F22太先進趕不上，蘇35土法湊出先進計算機系統

最近一段時間以來，關於第五代戰機計算機的新聞不少。俄羅斯第五代戰鬥機從去年底開始，啟用新的新計算機BTVM IMA BK進行測試，替換原本與蘇-35一樣的計算機。

美國的F-35一直以來都存在軟體問題不斷的尷尬，最近升級計算機軟體後，終於解決了具備完全作戰能力的最後一個門檻——打擊移動目標。

相比於戰機的外形、機動、武器即其它機載設備，計算機雖是戰機的「電腦」，但受到的關注並不多。今天，北國防務（微信ID：sinorusdef）特約撰稿人楊政衛就用F-22和蘇-35的例子說說現代戰機的「大腦」。

俄羅斯測試T-50的新計算機系統

關於戰機的計算機系統，很多人拘泥在「有幾個機殼」，認為有很多個機殼的就是上一代的多計算機式，只有一個機殼就包辦全部當然最好。

其實所謂的先進與否，是在能不能把運算整合在一個單一的運算環境，至於機殼只是個保護。把F-22的計算機內的模塊拆開，分別裝在不同機殼，看起來就有很多台，但仍然是單一的運算環境。反之，把蘇-27的一堆計算機的模塊集中起來裝在一個機殼裡，看起來是一台，實際上卻是分散的運算環境。所以整合不整合，不是看有幾個可以看得到摸得到的箱子。

像蘇-27這樣的分散是航電，意思是說，它的子系統都有自己的計算機，每個都只會做自己的事，最後把它們串起來，形成完整的功能。例如雷達計算機只會解算雷達的功能，光電計算機只解決光電探測，電子戰計算機只管電子戰、任務計算機只管任務，然後飛控方面就有電傳飛控、自動控制、極限限制、矢量噴嘴控制等好幾個計算機。這種架構中，計算機用途彼此不互通，每一個都是必須的，那麼當有一個壞掉，整體的功能就會失去很多，甚至萬一這個壞掉的計算機底下管很多感測器，那麼飛機就可能失去這大量感測器的信息。

蘇-35的計算機系統仍屬於分散式航電

例如，如果矢量噴嘴計算機壞了，就失去矢量控制能力，無法用飛控計算機去接管噴嘴的控制。為了解決這種問題，很多計算機就要多重備份。這就要付出體積、重量、成本。而且這些多重備份的運算資源平常等於是用不到的。

F-22的架構則是，把全部的東西丟給一個中央計算機。這個中央計算機內由很多幾乎一樣的模塊構成，然後用高速通信介面串在一起。能這麼做是因為大部分的運算用到的硬體與演算法則是一樣的。用了中央計算機架構，等於是用程序分配資源給子系統，那每個子系統分到的資源就可以是優化的。

例如，在複雜電磁環境下電子戰系統會分到較多資源，目標很多、很雜時雷達分到較多資源等等。然後由於運算資源是共通的，因此等於沒有「子系統」故障的問題。如本來拿去算雷達功能的模塊的晶元或內存壞了，那就挪用別的模塊來用。

F-22的計算機架構無疑是先進的

這種架構很先進，但難度卻很高。我們的個人計算機其實就是一種整合式運算，裡面不同的應用軟體可以幫我們實現各種用途，然後應用軟體分到的資源也是視需要分配的。它的優點就是只要有兼容的軟體，就可以灌進計算機發揮作用，於是有了我們現在形形色色的多媒體生活。但是缺點想必每個人都有經驗：有時防病毒軟體開始掃毒，或是系統突然哪裡出錯，就會幾乎所有資源拿去，然後就陷入死胡同，計算機越來越慢甚至宕機。這問題應當也可以在資源分配時去解決，但總之就是沒處理好就會出遺憾的事情。

除此之外，要用完全一樣的硬體去解算所有功能還有一個問題是，有的功能的運算需求有點不一樣。例如雷達、無線電信號處理會特彆強調高速，控制、通信、導航這類攸關安全的功能會希望更可靠。如果要用一樣的硬體去解算全部，應該也是可以，只是會增加難度。例如個人計算機的顯示可以用中央處理器與內存分配一點資源出來處理，也可以用專用的顯示適配器，用上面的圖像處理器與影像內存來處理。一般顯示都沒啥差別，但當要做複雜3D處理、完高速遊戲時，就需要專門的影像晶元了。飛機也是一樣的道理。

後發優勢讓F-35的航電系統更加先進，但「過於先進」，也帶了更多的各種小麻煩，問題雖然不大，但解決起來卻也不容易

如果問題解決的好，那麼F-22的「大腦結構」當然是最好。可解決的門檻實在太高，加上2004年俄羅斯才開始展開類似架構的IMA的研發，因此在2003年開始研發的蘇-35就採用過渡式方案。依運算需求特性研製不同的計算機，這概分為信號處理與數據處理。其中數據處理就用來進行信號以外的所有功能的運算。例如「雪豹」-E的計算機就只有Solo-01信號計算機與Solo-02數據計算機，除了信號處理以外，所有雷達的功能(那些以前可能要好幾台計算機才能達到的功能)，都是用Solo-02去處理。由於硬體資源是一樣的，因此Solo-01與Solo-02內就可以進行資源分配優化，有點類似把F-22中央計算機的概念用在子系統上。

除了雷達以外，飛控也有專用計算機，而且也是用類中央計算機的架構。一台計算機就可以包辦所有的飛行控制任務，並且有4台。像慣性導航系統、大氣數據系統等，也都有自己的簡易計算機，實現最基本功能。

T-50最新的計算機（右）相比以往和蘇-35一樣的計算機無論功能和體積都優勢明顯

至於它的中央計算機就用來進行複合處理。例如複合目標指示、複合敵我識別、人工智慧等。這裡看起來很像以往的任務計算機，但差別在於蘇-35的底層計算機功能比較單調，完整功能是在中央計算機實現，而中央計算機可以進行靈活的資源分配所以可靠度高。例如大氣數據感測器的感測數據應該經過多重校正才會成為最終可用的數據，在傳統的分散計算機架構中，大氣數據系統自己會做這些校正，然後輸出校正後的數據給任務計算機，然而蘇-35的簡易計算機只是在將感測器的壓電訊號解算後，得到粗淺的高度、速度，校正工作則是交給中央計算機。因此蘇-35的底層計算機比較像是「翻譯官」的角色，功能主要是由中央計算機實現。

而且蘇-35的飛控、慣導、通信系統有備份線與座艙鏈接，就算中央計算機壞了，也可以用顯示器的內置計算機當臨時的中央計算機，可以讓飛機保持飛行功能然後回到基地。這等於是在硬體上就確保有一個保證安全的網路可以操縱飛機。

T-50座艙的顯示器，T-50的計算機架構

這樣的架構看起來比F-22的生硬，但有類似的功能，而且可以較快實現。要比起變化性，F-22的中央計算機從最底層信息就整合了，變化性當然會比蘇-35高。而另一方面，蘇-35晚了F-22十幾二十年，計算機硬體更輕且效能更好，因此例如說中央計算機無法解算雷達功能也沒事，雷達計算機運算量多用一點讓它故障時還可以在分配資源就好了，總運算能力與抗故障能力就不下於F-22。當然，總體而言，蘇-35比起F-35/F-22這種硬體等級和先進架構還是遜色不少。

如今T-50使用的新計算機BTVM IMA BK與F-35架構更加類似，可以取代更多子系統的功能。其中可能取代一些底層系統的通用運算部分及影像部分。這會越來越像F-35。但由於T-50是先在穩的架構研發好以後再去解除硬體的界線，不是直接一步登天（例如把中央計算機換成更強的，然後把底層系統的通用計算機取消，軟體灌在中央計算機上），應該不會重蹈F-22、F-35航電整合的覆轍。

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