍尔矩阵形式主义经常被用作计算宇宙学参数约束的快速和简单的方法。其中之一就是对暗能量性质的研究，这是现代宇宙学的主要目标之一。因此，品质因数（FoM）提供了一个测量约束暗能量的功率的度量。这被定义为由Chevallier-Polarski-Linder参数化中的暗能量状态方程参数$\{w_0,w_a\}$的联合方差给出的表面轮廓的逆，其可以从参数的协方差矩阵进行评估。该协方差矩阵是Fisher矩阵的逆矩阵。如果Fisher矩阵的元素估计精度不足，则病态矩阵的反演会导致协方差系数上的大误差。条件数是一种度量，为可靠的反演提供所需精度的数学下限，但在实践中，对于大小大于$2\times2$的Fisher矩阵，条件数往往过于严格。在本文中，我们提出了一个通用的数值方法，以保证一定的精度推断的约束，如FoM。它包括随机振动（扰动）的Fisher矩阵元素与高斯扰动的给定幅度，然后评估的最大幅度，保持FoM在选定的精度。然后，可以相应地选择用于计算Fisher矩阵元素的数值导数和积分中的步骤，以保持Fisher矩阵元素的精度低于此最大幅度。
2020-07-03 astro-ph.CO
Cosmological forecasts from photometric measurements of the angular correlation function
我们研究预测的准确性的宇宙学参数的测定，从未来的大规模测光调查获得使用的完整形状的2点星系角关联函数。线性红移空间畸变，光度红移高斯误差，星系偏差和非线性功率谱的影响包括在我们的分析。Fisher信息矩阵是由全协方差矩阵构成的，包括由光度红移误差引起的附近红移壳层之间的相关。我们指出，在某些合理的假设下，暗能量巡天（如即将到来的暗能量巡天）仅从角关联函数的完整形状出发，就可以将暗能量状态方程的参数w和冷暗物质密度Ω cdm分别精确到20%和13%的量级。当与其他观测的先验相结合时，这些参数的确定精度分别提高到8%和4%。
2011-09-22 astro-ph.CO
Forecasts for Low Spin Black Hole Spectroscopy in Horndeski Gravity
通过对扰动黑洞产生的引力波的观测，探讨了利用黑洞光谱学来约束Horndeski引力参数的前景。本文研究了Horndeski引力场中无毛黑洞在衰荡过程中发射的引力波，揭示了在广义相对论和Horndeski理论中这类发射的性质差异.特别地，与标量场谱相关的准简正模频率可以出现在所发射的引力辐射中。分析表达式的误差估计的黑洞和Horndeski参数计算使用Fisher矩阵的方法，与“有效质量”的Horndeski标量场的顺序$\sim 10^{-17}$ eV $c^{-2}$或更严格的限制被证明是可以实现的，在某些情况下。估计所需的最小信号噪声比观察这样的信号。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Simulating the Effect of Non-Linear Mode-Coupling in Cosmological Parameter Estimation
Fisher信息矩阵方法常用于宇宙学中，以估计宇宙学参数可以通过给定实验测量的准确性，并优化实验设计。然而，标准方法通常假设数据和参数估计都是高斯分布的。此外，对于调查预测和优化，通常假设功率谱协方差矩阵在傅立叶空间中是对角的。但在低红移宇宙中，非线性模式耦合将倾向于关联小尺度功率，将信息从场的低阶矩移动到高阶矩。这种信息的移动将改变宇宙学参数准确性的预测。在本文中，我们量化这种损失的信息比较天真高斯Fisher矩阵预测与极大似然参数估计分析的一套模拟弱透镜目录来自N体模拟，基于SUNGLASS管道，为2-D和层析剪切分析的欧几里得像调查。在这两种情况下，我们发现Omega_m-sigma_8平面的68%置信区域增加了5倍。然而，边际误差仅增加20%至40%。我们提出了一种新的方法来模拟非线性剪切功率模式耦合的影响，在Fisher矩阵近似的剪切功率分布作为一个多变量高斯与来自模拟弱透镜调查的协方差矩阵。我们发现，这种近似可以再现68%的置信区域的全极大似然分析在欧米茄_m-sigma_8平面的2-D和层析弱透镜调查的高精度。最后，我们对Omega_m，sigma_8，h，n_s，w_0和w_a进行了多参数分析，以比较高斯和非线性模式耦合Fisher矩阵轮廓。（节录）
2011-03-16 astro-ph.CO
Fisher matrix for multiple tracers: all you can learn from large-scale structure without assuming a model
星系的功率谱是宇宙学中的核心量之一。它包含了原初暴胀过程、物质成团、重子-光子相互作用、引力效应、星系-物质偏置、宇宙膨胀、奇异速度场等信息。然而，如果不假设一个特定的宇宙学模型，例如$Λ$ CDM和标准重力，这些信息中的大部分是很难提取的。在本文中，我们探索，而不是多少信息可以获得的是独立的宇宙模型，无论是在背景和线性微扰水平。我们确定了一套完整的模型独立的统计，可以通过结合两个红移箱和两个不同的示踪剂。我们特别关注的统计$r(k,z_1,z_2)$，定义为比率的$fσ_8(z)$在两个红移壳，我们展示了如何估计它与Fisher矩阵的方法。最后，我们预测了$r$的约束，可以实现未来的星系调查，并比较它与标准的单示踪剂的结果。我们发现，$r$可以测量的精度从3%到11%，这取决于调查。使用两个示踪剂，我们发现改进的约束高达两个因素。
2021-03-07 astro-ph.CO
Generalized framework for likelihood-based field-level inference of growth rate from velocity and density fields
本文提出了一种通用框架，用于基于速度和密度场的似然场级推断增长率，通过快速计算协方差并验证模型有效性，提高了Fisher预测的精度。
2025-11-21 astro-ph.CO
