文／唐曉斌

對人類社會影響深遠的數理方程——麥克斯韋方程，完美地將電場和磁場統一為一個整體，揭示了電磁波的內涵。

自1888年德國物理學家赫茲通過電火花實驗證實電磁波的存在之后，電磁波開始影響人類社會，從起初的電報、無線電話，到現代社會的雷達、通信、導航、遙測遙控等，電磁波滲透到社會運行的方方面面。

隨著5G、物聯網、自動駕駛、電子裝備等技術的進步，社會中聚合運行的電磁波越來越密集，相互作用愈來愈明顯，致使電磁效應成為影響信息世界的關鍵因素。例如，在某些電磁效應下，自動駕駛系統出現導航偏移、操作系統失穩(wěn)，飛行器出現航向不準、顯示錯誤，雷達探測距離下降、跟蹤位置偏移，火工品出現引信誤啟動，等等。

為避免這些非預期效應，常規(guī)做法是功能設備（單元）占用固定電磁資源（頻率、空間、時間資源的集合）。由于電磁資源的排他性，固定占用電磁資源使得電磁資源的利用率低下，導致電磁資源成為制約信息世界高效運行的瓶頸。因此，高效利用電磁資源成為提高信息世界運行效率，實現最佳運行狀態(tài)的關鍵環(huán)節(jié)。針對此問題，我國的科研團隊提出了電磁協同的理論與方法。

電磁協同的概念受啟發(fā)于德國物理學家赫爾曼·哈肯于1971年提出的協同理論。協同理論主要研究遠離平衡態(tài)的開放系統，在外參量（如外部物質或能量）的驅動下通過子系統間的協同作用，以自組織的方式產生有序結構的普遍規(guī)律。針對頻率、時間、空間等電磁資源所具有的強烈排他性，協同理論提出電磁協同理論和方法，目的是通過有效的電磁協同控制提高電磁資源的利用率，增強信息世界運行的整體效應，實現整體大于部分總和的效果。其技術核心是在準確預測系統復雜電磁環(huán)境效應的基礎上，進行多功能系統電磁資源的協同控制，保證有限空間條件下多功能系統同時工作，實現多功能系統應對非預期電磁效應從“被動兼容”到“協同適應”的轉變。

實現電磁資源協同控制的前提條件，是準確預測系統復雜電磁環(huán)境效應，這需要精確計算復雜電磁環(huán)境效應，并準確測試復雜電磁環(huán)境效應。電磁協同以認識電磁環(huán)境效應為基礎，以測試驗證為支撐，以電磁協同控制為核心，對于精確計算復雜電磁環(huán)境效應，可以采用電磁協同計算的方法；對于準確測試復雜電磁環(huán)境效應，可以采用測試計算協同的數字吸波方法；而實現電磁協同控制的理論方法則是“使能—消能”分析法。

在電磁協同計算方面，通過實現核心算法（并行、協同、綜合）的自主可控、計算資源（服務器、存儲器）的協同應用和設計資源（數據、模型、算法）的廣域共享，形成支撐超大規(guī)模分布式電磁場精確計算的數值算法體系（涵蓋時域、頻域以及混合電磁計算算法）和電磁協同計算平臺，解決精細仿真計算復雜電大金屬介質混合目標、涂覆隱身目標，以及目標在其運行環(huán)境中的誘發(fā)電磁效應等一系列工程難題。

在電磁測試計算協同方面，基于模式展開理論實現了數字吸波技術，消除測試環(huán)境中的多徑、多源干擾效應；通過運用無人機機械臂等靈活、多功能數據采樣方式，打破傳統微波暗室?guī)缀纬叽鐚ρb備電磁性能測試的技術極限，在應用環(huán)境中實現大型裝備平臺微波暗室般高精度輻射散射測量和高效電磁故障診斷，在開放空間完成系列預警機電磁性能的整體綜合驗證，破解大型裝備電磁驗證受限于微波暗室條件的測試難題。

在電磁協同控制方面，以系統能力為牽引量化復雜電磁環(huán)境效應，提出電磁環(huán)境效應中“使能效應”與“消能效應”的概念：用“使能效應”表征各功能單元作用于電磁環(huán)境后給自身帶來的主動性能增益，“消能效應”表征各功能單元作用于電磁環(huán)境后給系統內其他功能單元帶來的被動性能損失。該分析法使得系統環(huán)境適應性的優(yōu)化設計、體系電磁資源的動態(tài)分配、電磁攻防的戰(zhàn)術布置實施都更有針對性，可為信息體系電磁協同控制和體系對抗中的制電磁權提供了有力的技術支撐。

電磁協同技術對有限的電磁資源進行有序的協同，提高體系電磁資源利用率，實現整體大于部分的總和，增強信息世界的整體效應，是提升信息世界有序運行能力的“金鑰匙”。