崔鐵軍院士：智能電磁空間——重構信息與物理世界的邊界

原文發表于《科技導報》2026年第9期 《 智能電磁空間：重構信息與物理世界的邊界》

《科技導報》邀請我國電磁超材料和計算電磁學家、中國科學院院士崔鐵軍撰寫文章，指出智能電磁空間作為重構信息與物理邊界的前沿領域，其發展已進入從被動傳輸向主動智能演進的關鍵階段。在“人工智能+”的時代浪潮下，傳統電磁空間僅作為信號通道的模式面臨根本性變革，迫切需要以新質生產力重構信息處理與物理調控的新優勢。文章提出，發展智能電磁空間需構建新型信息融合體系，通過信息基礎設施、通感算一體化、環境即網絡及物理計算新范式四維驅動，實現數字世界與物理世界的深度融合。智能電磁空間正加速推動電磁環境從傳輸介質向智能系統轉型，為6G及更遠未來的信息體系及新型基礎設施建設奠定堅實基礎。

崔鐵軍，電磁超材料和計算電磁學家、中國科學院院士，現任東南大學毫米波全國重點實驗室主任。研究方向為電磁超材料和復雜目標及復雜環境電磁散射特性建模。

智能電磁空間：重構信息與物理世界的邊界

崔鐵軍

電磁科學與無線通信技術的發展，本質上是一部人類不斷深化對電磁規律認知與操控的歷史。從麥克斯韋方程的建立，到微波工程與移動通信技術的持續演進，每一次跨越，都意味著人類在更大尺度、更高精度上掌控電磁波傳播規律。當前，人工智能（artificial intelligence，AI）正從傳統的數據驅動建模邁向對復雜物理過程的深度融合與重構，其在特征提取、模式識別與系統優化等方面的強大能力正在重塑信息處理的基本范式。在電磁領域，AI已廣泛應用于超材料結構設計與系統優化，通過逆向設計與數據驅動方法，實現電磁結構的高效自動生成與性能躍升。隨著“AI+超材料”深度融合，信息處理正逐步從數字空間延伸至電磁波傳播過程本身，使電磁空間從傳統的傳輸媒介演化為兼具調控與計算能力的智能系統。

“信息超材料”概念的提出是智能電磁空間發展的重要標志。通過引入數字編碼思想，將電磁結構與信息表達建立直接映射，使超材料不僅能調控電磁波，還能處理數字信息，實現了數字世界與物理世界的直接連接。在此基礎上發展起來的可編程超材料使電磁環境具備實時調控能力，并逐步向智能化演進。智能電磁空間是指通過可編程超材料與人工智能的深度融合，使電磁環境具備感知、決策與執行能力的綜合系統。它不僅能調控電磁波的傳播路徑，還能根據環境變化自主優化系統行為，甚至在物理層面直接完成信息的處理與計算任務。這種新型空間形態已不再是傳統意義上的傳播介質，而是成為信息系統的重要組成部分。

智能電磁空間正在重構信息與物理世界的邊界。在傳統體系中，數字世界與物理世界是嚴格分離的：信息在電子芯片中生成與計算，而物理空間僅作為信號傳輸的通道。在智能電磁空間，這一邊界被根本打破。電磁波不僅承載信息，同時參與計算；物理結構不僅決定傳播特性，同時實現算法功能。通過數字編碼、可編程調控，以及物理智能計算的融合，數字信息與電磁物理在同一體系中實現統一表達，即“波即信息、結構即算法、空間即系統”。這意味著，信息處理能力從芯片擴展到空間，物理環境從被動背景轉變為主動系統，從而完成數字世界與物理世界的深度融合，并將通過4個維度重塑未來。

1）智能電磁空間是一種新型信息基礎設施。它不僅是一項技術創新，更是一種新型信息基礎設施，使物理環境具備了信息處理能力，為構建人、機、物深度融合的智能社會提供了底層支撐。從空天地一體化網絡到智能制造，從醫療成像到腦機接口，智能電磁空間的相關技術正在不斷拓展應用邊界。這一趨勢表明，電磁空間已經成為未來信息社會不可或缺的組成部分。

2）智能電磁空間構建了一種新型信息融合體系。它打破了通信、感知與計算之間的界限，使得這三者可以在一個統一的電磁平臺上協同運行。通過對電磁波的綜合調控，系統不僅能夠高效傳輸信息，還可以同時獲取和處理環境數據，實現信息感知與決策的閉環。這種一體化能力將在自動駕駛、低空經濟和智慧城市等場景中發揮關鍵作用，為未來系統提供更高的感知和決策能力。

3）智能電磁空間重塑了通信體系架構。傳統無線系統以發射端和接收端為核心，而智能電磁空間將環境元素納入系統設計，使其成為可編程的通信資源。通過動態控制電磁傳播路徑，系統可以實現按需覆蓋與精準波束賦形，在復雜環境中能夠保持高質量的通信鏈接。這種“環境即網絡”的新范式，將極大提升頻譜利用效率和系統能效，為實現6G（第6代移動通信）全域覆蓋與綠色低碳通信提供堅實支撐。

4）智能電磁空間提出了一種物理計算新范式。作為一種底層技術平臺，與5G/6G、物聯網、邊緣計算等新興技術深度融合，可支撐智能制造、智能交通、智慧醫療等多領域應用。通過構建開放的標準化平臺和生態體系，智能電磁空間將推動通信、計算和感知等領域的融合創新，為產業數字化轉型提供強大動力，并促進創新鏈與產業鏈的協同發展。

總之，智能電磁空間是連接數字世界與物理世界的關鍵橋梁。它不僅將推動通信與計算技術的深刻變革，還將重新定義人類與物理環境的關系，使空間本身成為智能系統的重要組成部分。隨著相關理論與技術的不斷突破，智能電磁空間必將在6G及更遠未來的信息體系中發揮核心作用，為新型基礎設施建設提供堅實的物理支撐，并在構建安全可靠的泛在連接體系及推動數字經濟發展中發揮關鍵作用。在電磁空間這一關乎人類未來的前沿陣地，我們有信心貢獻具有引領意義的中國方案。

文章來源：崔鐵軍. 智能電磁空間：重構信息與物理世界的邊界[J]. 科技導報, 2026 , 44 (9) : 1 -2 .

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