Cosmo-FOLD：基于重叠潜在扩散的场级宇宙学图的快速生成与升频
宇宙学与河外天体物理
2026-01-22 v1 天体物理仪器与方法
机器学习
摘要
我们展示了概率扩散模型在降低高成本流体力学模拟计算成本方面的能力，这些模拟用于研究可观测引力子宇宙学探针与暗物质在场层面以及进入非线性 regime 的关系。我们引入一种新技术，Cosmo-FOLD（Cosmological Fields via Overlap Latent Diffusion），用于快速生成准确且可任意放大的 3 维宇宙学和天体物理场。我们能够仅基于约 1% 体积（我们称为“升频”）训练的模型，从 TNG300-2 生成暗物质密度和气体温度场，准确再现大尺度连贯的暗物质丝 filament 以及功率谱，在 k <= 5 h Mpc^{-1} 的波数下误差在 10% 以内。这些结果是在原模拟成本的少数比例内获得的，并在单张 GPU 上实现。除了一点和二点统计量外，二阶谱（bispectrum）也通过包含位置编码来忠实再现。最后，我们展示 Cosmo-FOLD 的泛化能力，通过无需微调的方式，将 CAMELS 25 (Mpc h^{-1})^3 的体积升频至完整的 TNG300-2 体积 205 (Mpc h^{-1})^3。Cosmo-FOLD 开辟了宇宙学尺度上完整场级 simulation-based 推断的可能性。
引用
@article{arxiv.2601.14377,
title = {Cosmo-FOLD: Fast generation and upscaling of field-level cosmological maps with overlap latent diffusion},
author = {Satvik Mishra and Roberto Trotta and Matteo Viel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.14377},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 10 figures