传统宇宙学模拟长期以来依赖超级计算机资源，运行完整的宇宙演化模拟通常需要数周甚至数月时间 。这种资源密集型特点限制了研究机构的参与范围，阻碍了宇宙学研究的进程。2025年9月，多项突破性研究展示了宇宙学模拟器(cosmological emulators)技术的最新进展，特别是CSST宇宙学模拟器(CSST Cosmological Emulator)实现了1%精度的物质功率谱模拟，达到了k = 10 h/Mpc的精度水平 。

与此同时，开源项目Effort.jl项目作为这一领域的创新者，通过结合神经网络技术与物理规律，实现了在普通笔记本电脑上高效运行宇宙学模拟，大幅降低了宇宙学研究的技术门槛和计算资源需求。

基本架构与设计理念

Effort.jl是一个专为宇宙大尺度结构有效场理论(EFTofLSS)设计的快速可微分模拟器 。该项目基于Julia语言开发，这一选择源于Julia在高性能科学计算领域的独特优势 。

项目的核心创新在于将神经网络与物理规律相结合，通过学习和预测已计算实例，避免了传统方法中的大量重复计算 。这种设计使Effort.jl不仅能够提供模拟结果，还能提供梯度信息，极大优化了参数推断过程的效率 。

关键技术创新

Effort.jl采用了多项前沿技术：

  1. 可微分模拟架构：支持自动微分，使优化器能够快速寻找最优参数解
  2. 神经网络加速：利用神经网络学习复杂宇宙学映射关系，大幅减少计算量
  3. 物理信息集成：将物理规律嵌入神经网络结构，保证结果的物理合理性
  4. 高效数据处理：支持多极功率谱、观测效应（如阿尔科克-帕兹金斯基效应）等复杂数据处理任务

Effort.jl在宇宙学参数推断方面具有重要价值。其快速可微分特性使研究人员能够高效探索参数空间，加速对暗能量状态方程、物质密度参数、结构形成速率等关键宇宙学参数的约束过程 。

大规模星系巡天数据分析

该项目特别适合处理下一代大型星系巡天任务产生的海量数据，如DESI(暗能量光谱仪器)和欧几里得(Euclid)任务的数据 。Effort.jl的高效性使研究人员能够在合理时间内完成这些大规模数据的宇宙学分析。

教育与科研普及

Effort.jl的最大贡献之一是大幅降低了宇宙学研究的门槛。学生和研究人员不再需要申请昂贵的超级计算资源，只需一台普通笔记本电脑就能进行有意义的宇宙学研究 。

源代码：https://github.com/CosmologicalEmulators/Effort.jl