2023年度世界网信前沿技术领域十大进展

    2023年，大国博弈日趋加剧，局部动荡冲突频发不息，国际局势不稳定因素持续加大，全球供应链体系加速重构，世界进入新的动荡变革期。新形势下，以美国为首的世界军事强国注重整合联盟势力，打造战略威慑圈，确保持久军事竞争优势；聚焦软件、数据、云、智能、量子等基础能力方面进行战略布局，加快推动新域新质作战力量建设，不断加强对网络空间的主导权和控制权，多域信息系统装备技术持续取得进展。
 中国电科战略情报团队梳理总结了世界军事电子领域整体，以及指挥控制、情报侦察、预警探测、通信网络、定位导航授时、网络安全、电子对抗、电子基础、网信前沿技术等9个重点领域年度十大进展，本篇为该系列第10篇。
    01 量子科学领域取得多项突破性进展

ONISQ项目资助的哈佛大学可重构量子计算架构实验装置俯视图
    量子计算方向：12月，DARPA宣布“中等规模量子器件噪声优化”项目团队研发出世界首个具有逻辑量子比特的量子电路；IBM推出拥有133个固定频率量子位的“苍鹭”低温冷却量子计算芯片，并基于该芯片，采用模块化系统搭建方法推出首台拥有多个量子计算芯片的量子计算系统。量子网络方向：3月，美国量子网络安全公司QuSecure宣布实现经由卫星、可抵御量子计算攻击的端到端加密通信，这是美国首次采用后量子密码技术保护卫星数据通信；6月，DARPA启动量子增强网络项目，专注于通过量子技术增强经典通信网络的安全能力，以实现量子网络的安全性和隐蔽性并保持经典网络的普适性。量子导航方向：6月，美国科罗拉多大学团队宣布将人工智能与量子传感器相结合，成功研制出世界首型基于软件配置的高性能导航系统，进一步证明量子导航技术作为高精度卫星导航可替代技术和方案的巨大潜力；9月，美国防创新部门宣布“量子传感计划”团队取得重要突破，成功研制出全集成高性能原子陀螺仪原型系统，可实现更高的灵敏度和精度。量子科学领域是美国防部重点关注的14个关键技术领域之一，2023年度多项进展极大推动了该领域发展，以量子导航为代表的量子应用曙光初现。
    02 世界主要强国强化人工智能顶层设计

美国防部《数据、分析与人工智能采用战略》封面
    3月，英国发布《支持创新的人工智能监管方式》，提出需对人工智能应用方式采取适当的监督措施。5月，美国白宫发布2023更新版《国家人工智能研发战略计划》，新增了强调国际合作等内容。8月，德国发布《人工智能行动计划2023》，设定实现“欧洲智造”愿景，以推动德国在人工智能领域的领先地位。10月，美总统拜登签署《关于安全、可靠和可信赖的人工智能》的行政命令，提出建立人工智能安全新标准、保护公民隐私等八项行动。11月，美国防部发布《数据、分析与人工智能采用战略》，提出改进基础数据管理、增强国防部的业务分析和联合作战能力、建设可互操作的联合基础设施等6大战略目标。12月，欧洲议会、欧盟成员国和欧盟委员会三方就7月欧洲议会表决通过的《人工智能法案》达成协议，该法案将是全球首部人工智能领域的全面监管法规。
    03 美在太赫兹技术研发应用方面取得突破

美空军太赫兹机间通信试验装置
    4月，美空军研究实验室宣布与诺斯罗普·格鲁曼等公司合作，在纽约州罗马市首次成功完成300GHz太赫兹频段（频段范围为100GHz至10000GHz）的机间通信测试。目前几乎所有的商业和国防射频系统均使用低于100GHz频段创建的机载和卫星通信链路，此次飞行试验打破了太赫兹仅能在地面完成短距通信的论断，表明美军相关技术研发已取得重要突破。9月，美空军发布超宽带无线电通信项目，寻求与业界合作，希望能以太赫兹频率进行通信，并且可根据环境情况自适应形成波形，动态调整载波频率、输出功率和数据速率，最高支持宽带扩展到10G水平，数据速率达到1Mbps至1Gbps。11月，美空军研究试验室与是德科技公司签署合作协议，利用该公司的试验台评估亚太赫兹频率通信的完整器件特性和测量概念，开发0.3太赫兹以上的频段以满足军方高速通信能力的需求。上述项目将有效推进美军太赫兹和亚太赫兹无线技术发展和未来军事应用。
    04 生成式人工智能国防应用成为探索热点

美国防部成立生成式人工智能和大型语言模型“利马”工作组
    5月，美总统科学技术顾问委员会成立生成式人工智能工作组，以探索安全应用生成式人工智能技术的挑战、机遇和途径。7月，美国防信息系统局将生成式人工智能列入2023财年技术观察清单，视其为未来一段时期内最具颠覆性的一项技术。同月，美国防部首席数字与人工智能官办公室将5种生成式人工智能模型应用于第6次“全球信息优势实验”，以验证其改善“联盟联合全域指挥控制”工作流程的可行性。8月，美国防部成立生成式人工智能和大语言模型“利马”工作组，推动国防部生成式人工智能技术的评估与应用。11月，美国防部发布临时指南，建议国防及军事领域所有部门采用生成式人工智能技术，并关注其存在的风险问题。2023年以来，美多项举措推动生成式人工智能的国防应用探索，有望在各个环节带来智能化变革，赋能武器装备并影响未来战争进程。
    05 美发布《国家频谱战略》优化频谱管理

美《国家频谱战略》文件封面
    11月，美白宫发布《国家频谱战略》。该战略是依照总统备忘录《实现美国频谱政策现代化和制定国家频谱战略》要求，由美国商务部下属的国家电信和信息管理局编制的首部频谱战略，意在通过重新评估调配国家频谱资源、制定长期协作规划、加强新技术开发应用、普及频谱知识等举措，为美频谱技术前沿创新、频谱竞争与安全等绘制发展蓝图，为当前及未来推进频谱政策现代化和频谱高效利用提供指引，进而谋求其全球频谱主导地位。战略明确提出确保美国全球频谱领导地位的4大重点工作及12项关键实施举措，将助力美更好地适应不断变化的电磁环境，实现更高效利用频谱资源的目标，同时在全球电磁频谱竞争中保持领先地位。
    06 先进计算领域取得多项突破且应用加速

DARPA JUMP 2.0项目示意图
    分布式计算方向：1月，DARPA与半导体研究公司及行业和学术机构共同启动“实现微电子革命”JUMP 2.0项目，将“分布式计算系统与架构”作为其5大“系统”类主题之一，设立下一代分布式计算机系统的可演化计算中心，在分布式、低能耗的通用计算方面取得突破性进展。超算方向：6月，“极光”超算系统在美国橡树岭国家实验室完成安装，运算速度高达200亿亿次每秒；10月，俄罗斯宣布到2030年将建造10台高性能超级计算机，扩展俄罗斯的算力边界。量子计算方向：7月，谷歌公司宣称其具有70量子比特的Sycamore量子计算系统在6秒内完成的计算量，需要美国目前最强的“前沿”超算系统需花费47年，该量子计算系统将有助于美国正式实现量子霸权。云计算方向：8月，美国防信息系统局表示，其已授出13份与“联合作战云能力”计划相关的云任务合同，正加速推进美军云能力部署。
    07 美军启动“复制者”计划推动无人作战系统构建

美军“复制者”计划拟开发的无人机系统
    8月，美国防部宣布启动“复制者”计划，旨在利用大数据、人工智能和云计算等颠覆性技术，推动“全域低成本无人”作战系统研发列装，通过打造全新的无人作战体系，抵消对手的常规力量规模优势。该计划预计在未来18至24个月内，部署数千个“全域低成本自主”无人系统，这些无人系统涵盖陆海空天等领域，具备小型化、智能化、集群化、低成本等优点。该计划基于俄乌冲突期间无人系统运用经验提出，由希克斯办公室下属“创新指导小组”负责统筹落实，并由国防创新工作组和国防部首席数字与人工智能官办公室提供跨部门协调和数据分析支持。该计划的执行将显著提升美军的体系对抗能力，增强其对对手的军事威慑效能。
    08 光谱合束技术成为美高能激光武器发展首选方向

洛·马公司为美国防部设计的500kW级激光武器概念效果图
    4月，美陆军在2024财年预算中申请了价值800万美元的新项目，以开发反巡航导弹的先进光束控制组件，扩大高能激光武器的杀伤范围，实现远程摧毁敌巡航导弹的能力。6月，美陆军与洛·马公司签订合同，开发300kW间接火力防护-高能激光武器样机，该公司将交付4台完整激光武器系统，并集成至陆军平台。7月，美国防部授予洛·马公司“高能激光扩展计划”第二阶段合同，用于将300kW激光武器升级至500kW，改善激光光束质量，优化连续波高能激光源的尺寸、重量和功率（SWaP），对500kW激光武器进行战术配置，以光束组合架构来支持军用平台，并采用国防部模块化开放系统标准来确保系统的互操作性和多任务集成。2023年，美在《2023国家国防战略》将定向能武器列为其重点发展的14个关键技术领域之一，并全面提速对300kW/500kW大功率激光武器的开发工作，将推动其具备远程摧毁对手巡航导弹和拦截毁伤来袭弹道导弹的能力。
    09 美军Maven项目取得重要进展并正寻求利用大模型技术

美国防部持续推动人工智能能力生成
    1月，美国家地理空间情报局接管Maven项目主体并启动地理空间情报相关应用研究，该机构的主要职责是提高Maven项目涉及的人工智能和机器学习算法的质量，从而提高其检测图像中目标的能力。5月，国家地理空间情报局表示，自其接管以来，Maven项目在提高地理定位准确性、目标检测和自动化工作流程等方面取得了重要进展。11月，美国家地理空间情报局发布信息征集公告，寻求大型语言模型、数据标签解决方案，旨在通过生成人工智能和大型语言模型快速对图像进行分类以检测目标并创建真实操作图像的算法，以加快信息处理和决策的速度。Maven项目是美军为快速、准确处理从无人系统中获取的图像、全动态视频，提升战场态势监测能力并快速反应决策的重要项目，从项目年度进展看，其当前极为重视大数据信息与地理空间情报的协同应用，致力于提升大数据处理在地理定位准确性、目标检测和工作流程自动化领域的应用水平。
    10 以色列将基于大肠杆菌的新型生物传感器用于排雷工作

使用大肠杆菌作为生物传感器探测地雷示意图
    11月，据美国国家防务杂志网站报道，以色列科学家正在开发、测试基于大肠杆菌的新型探雷生物传感器，预计2024年投入使用。该型传感器有效应用了合成生物学的知识和实践经验，其工作原理是大肠杆菌能够与地雷内炸药的蒸汽结合生成萤光蛋白，标识出地雷位置。试验期间，以色列科学家将携带大肠杆菌传感器的海藻盐制珠洒入雷区，当传感器感知到地雷炸药的蒸汽后，二者结合生成荧光蛋白，产生旗状荧光，向工程人员提供地雷位置信息；制珠内含有特殊成分，能在大肠杆菌传感器发挥作用后迅速死亡，避免污染环境。该传感器开创了一种“以毒攻毒”的合成生物学知识的排雷方法，有效利用了大肠杆菌的特殊成分与地雷环境化学气体的特殊反应确定地雷的可能位置，并采取特殊措施规避其成为病原体的可能，实现了物尽其用。未来可用于世界上难以完成扫雷的区域，避免更多无辜的平民和动物受害。