2018年國外電子科技與工業發展綜述

宋 瀟 李 碩 文

鑒于軍事電子裝備在現代化戰爭中的重要性日益提升，近年來，軍事電子科技與工業發展備受各國關注。2018年，國外軍事電子科技與工業總體延續了2017年的快速發展態勢。戰略與政策環境方面，國外高度重視賽博空間領域和量子信息前沿技術發展，發布多份戰略與規劃文件，頂層謀劃并投資支持相關領域發展。技術與裝備發展方面，在相關戰略與政策引導下，2018年國外賽博空間作戰力量建設步伐加快，啟動多項賽博技術與裝備研發項目和采購計劃；量子信息技術發展迅速，在傳感和導航領域的應用取得突破性進展；指揮控制、通信、導航、電子戰等傳統軍事電子裝備與技術領域發展較為平穩，部分領域的智能化特色進一步凸顯；微電子、光電子等基礎電子元器件產品與技術取得多項重要進展。

國外電子工業發展戰略規劃

美日頂層謀劃賽博空間發展，明確國家層面和各政府機構層面的戰略目標與實現措施。美日發布國家頂層賽博戰略，提出國家頂層戰略目標和實現措施。2018年9月，美國發布《美國國家賽博戰略》，概述了美國賽博安全的四項支柱、十項目標、四十二項優先行動。這是特朗普上任后的首份國家賽博戰略，強調塑造美國在賽博空間領域的全球領導地位，反映出特朗普政府更加強硬的治網特點。7月，日本內閣審議通過了2018版《賽博安全戰略》，提出了日本賽博安全戰略三大目標及具體實現措施。這是日本根據《賽博安全基本法》制定的第二版戰略，2013年以來制定的第三版戰略，強調日本要提升應對“影響國民生活的大規模賽博攻擊”的能力，以及要與民間企業合作開展“積極的賽博防御”。

美國多個政府機構及賽博司令部發布賽博戰略或規劃，明確各自范圍內的戰略目標和實現途徑。2018年，美國賽博司令部、國土安全部、能源部、國防部先后發布《美國賽博司令部愿景：實現和保持賽博空間優勢》《國土安全部賽博安全戰略》《能源部賽博安全多年期規劃》《2018年國防部賽博戰略(摘要)》等戰略規劃文件，明確了各自范圍內的戰略目標和實現途徑。

賽博司令部提出了“實現及保持賽博空間域優勢，影響對手行為，為聯合力量提供戰略和作戰優勢，捍衛和加強國家利益”的總愿景，是新形勢下賽博司令部的戰略宣言與行動路線圖。國土安全部提出了“到2023年，國土安全部將通過提高政府網絡和關鍵基礎設施安全性與彈性、減少非法賽博活動、改善對賽博事件的響應、培育更加安全和可靠的賽博生態系統等多種手段，努力提升國家賽博安全風險管理水平”的戰略愿景，為未來五年國土安全部賽博安全職責的履行提供了框架。能源部多年期規劃，旨在增強能源系統抵御賽博風險的能力，降低賽博攻擊事件給美國能源系統帶來的威脅。國防部賽博戰略摘要，明確了國防部在賽博空間的五大目標及實現途徑，將指導國防部建設“懾戰并舉”的賽博能力。

美歐頂層謀劃量子信息科學發展，多措并舉推動技術進步。美國推出戰略計劃，采取多種措施推動量子信息科學發展。2018年9月，美國眾議院通過《國家量子倡議法案》，提出未來5年投資12.75億美元推進“國家量子倡議”計劃，并從標準制定、資金投入、機構設置等方面采取5項舉措，推動量子信息科學基礎研究、技術應用和人才培養，加速量子信息科學技術發展與應用。同月，美國國家科學技術委員會發布《量子信息科學國家戰略概述》，指出了美國量子信息科學未來發展方向，以及美國量子信息科學發展面臨的挑戰，并建議從量子研究方法、人才儲備、量子產業、基礎設施、國際合作等角度采取相關措施，推進美國量子信息科學發展。

歐盟啟動“量子技術旗艦”計劃，推動歐盟相關技術發展并建立產業優勢。3月，歐盟委員會啟動總額10億歐元、為期10年的“量子技術旗艦”計劃。該計劃旨在匯集歐盟及其成員國的優勢，推動量子通信、量子模擬、量子傳感和量子計算等領域的技術發展，確立歐洲在量子技術和產業方面的領先優勢。

德英政府機構增加項目投資，助力量子技術研發。2018年9月，德國政府投入6.5億歐元，用于“量子技術——從基礎到市場”項目，擴展量子技術研究領域，為新應用創造研究網絡。該項目研究周期為2018年～2022年，并可能延長至2028年。9月，英國宣布未來5年為“國家量子技術”項目投入8000萬英鎊，投資將用于支持傳感器和測量中心、量子增強成像中心、網絡量子信息技術中心、量子通信技術中心在2018年～2023年間的量子技術研發和應用。

國外電子技術與裝備重要進展

賽博空間能力建設受到高度重視，驅動作戰力量、技術與裝備快速發展。加快賽博空間作戰力量建設。5月，美軍133支賽博任務部隊具備全面作戰能力，包括陸軍41支、海軍40支、空軍39支、海軍陸戰隊13支，編制6187人。5月，美國賽博司令部完成向一級聯合作戰司令部的升級任務，實現了對整個賽博作戰力量建設和作戰行動的統一指揮與協調，有助于減少指揮層級，提升其在國防部的話語權。

持續研發賽博攻防技術與裝備。1月，DARPA啟動“大規模賽博狩獵”項目，旨在利用計算機自動化、先進算法等實時跟蹤大量數據，幫助安全人員鎖定那些采用高級黑客技術對企業網絡實施的攻擊。4月，DARPA啟動“人機探索賽博安全”項目，旨在通過將自動化軟件分析與人類洞察力相結合的方式來提升軟件漏洞檢測能力。8月，美國國防部公布了“賽博航母”賽博武器系統采購計劃，2019年至2021年的總預算達4580萬美元。“賽博航母”是一種可以攜帶賽博攻防武器的標準化平臺，作戰人員可以利用其執行攻防作戰、情報獲取、偵察監視等任務。

量子信息技術不斷發展，推動計算、傳感、導航能力變革。1.“量子霸權”爭奪依然激烈。1月，英特爾公司展示了49量子位的超導量子芯片；3月，谷歌公司發布了72量子位的量子處理器“狐尾松”；3月，Rigetti公司公布了可用于云訪問的19量子比特芯片。

量子雷達研究取得多項進展。4月，加拿大沃特盧大學研究人員宣布開發量子雷達技術，可穿透強背景噪聲將包括隱身飛機和導彈在內的目標以極高的精度識別出來；9月，英國約克大學研究人員在第15屆歐洲雷達會議上宣布開發出量子雷達樣機；11月，俄羅斯無線電技術與信息系統聯合企業對采用量子無線電技術的試驗雷達進行測試，成功完成探測與跟蹤空中目標的任務。

量子導航取得突破。11月，英國帝國理工大學在國防部支持下研發出世界首款量子導航設備，通過量子加速計測量物體速度隨時間的變化，結合物體起點數據來計算所處的新位置。該設備完全獨立于基于衛星的導航系統，不依賴任何外部信號即可實現導航功能。

智能技術融入輔助決策，支撐作戰指揮智能化發展。1月，美國空軍研究實驗室啟動“用于數字企業的多源利用助手”（MEADE）項目，旨在開發一種虛擬助手來幫助分析人員處理大量復雜情報數據。該虛擬助手不僅能基于已有信息源回答基于事實的問題，還能以對話形式為分析人員提供信息；5月，美國國防部Maven人工智能項目啟動滿1年，所開發的算法已在中東及非洲多地投入使用，從“掃描鷹”“死神”無人機搜集的海量數據中識別關鍵目標，將原始數據轉化為可供指揮官做出作戰決策的情報。

通信基礎技術不斷進步，通信系統裝備發展平穩推進。各國不斷通過實驗測試、驗證通信基礎技術成果。太赫茲通信方面，泰克公司聯合法國“電子、微電子及納米技術研究院”（IEMN）演示了通過單載波無線鏈路實現100吉比特/秒的數據傳輸速率；量子無線電技術方面，美國國家標準與技術研究院（NIST）研制一種量子磁通信電臺，可在無線電和衛星通信受限或不存在的地區實現通信和導航。

美歐繼續推進機載網絡技術及方案研發。DARPA“100Gbps射頻骨干網”項目取得重大突破，1月DARPA聯合諾·格公司在城市環境中（20千米范圍內）操作、演示了速率為100吉比特/秒的數據鏈路，6月開始的飛行測試中，又演示了速率100吉比特/秒、通信距離達100千米的空地鏈路；7月，空客公司推出安全的空中軍事通信網絡解決方案——“天空網絡”（NFTS），可在飛機、衛星、指揮中心和地面/海上部署的移動部隊之間實現互操作；9月，美國空軍研究實驗室（AFRL）信息研究所公布近期通信研究課題，從中可以看出美國空軍仍將高動態環境下的機載網絡建設作為重點。

定位導航授時技術推陳出新，為深空、室內導航提供解決方案。1月，美國國家航空航天局（NASA）在空間環境中成功開展了“空間站X射線授時及導航技術探測器”（SEXTANT）項目演示，驗證了可使用毫秒脈沖星精確確定以每小時數千公里速度運動的物體位置。7月，DARPA“快速輕量自主”（FLA）項目成功完成第二階段飛行測試，項目開發的視覺輔助導航技術可使小型無人機在不依賴GPS導航以及外部操作員或傳感器通信的情況下自主執行任務，在城市戶外和室內自主飛行場景下都取得了重要進展。此外，美國陸軍航空導彈研發工程中心（AMRDEC）和雷多斯公司（Leidos）公司在MQ-1C“灰鷹”無人機上對基于視覺的導航技術（VBN）進行了飛行測試，結果表明視覺導航生成的位置測量是精確的，具有極高的置信度。雷多斯公司（Leidos）在美國陸軍坦克自動化研發中心（TARDEC）支持下，還在開發視覺綜合空間評估器（VISE），這種導航系統能夠充分利用可用信息源，在GPS拒止條件下，為地面平臺提供高精度的位置信息。

實戰檢驗電子戰性能能力，電子戰快速走向智能化。俄羅斯和美英法等國紛紛在敘利亞戰場上，借助實戰充分驗證了其電子戰技術與裝備的性能實力。1月，俄羅斯在敘利亞境內使用電子戰手段成功抵御了大規模無人機襲擊；4月，在美英法三國聯軍對敘利亞發動的空襲中，美方在戰前實施了周密的電子偵察，在空襲過程中具備全面的對敵防空壓制能力。從敘利亞沖突中可以看出，導航對抗已成為現代作戰中的新常態；電子干擾和欺騙結合火力打擊和心理戰，實施手段更靈活和隱蔽；圍繞巡航導彈打擊的電子攻防將繼續成為電子戰發展的重點內容。

美軍著手將認知電子戰技術集成至作戰平臺，電子戰技術加速走向智能化。4月，美國海軍航空司令部與雷多斯公司簽訂合同，選定該公司研制的新型電子戰技術用于F/A-18“超級大黃蜂”戰斗機，通過機器學習算法實現對未知雷達的實時探測與干擾。5月，美國海軍授予諾·格公司合同，為EA-18G“咆哮者”電子戰飛機開發機器學習算法以快速識別并干擾敵方的雷達信號。

新概念、新材料、新原理頻出，電子基礎技術取得多項重要進展。新型材料技術與電路集成方案成為應對摩爾定律終結挑戰的關鍵。7月，美國“電子復興”計劃召開首次年度峰會，討論了下一代人工智能硬件、如何應對摩爾定律即將終結的挑戰、新型材料與電路集成方法等議題，公布了該計劃首批啟動的六個項目及其研究團隊，分三個方向開展研究，一是研究可用于大規模系統集成的新材料和新架構；二是探索現代片上系統設計復雜性和成本障礙問題的解決方案；三是探索靈活性計算架構的開發。“電子復興”計劃是美國于2017年6月推出的，旨在推動材料、設計、架構三大支柱領域的創新，應對摩爾定律終結挑戰，以期繼續保持美國在該領域的領先優勢和引領地位。

下一代存儲技術取得多項新進展。2月，美國耶魯大學與IBM華生研究中心合作開發出新型相變存儲器單元。該存儲器單元首次采用封閉式相變介質結構，耐久性提升4個數量級，創造了相變存儲器耐久性新紀錄，有望加速相變存儲器取代靜態隨機存儲器、動態隨機存儲器、閃存等當前主流存儲器的進程，推動相變存儲器在大數據、云計算、模擬仿真等領域的大規模應用。3月，美國水星系統公司開發出可用于精導武器的微型數字射頻存儲器。該存儲器采用三維垂直堆疊架構，器件尺寸僅為傳統數字射頻存儲器的四分之一，可集成到精確制導武器中，賦予武器有源電子干擾能力，提高精確制導武器在復雜戰場環境中的作戰效能。

美國成功實現砷化鎵基銦砷銻薄膜制備。2月，美國石溪大學利用異質層狀結構設計，克服了晶格失配難題，在砷化鎵襯底上外延生長出響應波長8～12微米、少數載流子壽命185納秒的銦砷銻薄膜，為研制高性能、低成本長波紅外探測器開辟新的技術途徑。以砷化鎵為襯底有望實現銦砷銻薄膜的大規模、高質量、低成本制備，促進其在高靈敏度、大面陣、低成本長波紅外探測器中的應用，推動導彈預警、空間遙感、情報偵察、精確制導、夜視觀瞄等裝備發展。

隨著各國相關戰略政策的落實，賽博空間作戰、電子戰、電子頻譜戰等相關概念的進一步完善，以及人工智能、量子信息等前沿技術的發展及應用，國外軍事電子科技與工業將繼續保持快速發展態勢，并將成為其他領域裝備與技術發展的“倍增器”。