論文の概要: A plug-and-play approach with fast uncertainty quantification for weak lensing mass mapping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22006v1
- Date: Mon, 23 Mar 2026 14:12:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.705402
- Title: A plug-and-play approach with fast uncertainty quantification for weak lensing mass mapping
- Title(参考訳): 弱レンズ質量マッピングのための高速不確実性定量化を用いたプラグアンドプレイ手法
- Authors: Hubert Leterme, Andreas Tersenov, Jalal Fadili, Jean-Luc Starck,
- Abstract要約: EuclidやRubinといった今後のステージIV調査では、大量の高精度なデータを提供する予定だ。
この過程における重要なステップは、ノイズの弱いレンズ測定から暗黒物質の再構成である。
現在の深層学習に基づくマッピング手法は、再現精度が高いが、新しい空域ごとにモデルを再訓練する必要がある。
弱レンズ質量マッピングのためのプラグアンドプレイアプローチであるMassを導入する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.3961439504279125
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Upcoming stage-IV surveys such as Euclid and Rubin will deliver vast amounts of high-precision data, opening new opportunities to constrain cosmological models with unprecedented accuracy. A key step in this process is the reconstruction of the dark matter distribution from noisy weak lensing shear measurements. Current deep learning-based mass mapping methods achieve high reconstruction accuracy, but either require retraining a model for each new observed sky region (limiting practicality) or rely on slow MCMC sampling. Efficient exploitation of future survey data therefore calls for a new method that is accurate, flexible, and fast at inference. In addition, uncertainty quantification with coverage guarantees is essential for reliable cosmological parameter estimation. We introduce PnPMass, a plug-and-play approach for weak lensing mass mapping. The algorithm produces point estimates by alternating between a gradient descent step with a carefully chosen data fidelity term, and a denoising step implemented with a single deep learning model trained on simulated data corrupted by Gaussian white noise. We also propose a fast, sampling-free uncertainty quantification scheme based on moment networks, with calibrated error bars obtained through conformal prediction to ensure coverage guarantees. Finally, we benchmark PnPMass against both model-driven and data-driven mass mapping techniques. PnPMass achieves performance close to that of state-of-the-art deep-learning methods while offering fast inference (converging in just a few iterations) and requiring only a single training phase, independently of the noise covariance of the observations. It therefore combines flexibility, efficiency, and reconstruction accuracy, while delivering tighter error bars than existing approaches, making it well suited for upcoming weak lensing surveys.
- Abstract(参考訳): EuclidやRubinといった今後のステージIVのサーベイでは、大量の高精度なデータが提供され、宇宙モデルに前例のない精度で制約する新たな機会が開かれる。
この過程における重要なステップは、ノイズの弱いレンズリングせん断測定からダークマター分布の再構成である。
現在の深層学習に基づく質量マッピング法は、高い再現精度を達成するが、観測された新しい空域ごとにモデルを再訓練するか、遅いMCMCサンプリングに頼らなければならない。
したがって、将来の調査データの効率的な活用は、推論において正確で柔軟性があり、高速な新しい方法を要求する。
また、宇宙論的なパラメータ推定には、カバレッジ保証による不確実性定量化が不可欠である。
弱レンズ質量マッピングのためのプラグアンドプレイ方式であるPnPMassを導入する。
このアルゴリズムは、勾配降下ステップと慎重に選択されたデータ忠実度項とを交互に組み合わせて点推定を行い、ガウスホワイトノイズで劣化したシミュレーションデータに基づいて訓練された1つのディープラーニングモデルを用いてデノナイジングステップを実行する。
また,モーメントネットワークに基づく高速かつサンプリング不要な不確実性定量化手法を提案する。
最後に、PnPMassをモデル駆動とデータ駆動のマスマッピング技術の両方と比較した。
PnPMassは、最先端のディープラーニング手法に近いパフォーマンスを実現しつつ、高速な推論(ほんの数イテレーションで収束)を提供し、観測のノイズ共分散とは無関係に、たった1つのトレーニングフェーズしか必要としない。
そのため、柔軟性、効率性、再構築の精度が組み合わさり、既存のアプローチよりも厳密なエラーバーを提供することで、今後の弱いレンズ調査に適している。
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