段寶巖

電子信息技術(shù)通常指的是研究信息獲取、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示等功能，以及電子裝備與信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用和集成等技術(shù)的一門學(xué)科。作為出現(xiàn)于近現(xiàn)代的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，電子信息技術(shù)極大地改變了人類生活與社會(huì)發(fā)展。進(jìn)入當(dāng)代，電子信息技術(shù)更成為發(fā)展最迅猛、滲透力最強(qiáng)的一門科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)成為評(píng)判一個(gè)國家綜合國力和發(fā)展水平的關(guān)鍵準(zhǔn)則之一。

一.科技革命的歷程

在不同時(shí)期，推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步、影響人們對(duì)世界看法的力量各不相同。中世紀(jì)主要依靠宗教的力量，啟蒙時(shí)代則依靠人類理性的覺醒，19、20世紀(jì)主要是民族主義，而推動(dòng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的力量主要是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

（1）三次科技革命

回顧電子信息技術(shù)的發(fā)展歷史，需要從科技革命說起。從科學(xué)技術(shù)及其與生產(chǎn)力發(fā)展、科技與社會(huì)發(fā)展的相互關(guān)系來看，人類社會(huì)迄今共經(jīng)歷了三次科技革命，與此對(duì)應(yīng)三次工業(yè)革命。

第一次科技革命可以從16世紀(jì)哥白尼發(fā)表《天體運(yùn)行論》說起，之后伽利略、開普勒、牛頓，胡克、惠更斯、法拉第、麥克斯韋，笛卡爾、萊布尼茨，伏特、卡洛、邁爾、赫姆霍茲，道爾頓、阿伏伽德羅、門捷列夫，林奈、施萊登、施旺、達(dá)爾文等科學(xué)家，分別在天文學(xué)、電學(xué)、數(shù)學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等不同領(lǐng)域，貢獻(xiàn)出了自己杰出的智慧。正是依賴于這些新的世界觀和方法論，最終開創(chuàng)了以機(jī)器代替手工勞動(dòng)的工業(yè)社會(huì)時(shí)代，促進(jìn)并形成了煤炭、冶金、機(jī)器制造、交通運(yùn)輸?shù)痊F(xiàn)代化工業(yè)部門的興起與發(fā)展，推動(dòng)了人類社會(huì)的第一次工業(yè)革命。這一次科技革命，把人類從手工勞動(dòng)中解放出來，使人類在不到一百年的時(shí)間里，創(chuàng)造了比之前幾千年還要多的物質(zhì)財(cái)富。

第二次科技革命起始于1821年邁克爾·法拉第發(fā)明電動(dòng)機(jī)，隨后莫斯、諾貝爾、格羅姆、貝爾、愛迪生、卡爾·奔馳、萊特兄弟等偉大的科學(xué)家與工程師們，為人類揭示了微觀粒子、宏觀宇宙以及生命本質(zhì)等現(xiàn)象。這一時(shí)期的科學(xué)革命，其技術(shù)基礎(chǔ)主要是電磁力學(xué)理論及其電力技術(shù)，主要標(biāo)志是電力和內(nèi)燃機(jī)得到廣泛應(yīng)用，最終結(jié)果是把人類從工業(yè)社會(huì)帶入了電氣化時(shí)代，形成了以重工業(yè)、新興工業(yè)和化學(xué)工業(yè)為主導(dǎo)的新的工業(yè)體系，相繼出現(xiàn)了汽車、化工、新型冶煉等一系列工業(yè)部門。此次科學(xué)技術(shù)革命，又一次推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，在以后的一百年中，全世界的工業(yè)總產(chǎn)值增長了20倍。

開普勒（左）、牛頓（中）、哥白尼（右）。

第三次科技革命則應(yīng)從20世紀(jì)40年代第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的問世說起。這之后，原子能技術(shù)、人造衛(wèi)星技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS定位系統(tǒng)等新興技術(shù)的出現(xiàn)，使人類一下子從電氣化時(shí)代邁入了數(shù)字化信息時(shí)代，人類社會(huì)的勞動(dòng)生產(chǎn)方式提高到自動(dòng)化、現(xiàn)代化水平，人腦得到極大解放。尤其是隨著微電子技術(shù)、光纖、生物工程、新材料、新能源、空間技術(shù)、海洋技術(shù)等新技術(shù)群的產(chǎn)生與發(fā)展，人類社會(huì)最終進(jìn)入了一個(gè)全新的，以電子技術(shù)為主要內(nèi)容的信息化時(shí)代。

回顧人類社會(huì)的三次科技革命，它們分別以機(jī)械化、電氣化和信息化為主要標(biāo)志。其中，前兩次科技革命主要是材料、能源方面的革命，在生產(chǎn)過程中消耗掉了大量的不可再生性能源和資源，而第三次科技工業(yè)則是一次信息的革命，它憑借知識(shí)和信息的力量，減少了能源和物質(zhì)的消耗，并生產(chǎn)出符合人類需要的各種材料。今天，我們正在迎來以智能化為標(biāo)志的第四次科技革命。

（2）德國“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”戰(zhàn)略

德國是一個(gè)傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國，擁有高效率的創(chuàng)新體系，但在信息化浪潮下卻面臨著巨大挑戰(zhàn)。一方面，由于美國等發(fā)達(dá)國家的“再工業(yè)化”帶來的刺激，德國制造優(yōu)勢(shì)越來越不顯著；另一方面，以中國為首的新興國家的崛起，一定程度上威脅到了德國在國際制造業(yè)市場上的地位。

就是在這樣的背景下，2013年，德國正式發(fā)布實(shí)施了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。所謂“工業(yè)4.0”，即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次科技革命，該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)——信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型?？梢哉f，工業(yè)4.0的提出，并不完全是德國制造業(yè)領(lǐng)先的體現(xiàn)，也是被競爭對(duì)手逼出來的應(yīng)對(duì)計(jì)劃。

2013年，德國正式發(fā)布實(shí)施了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。

“工業(yè)4.0”主要有三大主題：一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等；三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

同年，我國啟動(dòng)了制造強(qiáng)國戰(zhàn)略重大咨詢項(xiàng)目，提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略?！爸袊圃?025”是中國版的“工業(yè)4.0”。當(dāng)前，全世界國家制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀是：美國處于第一方陣，德、日位于第二方陣，中、英、法、韓等在第三方陣?！爸袊圃?025”堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本的發(fā)展方針，確定了我國制造業(yè)的奮斗目標(biāo)：2025年左右進(jìn)入第二方陣，邁入制造業(yè)強(qiáng)國行列；2035年進(jìn)入第二方陣前列，成為名符其實(shí)的制造強(qiáng)國；2050年左右力爭進(jìn)入第一方陣，成為具有全球引領(lǐng)的制造強(qiáng)國。

二.電子技術(shù)的發(fā)展

電子技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛的一個(gè)學(xué)科，代表性技術(shù)包括微電子技術(shù)、超級(jí)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)終端、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、3D打印、機(jī)器人技術(shù)等，它是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。近幾十年來，伴隨著萬維網(wǎng)、數(shù)字電視、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算，以及3G、4G乃至5G通信等技術(shù)的相繼出現(xiàn)，電子技術(shù)又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，正朝著后摩爾時(shí)代、云計(jì)算時(shí)代、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代邁進(jìn)。

考慮到電子信息技術(shù)涉及的面很寬，很難在這一篇幅有限的文章中全面論述。因此，下面主要就微電子、超級(jí)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)終端、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、3D打印、機(jī)器人與天線裝備等幾個(gè)方面加以討論。不妥之處，敬請(qǐng)指正。

（1）微電子技術(shù)

2013年，“中國制造2025”戰(zhàn)略。

自1947年第一個(gè)晶體管問世以來，建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的微電子技術(shù)對(duì)現(xiàn)代人類生活的影響極大。在微電子技術(shù)領(lǐng)域，有兩個(gè)著名的定律：一是摩爾定律，指的是微處理器的處理能力大約每18個(gè)月會(huì)翻一番；二是貝爾定律，即在計(jì)算能力不變的情況下，微處理器的價(jià)格和體積每18個(gè)月會(huì)減少一半。這兩個(gè)定律不是自然規(guī)律，但卻推動(dòng)著微電子技術(shù)不斷向前發(fā)展。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1982年以來，計(jì)算機(jī)中的CPU性能已經(jīng)提高了10000倍，內(nèi)存價(jià)格下降了45000倍，硬盤價(jià)格下降了360萬倍。

可以說，微電子技術(shù)的發(fā)展，反映了人們對(duì)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新的期望。直到今天，微電子技術(shù)依然處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)：每2年微處理器的頻率就會(huì)加倍；集成電路每18～24個(gè)月密度/速度就會(huì)加倍。與世界上微電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展相比，我國仍存于追趕階段，水平亟待加強(qiáng)。比如在芯片工藝上，英特爾公司已開始7-5nm的研究，韓國三星由20nm向15nm進(jìn)軍，臺(tái)灣的臺(tái)積電20nm芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而我們的“中國芯”40nm尚未量產(chǎn)。

微電子技術(shù)的快速發(fā)展，給很多領(lǐng)域都帶來了巨大而深刻的影響。如在軍事領(lǐng)域，一旦下一代射頻系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，由于其具有的小型、智能化特點(diǎn)，可以大大提升軍事裝備性能，滿足其在作戰(zhàn)時(shí)對(duì)任務(wù)靈活性、響應(yīng)時(shí)間等方面提出的苛刻要求。

未來，微電子技術(shù)將朝著芯片微型化、計(jì)算芯片化和語言數(shù)學(xué)化方向發(fā)展。此外，由于微觀尺度的量子技術(shù)、宏觀尺度的外太空探測(cè)等的實(shí)際需求，以及納米芯片、自旋電子等的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，SOC、SIP、SOP等封裝技術(shù)將成為微電子技術(shù)發(fā)展主流。

SOC即片上系統(tǒng)，它將所有必要的電子電路和某一系統(tǒng)的部分放入一塊集成電路，這一始于20世紀(jì)90年代中期的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各類嵌入式消費(fèi)電子產(chǎn)品中，被稱為“支撐網(wǎng)絡(luò)時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件”。

SIP即系統(tǒng)封裝，指的是在一個(gè)封裝中組合多種IC芯片和多種電子元器件，以實(shí)現(xiàn)與SOC同等的多種功能，它能夠兼容不同制造技術(shù)的IC芯片和無源元件，是一種多芯片堆疊的3D封裝內(nèi)系統(tǒng)集成技術(shù)，具有空間占用小、省走線、焊點(diǎn)少、帶寬寬、電性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。

SOP即封裝級(jí)系統(tǒng)，從傳統(tǒng)的分立組件互連，轉(zhuǎn)變?yōu)槔枚鄬颖∧ぴ头庋b技術(shù)，將微波與射頻前端、數(shù)字與模擬處理電路、存儲(chǔ)器、光器件與微米級(jí)薄膜形式的分立元件等多個(gè)功能模塊集成在一個(gè)封裝內(nèi)，是一種二次集成技術(shù)。該技術(shù)提出了一個(gè)新定律：隨著組件尺寸縮小，電路板幾乎消失，組件密度每1年會(huì)翻一番，SOP具有的系統(tǒng)功能以同樣幅度增長，在系統(tǒng)微型化方面的效果將遠(yuǎn)勝于摩爾定律。

（2）超級(jí)計(jì)算機(jī)

超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)國家科技水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、軍事威力的象征，目前世界上擁有設(shè)計(jì)制造超級(jí)計(jì)算機(jī)的國家，主要包括美、日、俄、英、法和中國。

1997年，英特爾設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)萬億（10G）次超級(jí)計(jì)算機(jī)（ASCI Red），該計(jì)算機(jī)占地2000平方英尺，使用了1萬顆奔騰Pro處理器，運(yùn)行時(shí)耗電500千瓦。2002-2004年，日本NEC公司的地球模擬器（earth simulator）連續(xù)獲世界TOP500的第一。2002年，DAPAR提出高效能的概念，不僅要提高計(jì)算機(jī)的性能，還要關(guān)注實(shí)用性，全壽命周期，這是第三代巨型機(jī)的概念。2007年，IBM研發(fā)出的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)藍(lán)色基因（Blue Gene/P），性能為1000TF，相當(dāng)于堆起來高1.5英里的筆記本電腦總和，Blue Gene/P是標(biāo)志著超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的一個(gè)重要里程碑。

當(dāng)前，我國巨型機(jī)發(fā)展處于國際先進(jìn)行列，銀河、曙光、天河等三大系列不斷沖擊國際領(lǐng)先水平。1983年的銀河系列，是中國第一臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)，每秒鐘能運(yùn)算200G次，標(biāo)志著中國進(jìn)入了世界研制巨型計(jì)算機(jī)的行列。2008年的曙光系列，殺入TOP500的前10位，總計(jì)30720個(gè)核，122.88TB內(nèi)存，峰值速度達(dá)每秒8萬億次。2010年的天河一號(hào)A，TOP500排名第一，總計(jì)186368個(gè)核，224TB內(nèi)存，峰值速度每秒4.7千萬億次，其中包含2048顆我國自主研發(fā)的飛騰FT-1000八核處理器。2013年天河二號(hào)繼續(xù)保持TOP500排名第一，總計(jì)2120000個(gè)核，1.4PB內(nèi)存，峰值速度每秒5.49億億次。

未來，超級(jí)計(jì)算機(jī)將繼續(xù)在天氣預(yù)報(bào)、基因分析、核工業(yè)、軍事、航天等高科技領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并逐漸與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)領(lǐng)域深度融合，而液冷技術(shù)、可視化技術(shù)、高密度產(chǎn)品將逐漸成為熱點(diǎn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)終端

2012年3月，蘋果時(shí)任首席執(zhí)行官（CEO）庫克在new iPad和Apple TV發(fā)布會(huì)上給“后PC”設(shè)備的定義：“在當(dāng)今世界，個(gè)人電腦已經(jīng)不是人們數(shù)字世界的核心，而僅僅是一款通往數(shù)字世界的設(shè)備。人們最常使用的設(shè)備應(yīng)該更為便攜、更為個(gè)性化，并且要比PC更易于使用?！?/p>

網(wǎng)絡(luò)終端指的是專用于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境下的終端設(shè)備，與PC相比，它通過網(wǎng)絡(luò)獲取資源，沒有硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)等存儲(chǔ)設(shè)備，應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)也都存放在服務(wù)器上。以智能手機(jī)為代表的網(wǎng)絡(luò)終端，是“后PC”時(shí)代典型的電子設(shè)備。目前，中國手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模已有5.57億，網(wǎng)民中利用手機(jī)上網(wǎng)人群比例高達(dá)85.8%，手機(jī)端即時(shí)通信使用率為91.2%。

一項(xiàng)針對(duì)智能手機(jī)性能的調(diào)查顯示，從處理器速度、標(biāo)準(zhǔn)RAM、儲(chǔ)存能力、顯示分辨率、外形尺寸和價(jià)格上看，當(dāng)前智能手機(jī)的能力相當(dāng)于8年前的PC的水平。越來越多的人開始使用智能手機(jī)瀏覽網(wǎng)頁、欣賞音樂、收發(fā)郵件，智能手機(jī)已經(jīng)成為PC時(shí)代的主角。

網(wǎng)絡(luò)終端還包括大量智能可穿戴設(shè)備，它們已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)、娛樂等行業(yè)領(lǐng)域，相關(guān)應(yīng)用越來越豐富，市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)HIS公司預(yù)計(jì)，全球可穿戴設(shè)備市場在2018年將達(dá)300億美元，而國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預(yù)計(jì)2018年全球智能可穿戴設(shè)備出貨量將達(dá)到1.119億部，年復(fù)合增長率達(dá)到78.4%。

2013年天河二號(hào)繼續(xù)保持TOP500排名第一，總計(jì)2120000個(gè)核，1.4PB內(nèi)存，峰值速度每秒5.49億億次。

（4）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基本上以每10年一個(gè)技術(shù)更替為單位向前發(fā)展著。從20世紀(jì)80年代以來，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了AMPS為代表的1G網(wǎng)絡(luò)，GSM為代表的2G網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000、WCDMA、TDSCDMA為代表的3G網(wǎng)絡(luò)，以及TD-LTE和FDD-LTE為代表的4G網(wǎng)絡(luò)，目前正朝著5G技術(shù)發(fā)展。

自2013年12月4日工業(yè)和信息化部頒發(fā)4G牌照以來，4G網(wǎng)絡(luò)能力快速形成，新業(yè)務(wù)不斷推出，產(chǎn)業(yè)鏈不斷加強(qiáng)，截止目前，我國4G網(wǎng)絡(luò)基本完成了300多個(gè)城市的覆蓋，4G基站建設(shè)超過50萬個(gè)。2015年2月15日，中國移動(dòng)宣布，4G用戶數(shù)量超過1億。當(dāng)前，正處在4G網(wǎng)絡(luò)走向普及的關(guān)鍵時(shí)期。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，主要集中在5G網(wǎng)絡(luò)上。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快10～100倍，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延從50ms縮短到1ms，能夠滿足1000億量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)連接。目前，中國華為、韓國三星，以及日本、歐盟等國家的通信企業(yè)，都把目光聚焦到了5G網(wǎng)絡(luò)，投入大量資金研發(fā)5G技術(shù)。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，主要集中在5G網(wǎng)絡(luò)上。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快10～100倍，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延從50ms縮短到1ms，能夠滿足1000億量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)連接。

機(jī)器人是電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，它是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。

5G網(wǎng)絡(luò)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其中，大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率的最重要技術(shù)手段之一，對(duì)滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求將起到重要的支撐作用；超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，可實(shí)現(xiàn)百倍量級(jí)的容量提升，是滿足5G千倍容量增長需求的最主要手段之一；新型多址技術(shù)通過發(fā)送信號(hào)的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備連接需求；全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源，可有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源的巨大需求；新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN、NFV和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網(wǎng)絡(luò)。

（5）3D打印

3D打印，也稱增材制造，是通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，采用材料逐層累加的方法，來制造實(shí)體零件的技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除（切削加工）技術(shù)，3D打印是一種“自下而上”材料累加的制造方法。目前，比較成熟的3D打印技術(shù)已經(jīng)有十幾種，包括立體光固化成型法、選擇性激光燒結(jié)、熔積成型、疊層法、三維打印等。

今天，3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到消費(fèi)電子產(chǎn)品、機(jī)動(dòng)車、飛行器、醫(yī)療口腔醫(yī)學(xué)、工業(yè)商用機(jī)器、學(xué)術(shù)研究、政府軍事、建筑等相關(guān)領(lǐng)域。比如英國南安普頓大學(xué)制造的SULSA無人駕駛飛機(jī)，除電力馬達(dá)外，機(jī)身其他部件幾乎都由3D繪畫技術(shù)設(shè)計(jì)制造而成，翼展約為1.98米，最高時(shí)速可達(dá)160公里，且滑翔時(shí)幾乎無噪音。

回顧3D打印的歷史，還可以繼續(xù)往前追溯。1979年，美國用3D打印制造出了飛機(jī)渦輪盤；1985年，在美國國防部主導(dǎo)下，他們開始秘密研究金屬材料3D打印技術(shù)，主要是鈦合金激光成形技術(shù)，1992年將其公之于眾；2002年，美國航空航天局（NASA）研制出3D打印機(jī)制造金屬零件；同年，美國將激光成形鈦合金零件裝上了戰(zhàn)機(jī)；2012年7月，美國太空網(wǎng)透露，美國航空航天局在測(cè)試新一代3D打印機(jī)，他們希望把這種打印機(jī)送到火星上。此外，歐洲航天局（ESA）2013年也宣布，他們將利用3D打印技術(shù)在月球上建立首個(gè)人類基地，實(shí)現(xiàn)就地取材，打印成建筑，這一基地有望在40年內(nèi)投入使用。

當(dāng)前，全世界都在關(guān)注3D打印技術(shù)，但核心技術(shù)全部掌握在發(fā)達(dá)國家手中，僅從打印設(shè)備的數(shù)量來看，目前排在前三位的是美國、日本和德國。未來，3D打印技術(shù)將持續(xù)得到發(fā)展，并朝著4D、5D方向邁進(jìn)。所謂4D打印，即在3D打印過程中采用智能材料，被打印物體可以隨著環(huán)境的變化而在形態(tài)上發(fā)生改變，而5D打印指的是細(xì)胞打印，醫(yī)學(xué)上需要的活體、器官，可以通過打印的方式，通過生長因子、干細(xì)胞的繁殖變成活體器官。

（6）機(jī)器人

機(jī)器人是電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，它是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。當(dāng)前，人類社會(huì)正在從以“自我控制、自我管理”為特點(diǎn)的IT時(shí)代（Information Technology），進(jìn)入以“別人為中心、服務(wù)大眾、激發(fā)生產(chǎn)力”為特征的DT時(shí)代（Data Technology），并將朝著“從萬物互聯(lián)擴(kuò)展到萬物思考”的RT時(shí)代（Robot technology）邁進(jìn)。

機(jī)器人技術(shù)的未來發(fā)展主要包括兩個(gè)方向：一類是仿生機(jī)器人，這類機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路來源于自然界的啟發(fā)和靈感，通過對(duì)生物結(jié)構(gòu)、內(nèi)在機(jī)制的模仿創(chuàng)新來形成新方法和新技術(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜作業(yè)需求和極端工作環(huán)境，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制是關(guān)鍵，典型的例子包括仿生機(jī)器魚、打乒乓球機(jī)器人等。另一類是類人機(jī)器人，這類機(jī)器人將人腦模擬系統(tǒng)、電子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，類腦計(jì)算技術(shù)與具有類人動(dòng)作的機(jī)器人平臺(tái)深度無縫融合，已具有人體外觀（包括肢體和肌肉組織等）和動(dòng)作的機(jī)器人平臺(tái)為載體，實(shí)踐、應(yīng)用視覺、聽覺、思維和運(yùn)動(dòng)多通道的信息處理與協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全新的類人神經(jīng)計(jì)算與控制。

（7）天線裝備

天線是無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的設(shè)備，也可以把它理解為一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波變換成自由空間中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。天線一般都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。

一個(gè)典型的天線系統(tǒng)就是反射面天線，其典型應(yīng)用包括雷達(dá)的測(cè)控、警戒、搜索、預(yù)警、跟蹤，星間和民用衛(wèi)星通信，射電天文以及無線能量傳輸?shù)?。反射面天線傳統(tǒng)的應(yīng)用就不多說了，重點(diǎn)談?wù)劅o線能量傳輸這個(gè)新的發(fā)展方向。

應(yīng)用反射面天線進(jìn)行無限能量傳輸這一技術(shù)一旦突破，可以通過建立空間太陽能電站，最終為解決人類能源危機(jī)問題帶來曙光，同時(shí)也可以為深空探測(cè)器、空間站、衛(wèi)星等提供持久能量。在軍事領(lǐng)域，還可以制造具有攻擊速度快、轉(zhuǎn)換無時(shí)間、代價(jià)低、威懾大的高功率微波武器。

例如，如當(dāng)使用能量密度為10-100W/cm2的強(qiáng)微波波束照射目標(biāo)時(shí)，其輻射形成的電磁場可以在金屬的表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過天線、導(dǎo)線、電纜和各種開口或縫隙耦合到衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦艇、坦克等武器系統(tǒng)的電子設(shè)備電路當(dāng)中，破壞各種敏感元件，使電路功能紊亂、產(chǎn)生誤碼、中斷數(shù)據(jù)或中斷信息傳輸，抹掉計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的信息。如果感應(yīng)電流很大，則裝備外殼開口與縫隙處可以被電離，從而變成良導(dǎo)體，燒毀電路中的元器件，使電子裝備和武器系統(tǒng)失效，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)失控。

除了反射面天線外，天線還可以分為陣列天線、微電子機(jī)械天線、光子帶隙天線、超導(dǎo)天線和等離子天線等不同的類型，它們各具特點(diǎn)，被用在特定的領(lǐng)域。比如等離子體天線就是指使用被電離的氣體作為電磁能量傳導(dǎo)介質(zhì)的天線，它通過控制等離子體的形態(tài)和強(qiáng)度等參數(shù)可以對(duì)天線帶寬、頻率、增益和方向性等特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)的重構(gòu)。與傳統(tǒng)的天線相比，等離子體天線其效率將更高、重量更輕、體積更小、尺寸更短、帶寬更寬。

三.結(jié)束語

當(dāng)前，電子信息技術(shù)正在以前所未有的速度發(fā)展，并深刻地影響著我們的生活。無論是在國防建設(shè)、民用工業(yè)、高新技術(shù)等領(lǐng)域，還是在日常生活的方方面面，電子信息技術(shù)都被看作是核心的技術(shù)，也是世界各國技術(shù)競爭的關(guān)鍵。未來，電子信息技術(shù)在系統(tǒng)構(gòu)成上將朝著復(fù)雜高精度的方向發(fā)展，在應(yīng)用層面將會(huì)不斷突破更加極端的工作環(huán)境，并有望在未來出現(xiàn)和誕生更多變革式的新興技術(shù)，推動(dòng)人類社會(huì)不斷向前發(fā)展。