We present an introduction to some of the state of the art in reduced order and surrogate modeling in gravitational wave (GW) science. Approaches that we cover include Principal Component Analysis, Proper Orthogonal Decomposition, the Reduced Basis approach, the Empirical Interpolation Method, Reduced Order Quadratures, and Compressed Likelihood evaluations. We divide the review into three parts: representation/compression of known data, predictive models, and data analysis. The targeted audience is that one of practitioners in GW science, a field in which building predictive models and data analysis tools that are both accurate and fast to evaluate, especially when dealing with large amounts of data and intensive computations, are necessary yet can be challenging. As such, practical presentations and, sometimes, heuristic approaches are here preferred over rigor when the latter is not available. This review aims to be self-contained, within reasonable page limits, with little previous knowledge (at the undergraduate level) requirements in mathematics, scientific computing, and other disciplines. Emphasis is placed on optimality, as well as the curse of dimensionality and approaches that might have the promise of beating it. We also review most of the state of the art of GW surrogates. Some numerical algorithms, conditioning details, scalability, parallelization and other practical points are discussed. The approaches presented are to large extent non-intrusive and data-driven and can therefore be applicable to other disciplines. We close with open challenges in high dimension surrogates, which are not unique to GW science.


翻译:在引力波(GW)科学中,我们介绍了一些先进状态的介绍。我们涵盖的方法包括主构分析、正正正正正正正正正正的分解、降底法、经验性内插方法、降序宽度和压缩的隐形评估。我们将审查分为三个部分:已知数据、预测模型和数据分析的表述/压缩。目标受众是GW科学的一位执业者,在这一领域,建立准确和快速评估的预测模型和数据分析工具,特别是在处理大量数据和密集计算时,可能具有挑战性。由于这样,实际的介绍和有时,超自然法方法优于没有这种方法时的严格性。本审查的目的是在合理的页数限度内实现自足,而以前很少了解数学、科学计算和其他学科的公开性要求。因此,强调优化性、可适用性模型和数据分析工具,特别是处理大量数据和密集的计算时,不能严格地评价。我们讨论的高度可度和最精确性、最接近性、最精确性、最有希望的G的精确性方法。我们也可以以其他的精确性方式来评估。

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