2018年国外电子科技与工业发展综述

宋 潇 李 硕 文

鉴于军事电子装备在现代化战争中的重要性日益提升，近年来，军事电子科技与工业发展备受各国关注。2018年，国外军事电子科技与工业总体延续了2017年的快速发展态势。战略与政策环境方面，国外高度重视赛博空间领域和量子信息前沿技术发展，发布多份战略与规划文件，顶层谋划并投资支持相关领域发展。技术与装备发展方面，在相关战略与政策引导下，2018年国外赛博空间作战力量建设步伐加快，启动多项赛博技术与装备研发项目和采购计划；量子信息技术发展迅速，在传感和导航领域的应用取得突破性进展；指挥控制、通信、导航、电子战等传统军事电子装备与技术领域发展较为平稳，部分领域的智能化特色进一步凸显；微电子、光电子等基础电子元器件产品与技术取得多项重要进展。

国外电子工业发展战略规划

美日顶层谋划赛博空间发展，明确国家层面和各政府机构层面的战略目标与实现措施。美日发布国家顶层赛博战略，提出国家顶层战略目标和实现措施。2018年9月，美国发布《美国国家赛博战略》，概述了美国赛博安全的四项支柱、十项目标、四十二项优先行动。这是特朗普上任后的首份国家赛博战略，强调塑造美国在赛博空间领域的全球领导地位，反映出特朗普政府更加强硬的治网特点。7月，日本内阁审议通过了2018版《赛博安全战略》，提出了日本赛博安全战略三大目标及具体实现措施。这是日本根据《赛博安全基本法》制定的第二版战略，2013年以来制定的第三版战略，强调日本要提升应对“影响国民生活的大规模赛博攻击”的能力，以及要与民间企业合作开展“积极的赛博防御”。

美国多个政府机构及赛博司令部发布赛博战略或规划，明确各自范围内的战略目标和实现途径。2018年，美国赛博司令部、国土安全部、能源部、国防部先后发布《美国赛博司令部愿景：实现和保持赛博空间优势》《国土安全部赛博安全战略》《能源部赛博安全多年期规划》《2018年国防部赛博战略(摘要)》等战略规划文件，明确了各自范围内的战略目标和实现途径。

赛博司令部提出了“实现及保持赛博空间域优势，影响对手行为，为联合力量提供战略和作战优势，捍卫和加强国家利益”的总愿景，是新形势下赛博司令部的战略宣言与行动路线图。国土安全部提出了“到2023年，国土安全部将通过提高政府网络和关键基础设施安全性与弹性、减少非法赛博活动、改善对赛博事件的响应、培育更加安全和可靠的赛博生态系统等多种手段，努力提升国家赛博安全风险管理水平”的战略愿景，为未来五年国土安全部赛博安全职责的履行提供了框架。能源部多年期规划，旨在增强能源系统抵御赛博风险的能力，降低赛博攻击事件给美国能源系统带来的威胁。国防部赛博战略摘要，明确了国防部在赛博空间的五大目标及实现途径，将指导国防部建设“慑战并举”的赛博能力。

美欧顶层谋划量子信息科学发展，多措并举推动技术进步。美国推出战略计划，采取多种措施推动量子信息科学发展。2018年9月，美国众议院通过《国家量子倡议法案》，提出未来5年投资12.75亿美元推进“国家量子倡议”计划，并从标准制定、资金投入、机构设置等方面采取5项举措，推动量子信息科学基础研究、技术应用和人才培养，加速量子信息科学技术发展与应用。同月，美国国家科学技术委员会发布《量子信息科学国家战略概述》，指出了美国量子信息科学未来发展方向，以及美国量子信息科学发展面临的挑战，并建议从量子研究方法、人才储备、量子产业、基础设施、国际合作等角度采取相关措施，推进美国量子信息科学发展。

欧盟启动“量子技术旗舰”计划，推动欧盟相关技术发展并建立产业优势。3月，欧盟委员会启动总额10亿欧元、为期10年的“量子技术旗舰”计划。该计划旨在汇集欧盟及其成员国的优势，推动量子通信、量子模拟、量子传感和量子计算等领域的技术发展，确立欧洲在量子技术和产业方面的领先优势。

德英政府机构增加项目投资，助力量子技术研发。2018年9月，德国政府投入6.5亿欧元，用于“量子技术——从基础到市场”项目，扩展量子技术研究领域，为新应用创造研究网络。该项目研究周期为2018年～2022年，并可能延长至2028年。9月，英国宣布未来5年为“国家量子技术”项目投入8000万英镑，投资将用于支持传感器和测量中心、量子增强成像中心、网络量子信息技术中心、量子通信技术中心在2018年～2023年间的量子技术研发和应用。

国外电子技术与装备重要进展

赛博空间能力建设受到高度重视，驱动作战力量、技术与装备快速发展。加快赛博空间作战力量建设。5月，美军133支赛博任务部队具备全面作战能力，包括陆军41支、海军40支、空军39支、海军陆战队13支，编制6187人。5月，美国赛博司令部完成向一级联合作战司令部的升级任务，实现了对整个赛博作战力量建设和作战行动的统一指挥与协调，有助于减少指挥层级，提升其在国防部的话语权。

持续研发赛博攻防技术与装备。1月，DARPA启动“大规模赛博狩猎”项目，旨在利用计算机自动化、先进算法等实时跟踪大量数据，帮助安全人员锁定那些采用高级黑客技术对企业网络实施的攻击。4月，DARPA启动“人机探索赛博安全”项目，旨在通过将自动化软件分析与人类洞察力相结合的方式来提升软件漏洞检测能力。8月，美国国防部公布了“赛博航母”赛博武器系统采购计划，2019年至2021年的总预算达4580万美元。“赛博航母”是一种可以携带赛博攻防武器的标准化平台，作战人员可以利用其执行攻防作战、情报获取、侦察监视等任务。

量子信息技术不断发展，推动计算、传感、导航能力变革。1.“量子霸权”争夺依然激烈。1月，英特尔公司展示了49量子位的超导量子芯片；3月，谷歌公司发布了72量子位的量子处理器“狐尾松”；3月，Rigetti公司公布了可用于云访问的19量子比特芯片。

量子雷达研究取得多项进展。4月，加拿大沃特卢大学研究人员宣布开发量子雷达技术，可穿透强背景噪声将包括隐身飞机和导弹在内的目标以极高的精度识别出来；9月，英国约克大学研究人员在第15届欧洲雷达会议上宣布开发出量子雷达样机；11月，俄罗斯无线电技术与信息系统联合企业对采用量子无线电技术的试验雷达进行测试，成功完成探测与跟踪空中目标的任务。

量子导航取得突破。11月，英国帝国理工大学在国防部支持下研发出世界首款量子导航设备，通过量子加速计测量物体速度随时间的变化，结合物体起点数据来计算所处的新位置。该设备完全独立于基于卫星的导航系统，不依赖任何外部信号即可实现导航功能。

智能技术融入辅助决策，支撑作战指挥智能化发展。1月，美国空军研究实验室启动“用于数字企业的多源利用助手”（MEADE）项目，旨在开发一种虚拟助手来帮助分析人员处理大量复杂情报数据。该虚拟助手不仅能基于已有信息源回答基于事实的问题，还能以对话形式为分析人员提供信息；5月，美国国防部Maven人工智能项目启动满1年，所开发的算法已在中东及非洲多地投入使用，从“扫描鹰”“死神”无人机搜集的海量数据中识别关键目标，将原始数据转化为可供指挥官做出作战决策的情报。

通信基础技术不断进步，通信系统装备发展平稳推进。各国不断通过实验测试、验证通信基础技术成果。太赫兹通信方面，泰克公司联合法国“电子、微电子及纳米技术研究院”（IEMN）演示了通过单载波无线链路实现100吉比特/秒的数据传输速率；量子无线电技术方面，美国国家标准与技术研究院（NIST）研制一种量子磁通信电台，可在无线电和卫星通信受限或不存在的地区实现通信和导航。

美欧继续推进机载网络技术及方案研发。DARPA“100Gbps射频骨干网”项目取得重大突破，1月DARPA联合诺·格公司在城市环境中（20千米范围内）操作、演示了速率为100吉比特/秒的数据链路，6月开始的飞行测试中，又演示了速率100吉比特/秒、通信距离达100千米的空地链路；7月，空客公司推出安全的空中军事通信网络解决方案——“天空网络”（NFTS），可在飞机、卫星、指挥中心和地面/海上部署的移动部队之间实现互操作；9月，美国空军研究实验室（AFRL）信息研究所公布近期通信研究课题，从中可以看出美国空军仍将高动态环境下的机载网络建设作为重点。

定位导航授时技术推陈出新，为深空、室内导航提供解决方案。1月，美国国家航空航天局（NASA）在空间环境中成功开展了“空间站X射线授时及导航技术探测器”（SEXTANT）项目演示，验证了可使用毫秒脉冲星精确确定以每小时数千公里速度运动的物体位置。7月，DARPA“快速轻量自主”（FLA）项目成功完成第二阶段飞行测试，项目开发的视觉辅助导航技术可使小型无人机在不依赖GPS导航以及外部操作员或传感器通信的情况下自主执行任务，在城市户外和室内自主飞行场景下都取得了重要进展。此外，美国陆军航空导弹研发工程中心（AMRDEC）和雷多斯公司（Leidos）公司在MQ-1C“灰鹰”无人机上对基于视觉的导航技术（VBN）进行了飞行测试，结果表明视觉导航生成的位置测量是精确的，具有极高的置信度。雷多斯公司（Leidos）在美国陆军坦克自动化研发中心（TARDEC）支持下，还在开发视觉综合空间评估器（VISE），这种导航系统能够充分利用可用信息源，在GPS拒止条件下，为地面平台提供高精度的位置信息。

实战检验电子战性能能力，电子战快速走向智能化。俄罗斯和美英法等国纷纷在叙利亚战场上，借助实战充分验证了其电子战技术与装备的性能实力。1月，俄罗斯在叙利亚境内使用电子战手段成功抵御了大规模无人机袭击；4月，在美英法三国联军对叙利亚发动的空袭中，美方在战前实施了周密的电子侦察，在空袭过程中具备全面的对敌防空压制能力。从叙利亚冲突中可以看出，导航对抗已成为现代作战中的新常态；电子干扰和欺骗结合火力打击和心理战，实施手段更灵活和隐蔽；围绕巡航导弹打击的电子攻防将继续成为电子战发展的重点内容。

美军着手将认知电子战技术集成至作战平台，电子战技术加速走向智能化。4月，美国海军航空司令部与雷多斯公司签订合同，选定该公司研制的新型电子战技术用于F/A-18“超级大黄蜂”战斗机，通过机器学习算法实现对未知雷达的实时探测与干扰。5月，美国海军授予诺·格公司合同，为EA-18G“咆哮者”电子战飞机开发机器学习算法以快速识别并干扰敌方的雷达信号。

新概念、新材料、新原理频出，电子基础技术取得多项重要进展。新型材料技术与电路集成方案成为应对摩尔定律终结挑战的关键。7月，美国“电子复兴”计划召开首次年度峰会，讨论了下一代人工智能硬件、如何应对摩尔定律即将终结的挑战、新型材料与电路集成方法等议题，公布了该计划首批启动的六个项目及其研究团队，分三个方向开展研究，一是研究可用于大规模系统集成的新材料和新架构；二是探索现代片上系统设计复杂性和成本障碍问题的解决方案；三是探索灵活性计算架构的开发。“电子复兴”计划是美国于2017年6月推出的，旨在推动材料、设计、架构三大支柱领域的创新，应对摩尔定律终结挑战，以期继续保持美国在该领域的领先优势和引领地位。

下一代存储技术取得多项新进展。2月，美国耶鲁大学与IBM华生研究中心合作开发出新型相变存储器单元。该存储器单元首次采用封闭式相变介质结构，耐久性提升4个数量级，创造了相变存储器耐久性新纪录，有望加速相变存储器取代静态随机存储器、动态随机存储器、闪存等当前主流存储器的进程，推动相变存储器在大数据、云计算、模拟仿真等领域的大规模应用。3月，美国水星系统公司开发出可用于精导武器的微型数字射频存储器。该存储器采用三维垂直堆叠架构，器件尺寸仅为传统数字射频存储器的四分之一，可集成到精确制导武器中，赋予武器有源电子干扰能力，提高精确制导武器在复杂战场环境中的作战效能。

美国成功实现砷化镓基铟砷锑薄膜制备。2月，美国石溪大学利用异质层状结构设计，克服了晶格失配难题，在砷化镓衬底上外延生长出响应波长8～12微米、少数载流子寿命185纳秒的铟砷锑薄膜，为研制高性能、低成本长波红外探测器开辟新的技术途径。以砷化镓为衬底有望实现铟砷锑薄膜的大规模、高质量、低成本制备，促进其在高灵敏度、大面阵、低成本长波红外探测器中的应用，推动导弹预警、空间遥感、情报侦察、精确制导、夜视观瞄等装备发展。

随着各国相关战略政策的落实，赛博空间作战、电子战、电子频谱战等相关概念的进一步完善，以及人工智能、量子信息等前沿技术的发展及应用，国外军事电子科技与工业将继续保持快速发展态势，并将成为其他领域装备与技术发展的“倍增器”。