来自代尔夫特理工大学和瓦赫宁根大学的研究团队表明，从生态学借用的一个概念,,临界减速,,可以在任何可见的不稳定迹象出现之前，预测无人机因渐进性损伤即将失去控制。
这项发表在《PNAS》上的研究代表了临界减速（CSD）指标首次应用于具有实时反馈控制器的主动控制工程系统。CSD是一种通用动力学现象：随着系统接近临界转变，其从小扰动中恢复的速度会逐渐减慢，表现为系统输出信号中滞后1自相关（AC1）增加和方差增大。此前已在湖泊富营养化、渔业崩溃和 abrupt 气候转变中得到记录,,但从未在具有反馈控制器的工程系统中得到证实。
实验
该团队在两个四旋翼平台,,自主型DragonFly（运行INDIFlight控制器）和有人驾驶型HoverFly（运行Betaflight）,,上进行了367次飞行。他们从0%（健康）到55%渐进施加不对称螺旋桨叶片尖端损伤，测试了所有四个旋翼位置，包括悬停、轨迹跟踪和风况等多种飞行条件。
关键见解：即使反馈控制器持续稳定系统，随着损伤导致稳定裕度缩小，组合的闭环动力学也会表现出CSD。该指标监测可观测信号,,旋翼速度、加速度计、陀螺仪,,而不需要受损系统的精确模型。
结果
CSD指标（旋翼速度信号的滞后1自相关）随损伤水平单调增加，在所有旋翼（包括未受损的）中均在可见不稳定性出现之前很早就已升高。仅10%损伤时，AC1高于基线的概率为0.59（p<0.001）。15%损伤时，该概率升至0.76（p<0.001），效应量为四分位距的1.14倍。
该指标还揭示了目视检查无法发现的不对称结构脆弱性：后部旋翼的AC1增加显著大于前部旋翼（p<0.001），归因于电池重量增加了对后部电机的需求。左旋翼的AC1增加大于右旋翼（15%损伤时p=0.044），追溯到左后电机运行温度高出5°C的制造不一致问题。
DragonFly（INDIFlight）在大约30%桨叶损伤时失控，AC1在15%时已明显升高,,远在故障之前。HoverFly（Betaflight）在大约55%损伤时仍保持稳定。在严苛条件下,,风况与快速轨迹相结合,,低至15%损伤时就发生了失控。
更广泛的意义
由于该方法无需模型且仅依赖可观测信号，研究人员认为它可以应用于各种受控系统：飞机（论文引用Sriwijaya Air SJ-182航班坠毁作为动机示例）、工业反应堆、自动驾驶汽车、电网和自主机器人。
提出了两种运行模式：飞行中的实时早期预警，以及一种探索性”调试”模式，在该模式中故意施加小扰动，以在设计过程中经验性地优化系统鲁棒性。
来源：
1. van Beers JJ, Scheffer M, Solanki P, van de Leemput IA, van Nes EH, de Visser CC. “复杂系统中失控的早期预警信号.” PNAS. 2026;123(27):e2608847123. DOI: 10.1073/pnas.2608847123
婷 翻译