KI und die schwierigen Probleme der Welt · Astronomie & Weltraum · arXiv · 2026-10-21
ASTROLABE: Ein 3D-Surrogat auf Teilchenebene für kosmologische Simulationen mit physikalischem Flow Matching
Originaltitel: ASTROLABE: A 3D Particle-Level Surrogate for Cosmology Simulation with Physical Flow Matching
Systematische N-Body-Scans durch den Theorieraum der dunklen Materie sind prohibitiv teuer, und bestehende Machine-Learning-Emulatoren sind durch geringe Auflösung eingeschränkt oder können nur bestimmte Observablen emulieren. Astrolabe ist ein generativer Flow-Matching-Emulator, der direkt auf den 6N-Phasenraumkoordinaten von N Teilchen operiert, einen COLA-basierten Koordinaten-Prior verwendet und Impuls- und Massenerhaltung erzwingt, sodass im Prinzip jede Observable gemessen werden kann, ohne dass es eine Obergrenze durch die Voxelauflösung gibt. In den getesteten Lambda-CDM-Fällen erzeugt er realistische Felder mit genauen Leistungsspektren, Halomassenfunktionen, Geschwindigkeitsprofilen und Halodichteprofilen, generalisiert out-of-distribution auf Anfangsbedingungen mit dunklen akustischen Oszillationen und lässt sich feinabstimmen, um eine TNG50-3-dark-Simulation zu einem Bruchteil der Kosten zu emulieren.