We present the marginal unbiased score expansion (MUSE) method, an algorithm for generic high-dimensional hierarchical Bayesian inference. MUSE performs approximate marginalization over arbitrary non-Gaussian latent parameter spaces, yielding Gaussianized asymptotically unbiased and near-optimal constraints on global parameters of interest. It is computationally much cheaper than exact alternatives like Hamiltonian Monte Carlo (HMC), excelling on funnel problems which challenge HMC, and does not require any problem-specific user supervision like other approximate methods such as Variational Inference or many Simulation-Based Inference methods. MUSE makes possible the first joint Bayesian estimation of the delensed Cosmic Microwave Background (CMB) power spectrum and gravitational lensing potential power spectrum, demonstrated here on a simulated data set as large as the upcoming South Pole Telescope 3G 1500 deg$^2$ survey, corresponding to a latent dimensionality of ${\sim}\,6$ million and of order 100 global bandpower parameters. On a subset of the problem where an exact but more expensive HMC solution is feasible, we verify that MUSE yields nearly optimal results. We also demonstrate that existing spectrum-based forecasting tools which ignore pixel-masking underestimate predicted error bars by only ${\sim}\,10\%$. This method is a promising path forward for fast lensing and delensing analyses which will be necessary for future CMB experiments such as SPT-3G, Simons Observatory, or CMB-S4, and can complement or supersede existing HMC approaches. The success of MUSE on this challenging problem strengthens its case as a generic procedure for a broad class of high-dimensional inference problems.


翻译:我们展示了边缘公正分数扩张法(MUSE),这是一种通用高层次贝叶斯测算法(MUSE),这是通用高层次贝叶斯测算法(MUSE),它比任意的非古裔潜伏参数空间几乎处于边缘地位,使得全球利益参数受到高斯亚化的无偏见和接近最佳的限制。它比汉密尔顿蒙特卡洛(HMC)等精确的替代方法(HMC)要便宜得多得多,它优于挑战HMC的漏斗问题,它不需要像Variation Inference 或其他近似方法(许多模拟-基于推断法的方法)那样的特定问题用户监督。MUSE 使得有可能首次联合进行巴伊西亚人对Deensed Comic微波背景(CMB)的能量谱和引力透视潜在能量频谱(GMMB)的光谱估计,这里的模拟数据组群集(3G 1500 deg $) 调查, 相当于以美元 US 宽度 6$ 和以全球波质参数测测测测测算法(我们必要的问题组) 。

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