集成化的杰作：大規模、超大規模集成電路

集成化產品，在工業化時代隨處可見，如手機、電視、轎車等。一般而言，集成化帶來了更多功能，但也引發結構復雜、故障多發、成本上升等問題，甚至得不償失。于是，逆向集成的分布式結構應運而生，如一體化智能家居。物極必反，這是事物發展的辯證法。

一、集成化的由來

集成，是將一些事物或元素匯集在一起，形成新的有機整體。

集成，是工業化大生產的基本方式與重要特征。在工業化社會，流水線隨處可見，其功能就是在流動中實現從零部件到最終產品的總裝集成。流水線的出現，簡化了勞動，實現了標準化生產，提高了勞動生產率，適應了社會大化生產的需要。在流水線上，采用不同的零部件可以生產出不同的產品，采用相同的零部件進行不同組合也可以生產出不同的產品，因此，集成不僅是工業化時代社會化大生產的重要特征，也是工業化時代實現產品創新的重要途徑。伴隨著工業化的推進，產品的集成度越來越高。目前，汽車的集成度大約是上萬量級，飛機的集成度為百萬量級，巨大規模集成電路可以達到上億量級。

集成，也是工業化時代武器裝備實現創新發展的基本途徑。以飛機為例。飛機本身就是飛行器平臺與動力裝置的集成。作戰飛機，是飛機與機載武器的集成。依此類推，航空武器裝備的創新歷程就是其集成方式不斷豐富、集成度不斷提高的發展歷程。細分起來，航空武器裝備的集成方式可以分為結構集成、功能集成和任務集成等等。按結構集成，飛機與空戰武器的集成，形成了戰斗機；飛機與空面打擊武器的集成，形成了轟炸機、攻擊機；飛機與空中偵察設備的集成，形成了偵察機；飛機與雷達、指揮控制系統的集成，形成了空中預警指揮機、對地監視指揮機、海上巡邏指揮機等等。按功能集成，超聲速飛行與后向攻擊能力的集成，形成了第一代超聲速戰斗機；“雙二”飛行與有限前半球攻擊能力的集成，形成了第二代超聲速戰斗機；高機動、全向攻擊與多目標攻擊能力的集成，形成了第三代戰斗機；隱身、超聲速巡航、非常規機動與自主攻擊能力的集成，形成了第四代戰斗機。按任務集成，空戰與對地攻擊任務的集成，形成了第三、四代多用途戰斗機；作戰任務與空中加油任務的集成，形成了各種類型的伙伴加油機；空中運輸與空中加油任務的集成，形成了運輸/加油機等等。

當前，武器裝備的集成化趨勢仍在延續，今后相當一個時期仍然有望保持其旺盛的生命力。與此同時，也暴露出了一些問題，最大的問題就是隨著武器裝備集成度的提高，不僅面臨火力與平臺的集成，還融入了信息系統、智能決策系統等，技術難度越來越大，研制成本越來越高，研制周期越來越長，“拖、降、漲”問題越來越嚴重，迫使人們探尋武器裝備創新發展的新模式。

二、分布式的提出

分布式：結構分散、功能一體

分布式概念，美國空軍2010年在《技術地平線——2010到2030年間空軍科學技術構想》中首次提出。

目前，分布式產品在大眾生活中已經出現，最典型的就是一體化智能家居系統。可以把現有的家電、家居等產品聯為一體，實現一體控制，甚至實現更高級的智能控制。在發展思路上，一體化智能家居系統跳出了傳統的集成化模式，不但不苛求在結構或形態上的物理集成，而且反其道而行之，采用了“分布式”結構，借助網絡技術，實現物理分離、功能一體。同時，這種智能家居系統是開放的，可以根據用戶需求靈活擴展或刪減。

就概念而言，分布式，是將原先高度集成化的功能系統拆分為若干個物理分離、結構相對簡單、功能相對專一的子系統，通過信息互聯，保持原有功能。以無人戰斗機為例，可以拆分為信息無人機、火力打擊無人機和電子攻擊無人機等，還可以進一步拆分，通過信息互聯，保持戰斗機的完整功能。如果把結構集成稱之為“形”，功能集成稱之為“神”，分布式結構就是結構分散、功能一體，“形散而神不散”。分布式的好處，主要是通過結構拆分，降低了系統集成度，從而降低了系統開發難度，達到降低成本、縮短周期、減少風險等目的，同時增加作戰平臺數量，也有利于提高己方裝備的戰場生存力，增大敵方對目標選擇和打擊的難度，迫使其投入和消耗更多的作戰資源。

顯然，分布式結構依賴于網絡通信和智能控制。首先是網絡通信，要解決在強對抗環境下子系統間網絡通信的有效帶寬、時效性和抗干擾等問題；其次是協同控制，要解決物理分離的各子系統圍繞同一作戰任務，在作戰空間自主實現有效協同。因此，分布式結構的實現依賴于信息化和智能化建設的整體推進，體現出了信息化時代的產品創新模式和時代特征。

忠誠僚機

近年來，蜂群無人機、忠誠僚機、有人/無人協同空戰等十分火爆，其無人機采用的都是分布式結構。表明美國空軍在推進分布結構方面已經邁出了實質性步伐，分布式武器裝備投入使用指日可待。此外，美國海軍正在大力推進分布式無人艦船和海上分布式作戰，美國太空軍也在推進太空分布式系統。

三、集成/分布長期共存

如同信息化不是對工業化的否定，而是在工業化基礎上的創新與拓展一樣，分布式結構，也不是對集成化的否定，而是在信息化條件下的創新與拓展，因此在未來產品發展中，集成化模式與分布式結構必然長期共存。

這種必然性是由集成化模式與分布式結構的特點所決定的。集成化依賴并適應于流水線生產，滿足了人類對產品大批量、多功能、高性能的持續追求，但也帶來了成本越來越高、周期越來越長等問題。分布式，是集成化的逆向思維，降低了產品的集成度，結構分散、功能一體，高度依賴并適應于網絡化、智能化環境，滿足了人們對產品個性化、短周期、低成本的需求，拓展了產品的發展模式，與集成化形成了互補，而不是否定或取代。由此決定了二者長期共存的必然性。

這種共存表現于多個層面。

產品形態。分布式結構是將原先高度集成的功能系統拆分為若干個物理分離、結構相對簡單、功能相對專一的子系統，從而降低了子系統的集成度，獲得了相關利益。也就是說，各個子系統之間是物理分離的，但是各個子系統內部依然是集成的，不過集成度大為降低，從而在產品形態上表現出了分布式結構與集成化模式的長期共存。

歐洲未來空戰系統

體系建設或裝備使用。未來作戰必定是有人/無人相協同，美軍的穿透型制空作戰概念和歐洲未來空戰系統都表明了這一點，分布式結構主要運用于無人機系統，有人機仍將采用傳統的集成化模式，從而在體系建設或裝備使用層面上表現出了分布式結構與集成化模式的長期共存。

力量建設與作戰使用。作戰力量分散部署在不同地域和不同空間，但是其作戰行動與作戰效果則是一體謀劃、一體實施和高度集成的，由此也表現出了分布式結構與集成化模式的長期共存。

武器裝備的發展模式總是與一定的社會形態相對應的，有其自身孕育、成長、成熟和衰退的必然規律，無論是集成化模式，還是分布式結構，都是目前和今后一個時期武器裝備發展的重要模式，至今為止尚未顯示出衰退跡象，由此也注定了當前和今后一個時期二者仍將長期共存。
責任編輯：彭菁