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从信息论视角评估宇宙场的摘要统计量的充分性与互补性

宇宙学与河外天体物理 2025-11-13 v1 天体物理仪器与方法

摘要

日益进步的观测survey和宇宙追踪器的出现,动机了发展新的推断技术和新方法,从宇宙场中提取信息。其中一个核心挑战是量化这些摘要统计量在宇宙场中所携带的信息内容。特别是,我们如何评估哪些统计量比其他统计量更具信息量,以及评估每个统计量信息的确切互补性?本文我们引入互信息(MI),从信息论视角提供了自然框架,用于评估宇宙场摘要统计量的充分性和互补性。我们演示了如何将 MI 应用于典型推断任务以进行信息论评估,使用两个代表性示例:从其中提取几乎全部信息的宇宙微波背景图(如高斯随机场预期所示),以及从其中提取最非高斯信息的 21~cm 亮度温度图,后者与功率谱和二体谱互补。我们的结果表明,MI 提供了评估和改进摘要统计量的稳健理论基础,从而 enables 对宇宙场从信息论视角进行更深入的理解。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.08716,
  title  = {How to evaluate the sufficiency and complementarity of summary statistics for cosmic fields: an information-theoretic perspective},
  author = {Ce Sui and Yi Mao and Xiaosheng Zhao and Tao Jing and Benjamin D. Wandelt},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.08716},
  year   = {2025}
}

备注

Submitted to ApJL. Extended version of the conference paper arXiv:2307.04994. Comments welcome