Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > astro-ph > arXiv:2011.10577

帮助 | 高级搜索

天体物理学 > 宇宙学与非星系天体物理学

arXiv:2011.10577 (astro-ph)
[提交于 2020年11月20日 (v1) ,最后修订 2024年3月1日 (此版本, v3)]

标题: 深度学习在宇宙结构形成中的见解

标题: Deep learning insights into cosmological structure formation

Authors:Luisa Lucie-Smith, Hiranya V. Peiris, Andrew Pontzen, Brian Nord, Jeyan Thiyagalingam
摘要: 线性初始条件在早期宇宙中演变为晚期的暗物质晕可以使用宇宙学模拟来计算。 然而,对这一复杂过程的理论理解仍然难以捉摸;特别是初始条件中的各向异性信息在确定最终暗物质晕质量中的作用仍然是一个长期存在的谜题。 在这里,我们建立了一个深度学习框架来研究这个问题。 我们训练了一个三维卷积神经网络(CNN),从初始条件预测暗物质晕的质量,并全面量化初始密度场各向同性和各向异性方面关于最终晕质量的信息量。 我们发现,各向异性在球面平均密度场所包含的信息基础上,增加了一小部分但统计上显著的信息。 然而,最终质量预测的整体散射不会因这种额外信息而定性改变,仅从0.9 dex减少到0.7 dex。 鉴于这种微小的改进,我们的结果表明,初始密度场的各向同性方面基本上已经饱和了关于最终晕质量的相关信息。 因此,与其直接寻找初始条件各向异性中编码的信息,更可行的方法是基于如扰动理论等近似动力学信息来提高晕质量预测的准确性与速度。 更广泛地说,我们的结果表明,深度学习框架可以成为提取宇宙结构形成物理洞察力的强大工具。
摘要: The evolution of linear initial conditions present in the early universe into extended halos of dark matter at late times can be computed using cosmological simulations. However, a theoretical understanding of this complex process remains elusive; in particular, the role of anisotropic information in the initial conditions in establishing the final mass of dark matter halos remains a long-standing puzzle. Here, we build a deep learning framework to investigate this question. We train a three-dimensional convolutional neural network (CNN) to predict the mass of dark matter halos from the initial conditions, and quantify in full generality the amounts of information in the isotropic and anisotropic aspects of the initial density field about final halo masses. We find that anisotropies add a small, albeit statistically significant amount of information over that contained within spherical averages of the density field about final halo mass. However, the overall scatter in the final mass predictions does not change qualitatively with this additional information, only decreasing from 0.9 dex to 0.7 dex. Given such a small improvement, our results demonstrate that isotropic aspects of the initial density field essentially saturate the relevant information about final halo mass. Therefore, instead of searching for information directly encoded in initial conditions anisotropies, a more promising route to accurate, fast halo mass predictions is to add approximate dynamical information based e.g. on perturbation theory. More broadly, our results indicate that deep learning frameworks can provide a powerful tool for extracting physical insight into cosmological structure formation.
评论: 17页,10张图。已被PRD接收
主题: 宇宙学与非星系天体物理学 (astro-ph.CO) ; 天体物理学的仪器与方法 (astro-ph.IM); 人工智能 (cs.AI); 机器学习 (cs.LG)
引用方式: arXiv:2011.10577 [astro-ph.CO]
  (或者 arXiv:2011.10577v3 [astro-ph.CO] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2011.10577
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Phys. Rev. D 109, 063524 (2024)
相关 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.063524
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Luisa Lucie-Smith [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2020 年 11 月 20 日 19:00:00 UTC (4,517 KB)
[v2] 星期一, 2021 年 10 月 25 日 09:01:21 UTC (5,429 KB)
[v3] 星期五, 2024 年 3 月 1 日 11:17:17 UTC (6,356 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
astro-ph.CO
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2020-11
切换浏览方式为:
astro-ph
astro-ph.IM
cs
cs.AI
cs.LG

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号