In cosmology, emulators play a crucial role by providing fast and accurate predictions of complex physical models, enabling efficient exploration of high-dimensional parameter spaces that would be computationally prohibitive with direct numerical simulations. Symbolic emulators have emerged as promising alternatives to numerical approaches, delivering comparable accuracy with significantly faster evaluation times. While previous symbolic emulators were limited to relatively narrow prior ranges, we expand these to cover the parameter space relevant for current cosmological analyses. We introduce approximations to hypergeometric functions used for the $\Lambda$CDM comoving distance and linear growth factor which are accurate to better than 0.001% and 0.05%, respectively, for all redshifts and for $\Omega_{\rm m} \in [0.1, 0.5]$. We show that integrating symbolic emulators into a Dark Energy Survey-like $3\times2$pt analysis produces cosmological constraints consistent with those obtained using standard numerical methods. Our symbolic emulators offer substantial improvements in speed and memory usage, demonstrating their practical potential for scalable, likelihood-based inference.


翻译:在宇宙学中,模拟器通过提供复杂物理模型的快速精确预测发挥着关键作用,使得高效探索高维参数空间成为可能——若采用直接数值模拟,这种探索在计算上是不可行的。符号模拟器已成为数值方法的有力替代方案,在保持相当精度的同时实现了显著更快的评估速度。虽然先前的符号模拟器仅限于相对较窄的先验范围,但本研究将其扩展至覆盖当前宇宙学分析相关的参数空间。我们针对$\Lambda$CDM模型共动距离和线性增长因子中使用的超几何函数提出了近似方法,其在所有红移条件下及$\Omega_{\rm m} \in [0.1, 0.5]$范围内的精度分别优于0.001%和0.05%。研究表明,将符号模拟器集成到类暗能量巡天(Dark Energy Survey)的$3\times2$点分析中,所产生的宇宙学约束结果与使用标准数值方法得到的结果一致。我们的符号模拟器在计算速度和内存使用方面实现了显著改进,证明了其在基于似然的可扩展推断方面具有实际应用潜力。

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