Skip to main content
Log in

Cosmological parameter estimation from large-scale structure deep learning

  • Article
  • Published:
Science China Physics, Mechanics & Astronomy Aims and scope Submit manuscript

Abstract

We propose a light-weight deep convolutional neural network (CNN) to estimate the cosmological parameters from simulated 3-dimensional dark matter distributions with high accuracy. The training set is based on 465 realizations of a cubic box with a side length of 256 h−1 Mpc, sampled with 1283 particles interpolated over a cubic grid of 1283 voxels. These volumes have cosmological parameters varying within the flat ΛCDM parameter space of 0.16 ≤ Ωm ≤ 0.46 and 2.0 ≤ 109As ≤ 2.3. The neural network takes as an input cubes with 323 voxels and has three convolution layers, three dense layers, together with some batch normalization and pooling layers. In the final predictions from the network we find a 2.5% bias on the primordial amplitude σ8 that cannot easily be resolved by continued training. We correct this bias to obtain unprecedented accuracy in the cosmological parameter estimation with statistical uncertainties of δΩm=0.0015 and δσ8=0.0029, which are several times better than the results of previous CNN works. Compared with a 2-point analysis method using the clustering region of 0–130 and 10–130 h−1 Mpc, the CNN constraints are several times and an order of magnitude more precise, respectively. Finally, we conduct preliminary checks of the error-tolerance abilities of the neural network, and find that it exhibits robustness against smoothing, masking, random noise, global variation, rotation, reflection, and simulation resolution. Those effects are well understood in typical clustering analysis, but had not been tested before for the CNN approach. Our work shows that CNN can be more promising than people expected in deriving tight cosmological constraints from the cosmic large scale structure.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. S. Weinberg, Rev. Mod. Phys. 61, 1 (1989).

    ADS  Google Scholar 

  2. P. J. E. Peebles, and B. Ratra, Rev. Mod. Phys. 75, 559 (2003), arXiv: astro-ph/0207347.

    ADS  Google Scholar 

  3. M. Li, X. D. Li, S. Wang, and Y. Wang, Commun. Theor. Phys. 56, 525 (2011), arXiv: 1103.5870.

    ADS  Google Scholar 

  4. A. G. Riess, A. V. Filippenko, P. Challis, A. Clocchiatti, A. Diercks, P. M. Garnavich, R. L. Gilliland, C. J. Hogan, S. Jha, R. P. Kirshner, B. Leibundgut, M. M. Phillips, D. Reiss, B. P. Schmidt, R. A. Schommer, R. C. Smith, J. Spyromilio, C. Stubbs, N. B. Suntzeff, and J. Tonry, Astron. J. 116, 1009 (1998), arXiv: astro-ph/9805201.

    ADS  Google Scholar 

  5. S. Perlmutter, G. Aldering, G. Goldhaber, R. A. Knop, P. Nugent, P. G. Castro, S. Deustua, S. Fabbro, A. Goobar, D. E. Groom, I. M. Hook, A. G. Kim, M. Y. Kim, J. C. Lee, N. J. Nunes, R. Pain, C. R. Pennypacker, R. Quimby, C. Lidman, R. S. Ellis, M. Irwin, R. G. McMahon, P. Ruiz-Lapuente, N. Walton, B. Schaefer, B. J. Boyle, A. V. Filippenko, T. Matheson, A. S. Fruchter, N. Panagia, H. J. M. Newberg, W. J. Couch, and T. S. C. Project, Astrophys. J. 517, 565 (1999), arXiv: astro-ph/9812133.

    ADS  Google Scholar 

  6. D. H. Weinberg, M. J. Mortonson, D. J. Eisenstein, C. Hirata, A. G. Riess, and E. Rozo, Phys. Rep. 530, 87 (2013), arXiv: 1201.2434.

    ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  7. P. A. R. Ade, et al. (Planck Collaboration), Astron. Astrophys. 594, A17 (2016), arXiv: 1502.01592.

    Google Scholar 

  8. S. Alam, M. Ata, S. Bailey, F. Beutler, D. Bizyaev, J. A. Blazek, A. S. Bolton, J. R. Brownstein, A. Burden, C. H. Chuang, J. Comparat, A. J. Cuesta, K. S. Dawson, D. J. Eisenstein, S. Escoffier, H. Gil-Marín, J. N. Grieb, N. Hand, S. Ho, K. Kinemuchi, D. Kirkby, F. Kitaura, E. Malanushenko, V. Malanushenko, C. Maraston, C. K. McBride, R. C. Nichol, M. D. Olmstead, D. Oravetz, N. Padmanabhan, N. Palanque-Delabrouille, K. Pan, M. Pellejero-Ibanez, W. J. Percival, P. Petitjean, F. Prada, A. M. Price-Whelan, B. A. Reid, S. A. Rodríguez-Torres, N. A. Roe, A. J. Ross, N. P. Ross, G. Rossi, J. A. Rubiño-Martín, S. Saito, S. Salazar-Albornoz, L. Samushia, A. G. Sànchez, S. Satpathy, D. J. Schlegel, D. P. Schneider, C. G. Scóiccola, H. J. Seo, E. S. Sheldon, A. Simmons, A. Slosar, M. A. Strauss, M. E. C. Swanson, D. Thomas, J. L. Tinker, R. Tojeiro, M. V. Magaña, J. A. Vazquez, L. Verde, D. A. Wake, Y. Wang, D. H. Weinberg, M. White, W. M. Wood-Vasey, C. Yéche, I. Zehavi, Z. Zhai, and G. B. Zhao, Mon. Not. R. Astron. Soc. 470, 2617 (2017), arXiv: 1607.03155.

    ADS  Google Scholar 

  9. J. M. Bardeen, J. R. Bond, N. Kaiser, and A. S. Szalay, Astrophys. J. 304, 15 (1986).

    ADS  Google Scholar 

  10. V. de Lapparent, M. J. Geller, and J. P. Huchra, Astrophys. J. 302, L1 (1986).

    ADS  Google Scholar 

  11. J. P. Huchra, L. M. Macri, K. L. Masters, T. H. Jarrett, P. Berlind, M. Calkins, A. C. Crook, R. Cutri, P. Erdoğdu, E. Falco, T. George, C. M. Hutcheson, O. Lahav, J. Mader, J. D. Mink, N. Martimbeau, S. Schneider, M. Skrutskie, S. Tokarz, and M. Westover, Astrophys. J. Suppl. Ser. 199, 26 (2012), arXiv: 1108.0669.

    ADS  Google Scholar 

  12. M. Tegmark, et al. (The SDSS Collaboration), Astrophys. J. 606, 702 (2004), arXiv: astro-ph/0310725.

    ADS  Google Scholar 

  13. F. Marulli, et al. (The SDSS Collaboration), Astron. Astrophys. 557, A17 (2013), arXiv: 1303.2633.

    Google Scholar 

  14. N. Kaiser, Mon. Not. R. Astron. Soc. 227, 1 (1987).

    ADS  Google Scholar 

  15. W. E. Ballinger, J. A. Peacock, and A. F. Heavens, Mon. Not. R. Astron. Soc. 282, 877 (1996), arXiv: astro-ph/9605017.

    ADS  Google Scholar 

  16. D. J. Eisenstein, W. Hu, and M. Tegmark, Astrophys. J. 504, L57 (1998), arXiv: astro-ph/9805239.

    ADS  Google Scholar 

  17. C. Blake, and K. Glazebrook, Astrophys. J. 594, 665 (2003), arXiv: astro-ph/0301632.

    ADS  Google Scholar 

  18. H. J. Seo, and D. J. Eisenstein, Astrophys. J. 598, 720 (2003), arXiv: astro-ph/0307460.

    ADS  Google Scholar 

  19. M. Colless, B. A. Peterson, C. Jackson, J. A. Peacock, S. Cole, P. Norberg, I. K. Baldry, C. M. Baugh, J. Bland-Hawthorn, T. Bridges, R. Cannon, C. Collins, W. Couch, N. Cross, G. Dalton, R. De Propris, S. P. Driver, G. Efstathiou, R. S. Ellis, C. S. Frenk, K. Glazebrook, O. Lahav, I. Lewis, S. Lumsden, S. Maddox, D. Madgwick, W. Sutherland, and K. Taylor, arXiv: astro-ph/0306581.

  20. F. Beutler, C. Blake, M. Colless, D. H. Jones, L. Staveley-Smith, L. Campbell, Q. Parker, W. Saunders, and F. Watson, Mon. Not. R. Astron. Soc. 416, 3017 (2011), arXiv: 1106.3366.

    ADS  Google Scholar 

  21. C. Blake, S. Brough, M. Colless, C. Contreras, W. Couch, S. Croom, T. Davis, M. J. Drinkwater, K. Forster, D. Gilbank, M. Gladders, K. Glazebrook, B. Jelliffe, R. J. Jurek, I. Li, B. Madore, D. C. Martin, K. Pimbblet, G. B. Poole, M. Pracy, R. Sharp, E. Wisnioski, D. Woods, T. K. Wyder, and H. K. C. Yee, Mon. Not. R. Astron. Soc. 415, 2876 (2011), arXiv: 1104.2948.

    ADS  Google Scholar 

  22. C. Blake, K. Glazebrook, T. M. Davis, S. Brough, M. Colless, C. Contreras, W. Couch, S. Croom, M. J. Drinkwater, K. Forster, D. Gilbank, M. Gladders, B. Jelliffe, R. J. Jurek, I. Li, B. Madore, D. C. Martin, K. Pimbblet, G. B. Poole, M. Pracy, R. Sharp, E. Wisnioski, D. Woods, T. K. Wyder, and H. K. C. Yee, Mon. Not. R. Astron. Soc. 418, 1725 (2011), arXiv: 1108.2637.

    ADS  Google Scholar 

  23. D. G. York, et al. (The SDSS Collaboration), Astron. J. 120, 1579 (2000), arXiv: astro-ph/0006396.

    ADS  Google Scholar 

  24. D. J. Eisenstein, I. Zehavi, D. W. Hogg, R. Scoccimarro, M. R. Blanton, R. C. Nichol, R. Scranton, H. J. Seo, M. Tegmark, Z. Zheng, S. F. Anderson, J. Annis, N. Bahcall, J. Brinkmann, S. Burles, F. J. Castander, A. Connolly, I. Csabai, M. Doi, M. Fukugita, J. A. Frieman, K. Glazebrook, J. E. Gunn, J. S. Hendry, G. Hennessy, Z. Ivezić, S. Kent, G. R. Knapp, H. Lin, Y. S. Loh, R. H. Lupton, B. Margon, T. A. McKay, A. Meiksin, J. A. Munn, A. Pope, M. W. Richmond, D. Schlegel, D. P. Schneider, K. Shimasaku, C. Stoughton, M. A. Strauss, M. SubbaRao, A. S. Szalay, I. Szapudi, D. L. Tucker, B. Yanny, and D. G. York, Astrophys. J. 633, 560 (2005), arXiv: astroph/0501171.

    ADS  Google Scholar 

  25. W. J. Percival, S. Cole, D. J. Eisenstein, R. C. Nichol, J. A. Peacock, A. C. Pope, and A. S. Szalay, Mon. Not. R. Astron. Soc. 381, 1053 (2007), arXiv: 0705.3323.

    ADS  Google Scholar 

  26. L. Anderson, et al. (The SDSS Collaboration), Mon. Not. R. Astron. Soc. 427, 3435 (2012), arXiv: 1203.6594.

    ADS  Google Scholar 

  27. A. G. Sánchez, C. G. Scóccola, A. J. Ross, W. Percival, M. Manera, F. Montesano, X. Mazzalay, A. J. Cuesta, D. J. Eisenstein, E. Kazin, C. K. McBride, K. Mehta, A. D. Montero-Dorta, N. Padmanabhan, F. Prada, J. A. Rubiño-Martín, R. Tojeiro, X. Xu, M. V. Magaña, E. Aubourg, N. A. Bahcall, S. Bailey, D. Bizyaev, A. S. Bolton, H. Brewington, J. Brinkmann, J. R. Brownstein, J. R. Gott, J. C. Hamilton, S. Ho, K. Honscheid, A. Labatie, E. Malanushenko, V. Malanushenko, C. Maraston, D. Muna, R. C. Nichol, D. Oravetz, K. Pan, N. P. Ross, N. A. Roe, B. A. Reid, D. J. Schlegel, A. Shelden, D. P. Schneider, A. Simmons, R. Skibba, S. Snedden, D. Thomas, J. Tinker, D. A. Wake, B. A. Weaver, D. H. Weinberg, M. White, I. Zehavi, and G. Zhao, Mon. Not. R. Astron. Soc. 425, 415 (2012), arXiv: 1203.6616.

    ADS  Google Scholar 

  28. A. G. Sánchez, E. A. Kazin, F. Beutler, C. H. Chuang, A. J. Cuesta, D. J. Eisenstein, M. Manera, F. Montesano, R. C. Nichol, N. Padmanabhan, W. Percival, F. Prada, A. J. Ross, D. J. Schlegel, J. Tinker, R. Tojeiro, D. H. Weinberg, X. Xu, J. Brinkmann, J. R. Brownstein, D. P. Schneider, and D. Thomas, Mon. Not. R. Astron. Soc. 433, 1202 (2013), arXiv: 1303.4396.

    ADS  Google Scholar 

  29. L. Anderson, Aubourg, S. Bailey, F. Beutler, V. Bhardwaj, M. Blanton, A. S. Bolton, J. Brinkmann, J. R. Brownstein, A. Burden, C. H. Chuang, A. J. Cuesta, K. S. Dawson, D. J. Eisenstein, S. Escoffier, J. E. Gunn, H. Guo, S. Ho, K. Honscheid, C. Howlett, D. Kirkby, R. H. Lupton, M. Manera, C. Maraston, C. K. McBride, O. Mena, F. Montesano, R. C. Nichol, S. E. Nuza, M. D. Olmstead, N. Padmanabhan, N. Palanque-Delabrouille, J. Parejko, W. J. Percival, P. Petitjean, F. Prada, A. M. Price-Whelan, B. Reid, N. A. Roe, A. J. Ross, N. P. Ross, C. G. Sabiu, S. Saito, L. Samushia, A. G. Sánchez, D. J. Schlegel, D. P. Schneider, C. G. Scoccola, H. J. Seo, R. A. Skibba, M. A. Strauss, M. E. C. Swanson, D. Thomas, J. L. Tinker, R. Tojeiro, M. V. Magaña, L. Verde, D. A. Wake, B. A. Weaver, D. H. Weinberg, M. White, X. Xu, C. Yéche, I. Zehavi, and G. B. Zhao, Mon. Not. R. Astron. Soc. 441, 24 (2014), arXiv: 1312.4877.

    ADS  Google Scholar 

  30. L. Samushia, B. A. Reid, M. White, W. J. Percival, A. J. Cuesta, G. B. Zhao, A. J. Ross, M. Manera, É. Aubourg, F. Beutler, J. Brinkmann, J. R. Brownstein, K. S. Dawson, D. J. Eisenstein, S. Ho, K. Honscheid, C. Maraston, F. Montesano, R. C. Nichol, N. A. Roe, N. P. Ross, A. G. Sánchez, D. J. Schlegel, D. P. Schneider, A. Streblyanska, D. Thomas, J. L. Tinker, D. A. Wake, B. A. Weaver, and I. Zehavi, Mon. Not. R. Astron. Soc. 439, 3504 (2014), arXiv: 1312.4899.

    ADS  Google Scholar 

  31. A. J. Ross, L. Samushia, C. Howlett, W. J. Percival, A. Burden, and M. Manera, Mon. Not. R. Astron. Soc. 449, 835 (2015), arXiv: 1409.3242.

    ADS  Google Scholar 

  32. F. Beutler, H. J. Seo, S. Saito, C. H. Chuang, A. J. Cuesta, D. J. Eisenstein, H. Gil-Marín, J. N. Grieb, N. Hand, F. S. Kitaura, C. Modi, R. C. Nichol, M. D. Olmstead, W. J. Percival, F. Prada, A. G. Sánchez, S. Rodriguez-Torres, A. J. Ross, N. P. Ross, D. P. Schneider, J. Tinker, R. Tojeiro, and M. Vargas-Magaña, Mon. Not. R. Astron. Soc. 466, 2242 (2017), arXiv: 1607.03150.

    ADS  Google Scholar 

  33. A. G. Sánchez, R. Scoccimarro, M. Crocce, J. N. Grieb, S. Salazar-Albornoz, C. D. Vecchia, M. Lippich, F. Beutler, J. R. Brownstein, C. H. Chuang, D. J. Eisenstein, F. S. Kitaura, M. D. Olmstead, W. J. Percival, F. Prada, S. Rodríguez-Torres, A. J. Ross, L. Samushia, H. J. Seo, J. Tinker, R. Tojeiro, M. Vargas-Magaña, Y. Wang, and G. B. Zhao, Mon. Not. R. Astron. Soc. 464, 1640 (2017), arXiv: 1607.03147.

    ADS  Google Scholar 

  34. C. H. Chuang, M. Pellejero-Ibanez, S. Rodríguez-Torres, A. J. Ross, G. Zhao, Y. Wang, A. J. Cuesta, J. A. Rubiño-Martín, F. Prada, S. Alam, F. Beutler, D. J. Eisenstein, H. Gil-Marín, J. N. Grieb, S. Ho, F. S. Kitaura, W. J. Percival, G. Rossi, S. Salazar-Albornoz, L. Samushia, A. G. Sánchez, S. Satpathy, A. Slosar, D. Thomas, J. L. Tinker, R. Tojeiro, M. Vargas-Magaña, J. A. Vazquez, J. R. Brownstein, R. C. Nichol, and M. D. Olmstead, Mon. Not. R. Astron. Soc. 471, 2370 (2017), arXiv: 1607.03151.

    ADS  Google Scholar 

  35. Z. Slepian, D. J. Eisenstein, J. R. Brownstein, C. H. Chuang, H. Gil-Marín, S. Ho, F. S. Kitaura, W. J. Percival, A. J. Ross, G. Rossi, H. J. Seo, A. Slosar, and M. Vargas-Magaña, Mon. Not. R. Astron. Soc. 469, 1738 (2017), arXiv: 1607.06097.

    ADS  Google Scholar 

  36. C. G. Sabiu, D. F. Mota, C. Llinares, and C. Park, Astron. Astrophys. 592, A38 (2016), arXiv: 1603.05750.

    ADS  Google Scholar 

  37. C. G. Sabiu, B. Hoyle, J. Kim, and X. D. Li, Astrophys. J. Suppl. Ser. 242, 29 (2019), arXiv: 1901.00296.

    ADS  Google Scholar 

  38. B. Ryden, arXiv: astro-ph/9506028.

  39. G. Lavaux, and B. D. Wandelt, Astrophys. J. 754, 109 (2012), arXiv: 1110.0345.

    ADS  Google Scholar 

  40. X. D. Li, C. Park, J. E. Forero-Romero, and J. Kim, Astrophys. J. 796, 137 (2014), arXiv: 1412.3564.

    ADS  Google Scholar 

  41. X. D. Li, C. Park, C. G. Sabiu, H. Park, C. Cheng, J. Kim, and S. E. Hong, Astrophys. J. 844, 91 (2017), arXiv: 1706.09853.

    ADS  Google Scholar 

  42. C. Alcock, and B. Paczyński, Nature 281, 358 (1979).

    ADS  Google Scholar 

  43. C. Marinoni, and A. Buzzi, Nature 468, 539 (2010).

    ADS  Google Scholar 

  44. X. D. Li, C. Park, C. G. Sabiu, and J. Kim, Mon. Not. R. Astron. Soc. 450, 807 (2015), arXiv: 1504.00740.

    ADS  Google Scholar 

  45. X. D. Li, C. Park, J. E. Forero-Romero, and J. Kim, Astrophys. J. 796, 137 (2014), arXiv: 1412.3564.

    ADS  Google Scholar 

  46. X. D. Li, C. G. Sabiu, C. Park, Y. Wang, G. Zhao, H. Park, A. Shafieloo, J. Kim, and S. E. Hong, Astrophys. J. 856, 88 (2018), arXiv: 1803.01851.

    ADS  Google Scholar 

  47. X. D. Li, H. Miao, X. Wang, X. Zhang, F. Fang, X. Luo, Q. G. Huang, and M. Li, Astrophys. J. 875, 92 (2019), arXiv: 1903.04757.

    ADS  Google Scholar 

  48. Z. Zhang, G. Gu, X. Wang, Y. H. Li, C. G. Sabiu, H. Park, H. Miao, X. Luo, F. Fang, and X. D. Li, Astrophys. J. 878, 137 (2019), arXiv: 1902.09794.

    ADS  Google Scholar 

  49. F. Fang, J. Forero-Romero, G. Rossi, X. D. Li, and L. L. Feng, Mon. Not. R. Astron. Soc. 485, 5276 (2019), arXiv: 1809.00438.

    ADS  Google Scholar 

  50. D. K. Ramanah, G. Lavaux, J. Jasche, and B. D. Wandelt, Astron. Astrophys. 621, A69 (2019), arXiv: 1808.07496.

    ADS  Google Scholar 

  51. J. Schmelzle, A. Lucchi, T. Kacprzak, A. Amara, R. Sgier, A. Réfrégier, and T. Hofmann, arXiv: 1707.05167.

  52. A. Gupta, J. M. Z. Matilla, D. Hsu, and Z. Haiman, Phys. Rev. D 97, 103515 (2018), arXiv: 1802.01212.

    ADS  Google Scholar 

  53. O. M. Springer, E. O. Ofek, Y. Weiss, and J. Merten, Mon. Not. R. Astron. Soc. 491, 5301 (2019), arXiv: 1808.07491.

    ADS  Google Scholar 

  54. J. Fluri, T. Kacprzak, A. Lucchi, A. Refregier, A. Amara, T. Hofmann, and A. Schneider, arXiv: 1906.03156.

  55. N. Jeffrey, F. Lanusse, O. Lahav, and J.-L. Starck, arXiv: 1908.00543.

  56. J. Merten, C. Giocoli, M. Baldi, M. Meneghetti, A. Peel, F. Lalande, J. L. Starck, and V. Pettorino, Mon. Not. R. Astron. Soc. 487, 104 (2019), arXiv: 1810.11027.

    ADS  Google Scholar 

  57. A. Peel, F. Lalande, J. L. Starck, V. Pettorino, J. Merten, C. Giocoli, M. Meneghetti, and M. Baldi, Phys. Rev. D 100, 023508 (2019), arXiv: 1810.11030.

    ADS  Google Scholar 

  58. M. Tewes, T. Kuntzer, R. Nakajima, F. Courbin, H. Hildebrandt, and T. Schrabback, Astron. Astrophys. 621, A36 (2019), arXiv: 1807.02120.

    ADS  Google Scholar 

  59. J. Caldeira, W. L. K. Wu, B. Nord, C. Avestruz, S. Trivedi, and K. T. Story, arXiv: 1810.01483.

  60. A. C. Rodríguez, T. Kacprzak, A. Lucchi, A. Amara, R. Sgier, J. Fluri, T. Hofmann, and A. Réfrégier, Comput. Astrophys. 5, 4 (2018), arXiv: 1801.09070.

    Google Scholar 

  61. N. Perraudin, M. Defferrard, T. Kacprzak, and R. Sgier, Astron. Comput. 27, 130 (2019), arXiv: 1810.12186.

    ADS  Google Scholar 

  62. M. Münchmeyer, and K. M. Smith, arXiv: 1905.05846.

  63. A. Mishra, P. Reddy, and R. Nigam, arXiv: 1908.04682.

  64. M. T. Soumagnac, F. B. Abdalla, O. Lahav, D. Kirk, I. Sevilla, E. Bertin, B. T. P. Rowe, J. Annis, M. T. Busha, L. N. Da Costa, J. A. Frieman, E. Gaztanaga, M. Jarvis, H. Lin, W. J. Percival, B. X. Santiago, C. G. Sabiu, R. H. Wechsler, L. Wolz, and B. Yanny, Mon. Not. R. Astron. Soc. 450, 666 (2015), arXiv: 1306.5236.

    ADS  Google Scholar 

  65. L. Lucie-Smith, H. V. Peiris, A. Pontzen, and M. Lochner, Mon. Not. R. Astron. Soc. 479, 3405 (2018), arXiv: 1802.04271.

    ADS  Google Scholar 

  66. C. Modi, Y. Feng, and U. Seljak, J. Cosmol. Astropart. Phys., 1810, 28 (2018).

    ADS  Google Scholar 

  67. P. Berger, and G. Stein, Mon. Not. R. Astron. Soc. 482, 2861 (2019), arXiv: 1805.04537.

    ADS  Google Scholar 

  68. S. He, Y. Li, Y. Feng, S. Ho, S. Ravanbakhsh, W. Chen, and B. Póczos, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 116, 13825 (2019), arXiv: 1811.06533.

    ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  69. L. Lucie-Smith, H. V. Peiris, and A. Pontzen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 490, 331 (2019), arXiv: 1906.06339.

    ADS  Google Scholar 

  70. D. N. Pfeffer, P. C. Breysse, and G. Stein, arXiv: 1905.10376.

  71. D. Kodi Ramanah, T. Charnock, and G. Lavaux, Phys. Rev. D 100, 043515 (2019), arXiv: 1903.10524.

    ADS  Google Scholar 

  72. T. Tröster, C. Ferguson, J. Harnois-Déraps, and I. G. McCarthy, Mon. Not. R. Astron. Soc.-Lett. 487, L24 (2019), arXiv: 1903.12173.

    ADS  Google Scholar 

  73. X. Y. Zhang, Y. F. Wang, W. Zhang, Y. Q. Sun, S. Y. He, G. Contardo, F. Villaescusa-Navarro, and S. Ho, arXiv: 1902.05965.

  74. C. Dreissigacker, R. Sharma, C. Messenger, R. Zhao, and R. Prix, Phys. Rev. D 100, 044009 (2019), arXiv: 1904.13291.

    ADS  Google Scholar 

  75. T. D. Gebhard, N. Kilbertus, I. Harry, and B. Schölkopf, Phys. Rev. D 100, 063015 (2019), arXiv: 1904.08693.

    ADS  Google Scholar 

  76. P. La Plante, and M. Ntampaka, J. Astrophys. 810, 110 (2018).

    Google Scholar 

  77. N. Gillet, A. Mesinger, B. Greig, A. Liu, and G. Ucci, Mon. Not. R. Astron. Soc. 484, 282 (2019), arXiv: 1805.02699.

    ADS  Google Scholar 

  78. S. Hassan, A. Liu, S. Kohn, and P. L. Plante, Mon. Not. R. Astron. Soc. 483, 2524 (2018), arXiv: 1807.03317.

    ADS  Google Scholar 

  79. J. Chardin, G. Uhlrich, D. Aubert, N. Deparis, N. Gillet, P. Ocvirk, and J. Lewis, arXiv: 1905.06958.

  80. S. Hassan, S. Andrianomena, and C. Doughty, Mon. Not. R. Astron. Soc. 494, 5761 (2020), arXiv: 1907.07787.

    ADS  Google Scholar 

  81. M. Lochner, J. D. McEwen, H. V. Peiris, O. Lahav, and M. K. Winter, Astrophys. J. Suppl. Ser. 225, 31 (2016), arXiv: 1603.00882.

    ADS  Google Scholar 

  82. A. Moss, arXiv: 1810.06441.

  83. E. E. O. Ishida, R. Beck, S. González-Gaitán, R. S. de Souza, A. Krone-Martins, J. W. Barrett, N. Kennamer, R. Vilalta, J. M. Burgess, B. Quint, A. Z. Vitorelli, A. Mahabal, and E. Gangler, Mon. Not. R. Astron. Soc. 483, 2 (2019), arXiv: 1804.03765.

    ADS  Google Scholar 

  84. S.-Y. Li, Y.-L. Li, and T.-J. Zhang, arXiv: 1907.00568.

  85. D. Muthukrishna, D. Parkinson, and B. Tucker, arXiv: 1903.02557.

  86. P. Mehta, M. Bukov, C. H. Wang, A. G. R. Day, C. Richardson, C. K. Fisher, and D. J. Schwab, Phys. Rep. 810, 1 (2019), arXiv: 1803.08823.

    ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  87. W. D. Jennings, C. A. Watkinson, F. B. Abdalla, and J. D. McEwen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 483, 2907 (2019), arXiv: 1811.09141.

    ADS  Google Scholar 

  88. G. Carleo, I. Cirac, K. Cranmer, L. Daudet, M. Schuld, N. Tishby, L. Vogt-Maranto, and L. Zdeborov, arXiv: 1903.10563.

  89. M. Ntampaka, C. Avestruz, S. Boada, J. Caldeira, J. Cisewski-Kehe, R. Di Stefano, C. Dvorkin, A. E. Evrard, A. Farahi, D. Finkbeiner, S. Genel, A. Goodman, A. Goulding, S. Ho, A. Kosowsky, P. La Plante, F. Lanusse, M. Lochner, R. Mandelbaum, D. Nagai, J. A. Newman, B. Nord, J. E. G. Peek, A. Peel, B. Poczos, M. M. Rau, A. Siemiginowska, D. J. Sutherland, H. Trac, and B. Wandelt, arXiv: 1902.10159.

  90. S. Ravanbakhsh, J. Oliva, S. Fromenteau, L. C. Price, S. Ho, J. Schneider, and B. Poczos, arXiv: 1711.02033.

  91. A. Mathuriya, D. Bard, P. Mendygral, L. Meadows, J. Arnemann, L. Shao, S. Y. He, T. Karna, D. N. Moise, S. J. Pennycook, K. Maschoff, J. Sewall, N. Kumar, S. Ho, M. Ringenburg, Prabhat, and V. Lee, arXiv: 1808.04728.

  92. S. Tassev, and M. Zaldarriaga, J. Cosmol. Astropart. Phys. 2012(10), 006 (2012), arXiv: 1203.6066.

    Google Scholar 

  93. J. Koda, C. Blake, F. Beutler, E. Kazin, and F. Marin, Mon. Not. R. Astron. Soc. 459, 2118 (2016), arXiv: 1507.05329.

    ADS  Google Scholar 

  94. A. Klypin, G. Yepes, S. Gottlöber, F. Prada, and S. Heß, Mon. Not. R. Astron. Soc. 457, 4340 (2016), arXiv: 1411.4001.

    ADS  Google Scholar 

  95. D. P. Kingma, and J. Ba, arXiv: 1412.6980.

  96. A. G. Riess, L. M. Macri, S. L. Hoffmann, D. Scolnic, S. Casertano, A. V. Filippenko, B. E. Tucker, M. J. Reid, D. O. Jones, and J. M. Silverman, Astrophys. J. 826, 56 (2016)

    ADS  Google Scholar 

  97. Y. Wang, L. Xu, and G. B. Zhao, Astrophys. J. 849, 84 (2017), arXiv: 1706.09149.

    ADS  Google Scholar 

  98. Z. Zhao, and S. Wang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 61, 039811 (2018), arXiv: 1710.04848.

    ADS  Google Scholar 

  99. H. L. Li, L. Feng, J. F. Zhang, and X. Zhang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 120411 (2019), arXiv: 1812.00319.

    ADS  Google Scholar 

  100. T. P. Sotiriou, and V. Faraoni, Rev. Mod. Phys. 82, 451 (2010), arXiv: 0805.1726.

    ADS  Google Scholar 

  101. S. Tsujikawa, arXiv: 1004.1493.

  102. B. P. Abbott, et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 116, 241103 (2016), arXiv: 1606.04855.

    ADS  Google Scholar 

  103. H. Zheng, L.-F. Wei, H. Wen, and F. Y. Li, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 61, 079531 (2018).

    Google Scholar 

  104. J. Li, Z.-C. Che, and Q.-G. Huang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 110421 (2019), arXiv: 1907.09794.

    ADS  Google Scholar 

  105. X. Zhang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 110431 (2019), arXiv: 1905.11122.

    ADS  Google Scholar 

  106. S. D. M. White, and M. J. Rees, Mon. Not. R. Astron. Soc. 183, 341 (1978).

    ADS  Google Scholar 

  107. A. Dressler, Astrophys. J. 236, 351 (1980).

    ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Xiao-Dong Li.

Additional information

XDL acknowledges support from the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11803094), and the Science and Technology Program of Guangzhou, China (Grant No. 202002030360). J. E. F-R acknowledges support from COLCIENCIAS (Contract No. 287-2016, Project 1204-712-50459). CGS acknowledges support from the National Research Foundation (Grant Nos. 2017R1D1A1B03034900, 2017R1A2B2004644, and 2017R1A4A1015178). ZL acknowledges support from the Project for New Faculty of Shanghai JiaoTong University (Grant No. AF0720053), the National Science Foundation of China (Grant Nos. 11533006, and 11433001), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2015CB857000). We thank Prof. Kwan-Chuen Chan, Dr. Cheng Cheng, Prof. ZhiQi Huang, Dr. Yin Li, Mr. GuangCong Wang and Prof. Xin Wang for helpful discussions. XDL thanks Mr. ZiYong Wu and Mr. XiaoLin Luo for kind helps. We acknowledge the use of Kunlun cluster located in School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Pan, S., Liu, M., Forero-Romero, J. et al. Cosmological parameter estimation from large-scale structure deep learning. Sci. China Phys. Mech. Astron. 63, 110412 (2020). https://doi.org/10.1007/s11433-020-1586-3

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-020-1586-3

Navigation