2018年國外電子科技與工業(yè)發(fā)展綜述

宋 瀟 李 碩 文

鑒于軍事電子裝備在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的重要性日益提升，近年來，軍事電子科技與工業(yè)發(fā)展備受各國關注。2018年，國外軍事電子科技與工業(yè)總體延續(xù)了2017年的快速發(fā)展態(tài)勢。戰(zhàn)略與政策環(huán)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(fā)展，發(fā)布多份戰(zhàn)略與規(guī)劃文件，頂層謀劃并投資支持相關領域發(fā)展。技術與裝備發(fā)展方面，在相關戰(zhàn)略與政策引導下，2018年國外賽博空間作戰(zhàn)力量建設步伐加快，啟動多項賽博技術與裝備研發(fā)項目和采購計劃；量子信息技術發(fā)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(zhàn)等傳統(tǒng)軍事電子裝備與技術領域發(fā)展較為平穩(wěn)，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(chǎn)品與技術取得多項重要進展。

國外電子工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃

美日頂層謀劃賽博空間發(fā)展，明確國家層面和各政府機構(gòu)層面的戰(zhàn)略目標與實現(xiàn)措施。美日發(fā)布國家頂層賽博戰(zhàn)略，提出國家頂層戰(zhàn)略目標和實現(xiàn)措施。2018年9月，美國發(fā)布《美國國家賽博戰(zhàn)略》，概述了美國賽博安全的四項支柱、十項目標、四十二項優(yōu)先行動。這是特朗普上任后的首份國家賽博戰(zhàn)略，強調(diào)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(wǎng)特點。7月，日本內(nèi)閣審議通過了2018版《賽博安全戰(zhàn)略》，提出了日本賽博安全戰(zhàn)略三大目標及具體實現(xiàn)措施。這是日本根據(jù)《賽博安全基本法》制定的第二版戰(zhàn)略，2013年以來制定的第三版戰(zhàn)略，強調(diào)日本要提升應對“影響國民生活的大規(guī)模賽博攻擊”的能力，以及要與民間企業(yè)合作開展“積極的賽博防御”。

美國多個政府機構(gòu)及賽博司令部發(fā)布賽博戰(zhàn)略或規(guī)劃，明確各自范圍內(nèi)的戰(zhàn)略目標和實現(xiàn)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(fā)布《美國賽博司令部愿景：實現(xiàn)和保持賽博空間優(yōu)勢》《國土安全部賽博安全戰(zhàn)略》《能源部賽博安全多年期規(guī)劃》《2018年國防部賽博戰(zhàn)略(摘要)》等戰(zhàn)略規(guī)劃文件，明確了各自范圍內(nèi)的戰(zhàn)略目標和實現(xiàn)途徑。

賽博司令部提出了“實現(xiàn)及保持賽博空間域優(yōu)勢，影響對手行為，為聯(lián)合力量提供戰(zhàn)略和作戰(zhàn)優(yōu)勢，捍衛(wèi)和加強國家利益”的總愿景，是新形勢下賽博司令部的戰(zhàn)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(wǎng)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(tài)系統(tǒng)等多種手段，努力提升國家賽博安全風險管理水平”的戰(zhàn)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(guī)劃，旨在增強能源系統(tǒng)抵御賽博風險的能力，降低賽博攻擊事件給美國能源系統(tǒng)帶來的威脅。國防部賽博戰(zhàn)略摘要，明確了國防部在賽博空間的五大目標及實現(xiàn)途徑，將指導國防部建設“懾戰(zhàn)并舉”的賽博能力。

美歐頂層謀劃量子信息科學發(fā)展，多措并舉推動技術進步。美國推出戰(zhàn)略計劃，采取多種措施推動量子信息科學發(fā)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(gòu)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(yǎng)，加速量子信息科學技術發(fā)展與應用。同月，美國國家科學技術委員會發(fā)布《量子信息科學國家戰(zhàn)略概述》，指出了美國量子信息科學未來發(fā)展方向，以及美國量子信息科學發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，并建議從量子研究方法、人才儲備、量子產(chǎn)業(yè)、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(fā)展。

歐盟啟動“量子技術旗艦”計劃，推動歐盟相關技術發(fā)展并建立產(chǎn)業(yè)優(yōu)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(yōu)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(fā)展，確立歐洲在量子技術和產(chǎn)業(yè)方面的領先優(yōu)勢。

德英政府機構(gòu)增加項目投資，助力量子技術研發(fā)。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(chuàng)造研究網(wǎng)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(wǎng)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(fā)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(qū)動作戰(zhàn)力量、技術與裝備快速發(fā)展。加快賽博空間作戰(zhàn)力量建設。5月，美軍133支賽博任務部隊具備全面作戰(zhàn)能力，包括陸軍41支、海軍40支、空軍39支、海軍陸戰(zhàn)隊13支，編制6187人。5月，美國賽博司令部完成向一級聯(lián)合作戰(zhàn)司令部的升級任務，實現(xiàn)了對整個賽博作戰(zhàn)力量建設和作戰(zhàn)行動的統(tǒng)一指揮與協(xié)調(diào)，有助于減少指揮層級，提升其在國防部的話語權(quán)。

持續(xù)研發(fā)賽博攻防技術與裝備。1月，DARPA啟動“大規(guī)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(shù)據(jù)，幫助安全人員鎖定那些采用高級黑客技術對企業(yè)網(wǎng)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(jié)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(tǒng)采購計劃，2019年至2021年的總預算達4580萬美元?！百惒┖侥浮笔且环N可以攜帶賽博攻防武器的標準化平臺，作戰(zhàn)人員可以利用其執(zhí)行攻防作戰(zhàn)、情報獲取、偵察監(jiān)視等任務。

量子信息技術不斷發(fā)展，推動計算、傳感、導航能力變革。1.“量子霸權(quán)”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(fā)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(fā)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(nèi)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(fā)出量子雷達樣機；11月，俄羅斯無線電技術與信息系統(tǒng)聯(lián)合企業(yè)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(fā)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(jié)合物體起點數(shù)據(jù)來計算所處的新位置。該設備完全獨立于基于衛(wèi)星的導航系統(tǒng)，不依賴任何外部信號即可實現(xiàn)導航功能。

智能技術融入輔助決策，支撐作戰(zhàn)指揮智能化發(fā)展。1月，美國空軍研究實驗室啟動“用于數(shù)字企業(yè)的多源利用助手”（MEADE）項目，旨在開發(fā)一種虛擬助手來幫助分析人員處理大量復雜情報數(shù)據(jù)。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(fā)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(shù)據(jù)中識別關鍵目標，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可供指揮官做出作戰(zhàn)決策的情報。

通信基礎技術不斷進步，通信系統(tǒng)裝備發(fā)展平穩(wěn)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(lián)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(xiàn)100吉比特/秒的數(shù)據(jù)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(wèi)星通信受限或不存在的地區(qū)實現(xiàn)通信和導航。

美歐繼續(xù)推進機載網(wǎng)絡技術及方案研發(fā)。DARPA“100Gbps射頻骨干網(wǎng)”項目取得重大突破，1月DARPA聯(lián)合諾·格公司在城市環(huán)境中（20千米范圍內(nèi)）操作、演示了速率為100吉比特/秒的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡解決方案——“天空網(wǎng)絡”（NFTS），可在飛機、衛(wèi)星、指揮中心和地面/海上部署的移動部隊之間實現(xiàn)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(tài)環(huán)境下的機載網(wǎng)絡建設作為重點。

定位導航授時技術推陳出新，為深空、室內(nèi)導航提供解決方案。1月，美國國家航空航天局（NASA）在空間環(huán)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(shù)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(fā)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(zhí)行任務，在城市戶外和室內(nèi)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(fā)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(jié)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(fā)中心（TARDEC）支持下，還在開發(fā)視覺綜合空間評估器（VISE），這種導航系統(tǒng)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(zhàn)檢驗電子戰(zhàn)性能能力，電子戰(zhàn)快速走向智能化。俄羅斯和美英法等國紛紛在敘利亞戰(zhàn)場上，借助實戰(zhàn)充分驗證了其電子戰(zhàn)技術與裝備的性能實力。1月，俄羅斯在敘利亞境內(nèi)使用電子戰(zhàn)手段成功抵御了大規(guī)模無人機襲擊；4月，在美英法三國聯(lián)軍對敘利亞發(fā)動的空襲中，美方在戰(zhàn)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(xiàn)代作戰(zhàn)中的新常態(tài)；電子干擾和欺騙結(jié)合火力打擊和心理戰(zhàn)，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(xù)成為電子戰(zhàn)發(fā)展的重點內(nèi)容。

美軍著手將認知電子戰(zhàn)技術集成至作戰(zhàn)平臺，電子戰(zhàn)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(zhàn)技術用于F/A-18“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機，通過機器學習算法實現(xiàn)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(zhàn)飛機開發(fā)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(jié)挑戰(zhàn)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(jié)的挑戰(zhàn)、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(guī)模系統(tǒng)集成的新材料和新架構(gòu)；二是探索現(xiàn)代片上系統(tǒng)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(gòu)的開發(fā)?！半娮訌团d”計劃是美國于2017年6月推出的，旨在推動材料、設計、架構(gòu)三大支柱領域的創(chuàng)新，應對摩爾定律終結(jié)挑戰(zhàn)，以期繼續(xù)保持美國在該領域的領先優(yōu)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(fā)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(zhì)結(jié)構(gòu)，耐久性提升4個數(shù)量級，創(chuàng)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(tài)隨機存儲器、動態(tài)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(shù)據(jù)、云計算、模擬仿真等領域的大規(guī)模應用。3月，美國水星系統(tǒng)公司開發(fā)出可用于精導武器的微型數(shù)字射頻存儲器。該存儲器采用三維垂直堆疊架構(gòu)，器件尺寸僅為傳統(tǒng)數(shù)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(zhàn)場環(huán)境中的作戰(zhàn)效能。

美國成功實現(xiàn)砷化鎵基銦砷銻薄膜制備。2月，美國石溪大學利用異質(zhì)層狀結(jié)構(gòu)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(shù)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(xiàn)銦砷銻薄膜的大規(guī)模、高質(zhì)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(fā)展。

隨著各國相關戰(zhàn)略政策的落實，賽博空間作戰(zhàn)、電子戰(zhàn)、電子頻譜戰(zhàn)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(fā)展及應用，國外軍事電子科技與工業(yè)將繼續(xù)保持快速發(fā)展態(tài)勢，并將成為其他領域裝備與技術發(fā)展的“倍增器”。