讓雷達從威脅變成資源
數十年來，軍用飛機一直仰賴匿蹤技術躲避敵方雷達偵測。其基本原理是透過調整機身外形並塗覆特殊雷達吸波材料，散射或吸收傳入的無線電波，避免訊號反射回接收器。如今，中國研究人員提出了這項概念的重大演進。這項新技術不再只是偏轉或消散雷達能量，而是試圖捕捉能量，並將其轉換為可用電力。這項源自先進電磁工程的發展，可能從根本上改變電子戰的態勢，以及無線通訊的未來。
這項由西安電子科技大學團隊主導的研究，聚焦於一種整合無線資訊傳輸與能量擷取的自給式電子系統。在實際軍事情境中，匿蹤戰機或許能吸收鎖定它的雷達波束，並利用其中的能量為機上推進系統、感測器或通訊系統供電。如此一來，敵方的偵測行動反而可能無意間為目標提供運作或脫身所需的能量。
可重構智慧表面背後的科學
這項創新的核心，是一種稱為可重構智慧表面（RIS）的技術。傳統匿蹤技術仰賴在製造時便固定的被動材料，RIS則是由數百或數千個微小可程式化元件組成的動態二維結構。這些元件能即時操控電磁波，改變相位與振幅等特性，以控制訊號的反射或吸收方式。
研究人員形容，RIS架構是未來無線網路的一種低成本、高度可程式化方案。一般天線需要大量電力與硬體來產生訊號，RIS則主要是調整環境中既有的訊號。透過從雷達或其他環境訊號擷取電力，這種表面無須傳統電池也能運作。現有原型已展現以低旁波瓣進行正負45度波束轉向的能力。這種精準控制能在直視路徑遭物理障礙物阻擋時改善訊號涵蓋範圍，解決都會環境與複雜地形中常見的問題。
資訊與電力同步傳輸
研究人員提出一項稱為「RIS輔助資訊與電力同步傳輸」的概念。簡單來說，同一個電磁訊號可同時用於通訊與能量擷取。雷達訊號、衛星鏈路及通訊傳輸早已充斥軍用與民用空域。研究主張，與其單純將這種電磁環境視為干擾或威脅，不如把它當成寶貴資源。
在這套模型中，智慧表面會捕捉傳入訊號，並將部分能量導入內部的能量擷取電路。其餘訊號則會經過調整，用於通訊或訊號控制。論文強調，這個過程本質上是被動的。表面本身不會發射可偵測訊號，對於試圖躲避電子支援措施、維持隱蔽的低可偵測平台而言，這點至關重要。
電磁協同匿蹤
研究勾勒出團隊所稱的「電磁協同匿蹤」願景。這個概念不再只著眼於單架飛機獨自隱蔽，而是讓多個聯網平台協同運作，降低整體雷達截面與被感測器偵測到的機率。透過共享資料並動態調整RIS塗層，無人機或飛機編隊理論上能形成盲區，或更有效地混淆敵方追蹤系統，效果勝過各平台單獨行動。
研究人員在論文中表示：「在案例研究中，透過共同最佳化收發器波束成形、機器人軌跡及RIS係數等參數，提出以多智能體深度強化學習與多目標最佳化為基礎的解決方案，以處理波束成形設計、路徑規劃、目標感測及資料彙整等問題。」
這種協同方式也適用於多平台編隊，可提升整個無線電頻譜上的集體隱蔽能力。研究團隊指出，這種架構最終將實現能適應環境的整合感測系統，讓平台能即時因應所遭遇的特定威脅。
對6G電信的影響
軍事用途固然引人遐想，研究人員也強調，這項技術對民用基礎設施，尤其是6G網路發展，具有深遠影響。許多科學家認為，下一代無線通訊的重大突破，不只來自更快的晶片，也取決於重新思考訊號如何在環境中傳播。可重構智慧表面正是6G研究的重點之一。
在電信領域，這種表面有望為6G帶來突破，例如整合衛星或基地台的感測與供電功能。這套硬體平台整合資料傳輸與類雷達功能，以最佳化頻譜及硬體資源的運用。透過共同調控散射的電磁波與主動輻射訊號，系統能減少實現多功能所需的空間與硬體成本。這或許能催生比現有基地台更容易部署、能源效率更高的微型基地台。
支持者表示，6G可能模糊物理世界與數位世界的界線，讓全像投影、數位分身及大規模物聯網等應用成為可能。在這種環境中，配備智慧表面的裝置可持續從環境傳輸訊號中擷取少量但有用的電力，藉此延長電池續航時間，或讓感測器完全不需外接電源。
安全與抗干擾能力
除了擷取能量，RIS技術的多功能特性也為網路安全帶來顯著優勢。這種表面可設定出特定的無線電訊號死區，有助於減輕訊號干擾，並降低遭電子竊聽的風險。透過選擇性阻擋特定區域的訊號，安全設施可防止資料外洩，或阻止未經授權的訊號進入。
研究引用的先前研究指出，RIS也可應用於抗干擾技術、無人航空載具通訊及無線電監控等領域，而舊有的最佳化工具往往難以應付這些問題。歐洲太空總署也將RIS列為衛星對地通訊的候選技術；透過可控地反射與轉向訊號，有望讓通訊鏈路繞過山脈或高樓等實體障礙物。
復旦大學、雪梨大學及澳洲聯邦科學與工業研究組織的研究人員指出，這項技術若與人工智慧結合，可大幅提升空對地物聯網鏈路的安全性。因此，這項技術不只與匿蹤戰機有關，也攸關未來智慧城市中預計將大量部署的各種聯網裝置。
挑戰與限制
儘管前景可期，研究人員也明確指出這項技術目前的限制。這項研究主要提出理論與實驗架構，並非已部署的武器系統。在材料科學、耐久性、控制電子設備，以及真實電磁環境的複雜性方面，仍有重大挑戰待克服。
目前可擷取的電力仍相當有限。單靠雷達波束為噴射引擎供電的構想，現階段仍屬科幻，但這些能量或許足以供應低功耗航空電子設備、感測器或通訊緩衝裝置。若要將這類系統整合到噴射機或飛彈等高速移動平台上，還需要進一步突破，才能承受極端氣動力與溫度變化。
此外，能量轉換效率高度取決於傳入訊號的頻率與強度。雖然頻率較高的6G訊號能量較集中，但現有雷達系統使用的頻段各不相同，未必適合用來擷取能量。研究人員謹慎避免誇大效果，並指出雷達照射反而適得其反，這是一種概念上的轉變，短期內還不會成為實際作戰現實。
全球爭奪6G主導權
這項技術的發展，正值全球激烈競逐6G標準制定與主導權之際。美國與中國正全力競爭，建設太空資料中心與先進無線基礎設施，以支援人工智慧及未來的連網需求。中國在RIS研究上的領先地位，可能加快其部署可重構網路的腳步，改善傳統5G網路難以應付的非視距情境中的訊號涵蓋範圍。
透過將感測、通訊與供電整合在同一硬體平台，這種裝置可支援各種先進應用，同時減少竊聽與干擾。若能成功，這項技術不僅可能強化中國在全球科技競賽中的地位，也將重塑未來匿蹤系統與通訊系統和電磁環境互動的方式。
重點摘要
- 中國研究人員研發出智慧電磁表面，可將環境中的雷達波轉換為電力。
- 這項技術運用可重構智慧表面（RIS）即時操控電磁波，無須使用傳統電池。
- 應用包括利用敵方雷達波束為匿蹤飛機系統供電，以及強化6G電信。
- 這套系統支援電磁協同匿蹤，讓多個平台共同降低被偵測的機率。
- 原型可進行正負45度波束轉向，並建立刻意設置的無線電訊號死區以提升安全性。
- 電力轉換效率、材料耐久性，以及整合至高速移動軍用平台等方面仍有挑戰。
