无序助长的早期警示信号：预测无热系统中灾难性转变

对 tipping points（即由稳定态突然和灾难性转变区分的临界点）的早期预测是一个具有挑战性的任务，这有助于我们评估自然和人造系统中潜在威胁的临近情况。在噪声动力学中，tipping 通常在无显著波动环境中通过 saddle-node 分岔点发生，无先行警示。本研究探讨了在低波动环境中，针对 avalanche 灾难的 tipping 点动力学，采用模型系统，如零温随机场 Ising 模型和热沉积的钴薄膜。随着系统逼近 tipping 点，avalanche 活动显示出显著的临界行为，包括临界减缓、方差增强和空间相关长度增长——这些是潜在崩溃的早期警示信号的标志。关键地，我们证明，增加系统中的无序性会降低其发生灾难性失败的脆弱性。在高度无序的条件下，这些早期警示信号在转变之前就已出现，从而为预见和减缓提供了较大的余地。我们的主要发现表明无序性在提供复杂系统韧性方面发挥着保护性作用，从而为理解无序材料中的 tipping 现象提供了深入的认识，并对预测多样化真实世界系统中的制度转变具有更广泛的意义。