失控的早期预警信号
机器人学
2025-12-25 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
在飞机、自主机器人以及生物和生理系统等反馈系统中，维持稳定性依赖于监控其行为并持续调整其输入。渐进性损坏会使此类控制变得脆弱。这往往在小扰动引发不稳定现象（即失控）之前不被察觉。工程领域的传统方法依赖于准确的系统模型来计算安全的操作指令集，而当受损系统与其模型发生偏离时，这些指令集便失效。本文演示了通过监控系统向不稳定状态的趋势，能够通过韧性的动力学指标进行监控。这种整体系统安全监视器不依赖于系统模型，基于临界 slowing down 在气候、生物学及其他复杂非线性系统接近临界性时所发生的现象。我们对工程装置的发现为实时早期预警系统、实证韧性系统设计探索（即“ tinkering”）提供了广泛的应用范围。虽然我们使用无人机演示了有效性，但这些指标的通用性质表明，它们可能适用于更广泛的受控系统，包括反应堆、飞机和自动驾驶汽车。
引用
@article{arxiv.2512.20868,
title = {Early warning signals for loss of control},
author = {Jasper J. van Beers and Marten Scheffer and Prashant Solanki and Ingrid A. van de Leemput and Egbert H. van Nes and Coen C. de Visser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20868},
year = {2025}
}