芯耀
421
进入“十五五”时期，全球科技竞争持续加剧，科技创新已成为大国博弈的核心领域。围绕新一代信息技术的竞争，正深刻影响国家安全格局和产业发展方向。在此背景下，电子信息技术作为现代科技体系和产业体系的关键支撑。随着信息系统向高频化、高集成度运行加速演进，电磁对系统性能的决定性作用越发凸显，直接影响重大装备、关键基础设施和新一代信息系统的整体效能。然而，当前我国在电磁领域的人才培养和学科建设与其战略地位并不完全匹配。如何在“十五五”规划实施过程中，从教育和人才培养源头夯实电磁科学基础，已成为亟须统筹研究和回应的重要问题。
后基尔霍夫时代电磁科学的重要性与时代特征
在信息化、数字化、智能化深度渗透的背景下，电子信息系统的物理边界正在被打破。随着摩尔定律逼近物理极限、频谱向太赫兹延伸，传统以“集总参数”为核心的基尔霍夫电路理论已无法描述现代高频、高速电子信息系统运行。现代电子科技不能再以电压、电流、电容、电感、电阻作为物理量来描述系统的电路特性，而是要用涡旋电场、磁场、电能、磁能、热损耗等物理量来描述系统的电磁特性的“后基尔霍夫时代”。
电磁科学的基础性：电子信息体系不可或缺的物理根基
信息化、数字化、智能化发展的物理基础仍是电磁。大数据、人工智能、云计算等前沿技术的每一次跃升，始终建立在底层物理定律的刚性约束之上。数据的本质是电磁信号，算力的载体是微纳电子结构，连接的基础是电磁场（波）传播。从芯片内部的埃米级互连到天地一体化的宏观链路，一切比特流动的背后，皆是场与波的物理演进。因此，唯有实现对底层电磁的有效掌控，方能夯实电子信息系统的物理根基。
从“电路时代”走向“后基尔霍夫时代”的必然性。在传统基于基尔霍夫定律的电路理论中，以电压和电流对物理世界进行降维抽象。然而，当信号波长与器件尺寸的量级趋同，传统模型的物理前提宣告失效。延迟、串扰、辐射等曾经的次要因素上升为决定系统性能的主要矛盾。因此，回归麦克斯韦方程组，确立以电磁场为核心的认知范式，是突破当前电子信息技术瓶颈的必由之路，也是“后基尔霍夫时代”的根本特征。
电磁科学的前沿性：信息化发展不断拓展电磁问题的新边界
高频化、集成化使电磁效应更加显著。6G通信与高性能计算的发展驱动信号频率迈向太赫兹频段，使得电磁效应跃升为主导系统稳定性的决定性变量。以三维异构封装为例，其微纳尺度的垂直互连在极小空间内引发了剧烈的近场耦合与寄生效应。这种严峻现状迫使工程范式发生根本性转变，需将电磁效应评估从后端的辅助验证环节前移确立为架构设计阶段的刚性约束。若缺乏基于电磁机理的全链路正向设计，高端芯片将陷入逻辑功能完备但物理层面失效的困境，电磁效应实质上已演变为锁定系统性能上限的物理天花板。
新材料、新结构应用对电磁理论与方法提出新要求。复合材料、超表面等新材料新结构在工程中广泛应用，其电磁响应机理显著区别于传统均匀介质和经典结构模型。相关电磁问题呈现出尺度跨度大、参数耦合强、边界条件多变等新特征，传统对电磁场理论公式的简化及其建模方法已难以全面适应。工程实践迫切要求发展面向新材料新结构的电磁分析方法，加强对材料电磁特性、结构效应与系统行为之间关系的系统刻画，为设计与验证提供可靠理论支撑。
电磁科学的系统性：系统工程环境下的电磁安全新挑战
综合化、模块化系统对电磁兼容设计与验证提出更高要求。现代电子信息系统正朝着高度综合化、模块化方向发展，在有限的空间内，多种设备共存，多样化信号融合已成为显著特征。传统的单元合格即系统合格的简单叠加式验证思路已经无法满足当前的系统级工程需求。单个模块电磁兼容合格，多模块集成后仍有很大概率出现电磁兼容问题。因此，必须建立“元器件-板卡-模块-设备-分系统-系统”多层级电磁兼容正向设计与全生命周期管控机制。
在推进元器件本土化发展的战略进程中，电磁安全问题带来更深层次的系统性挑战。本土化发展并非简单的功能对等替换，同时伴随着器件物理特性与工艺参数的变动，进而深刻改变元器件的电磁行为。此外，高集成度趋势致使系统内部空间紧凑，功能单元高度耦合，局部电磁兼容问题更易在实际电磁环境中产生连锁反应，增加系统失效风险。因此，深化对元器件电磁安全特性的认知，构建安全稳定的电磁安全评估与验证体系，是确保本土化系统有效运行的关键支撑。
电磁科学素养是高等教育阶段科学技术人才培养的必然要求
面对“后基尔霍夫时代”的技术变革，电磁科学不应再被狭隘地视为微波、天线等少数专业的专属知识，而应上升为高等教育阶段科学技术人才必备的基础科学素养。
基础性要求：电磁是高等教育阶段科学技术人才培养必须夯实的物理根基
当前教育体现普遍存在“重代码轻物理、重应用轻基础”的培养倾向，因此常导致学生将硬件视为黑盒，进一步使得学生在面对深层次工程难题时缺乏透过现象看本质的物理洞察力。因此，高等教育阶段必须正本清源，明确电磁科学的物理底座地位。通过系统教学引导学生建立起严谨的电磁场思维框架。
前沿性要求：高等教育阶段应引导科学技术人才理解电磁科学的发展前沿
面向“十五五”，高等教育必须回应颠覆性技术对传统知识体系的冲击。电磁科学正处于从经典理论向量子电磁、超材料、光子集成等前沿领域跃迁的关键期。未来的电磁科学人才不能仅满足于掌握经典理论，而应理解电磁科学在突破摩尔定律极限、实现6G太赫兹通信、构建片上光互连等前研方向中的重要作用。高校应通过引入智能超表面、脑机接口等前沿案例重塑教学内容，引导学生充分领悟电磁科学伴随技术迭代而持续演进的学科生命力，建立对电磁科学前沿方向的基本认知。
系统性要求：电磁科学素养是科学技术人才系统能力培养的重要组成部分
现代工程实践的一个显著特征在于系统性。电磁问题天然具有跨尺度、跨模块、强耦合的特征，是培养学生系统思维的良好载体。提升电磁科学素养有助于科学技术人才突破单一学科视野，建立起从底层物理机理到系统顶层行为的整体认知，理解软件逻辑如何受限于硬件物理带宽、结构布局如何影响系统电磁兼容性能。这正是“十五五”期间国家急需的复合型人才核心素养所在。
面向“十五五”的电磁人才培养与教育生态建设建议
面向“十五五”时期，亟须围绕电磁科学系统优化人才培养模式与教育生态，从高等教育整体布局出发，统筹基础课程、实践教学与学科交叉培养，同时推动高校、科研机构与行业协同参与，强化电磁科学在人才培养中的基础性地位。
从“专业培养”走向“跨专业覆盖”的电磁通识教育
当前高等教育中电磁相关教学多集中于少数专业方向，难以适应信息化背景下系统问题高度交叉融合的发展趋势。建议在“十五五”实施过程中，进一步强化电磁通识教育布局，将电磁科学作为科学技术人才培养中的重要基础内容，通过面向多专业的课程体系设计，使更多学生在高等教育阶段具备必要的电磁科学素养。这种通识化培养有助于从源头上提升技术人才对电磁问题的理解能力，减少工程实践中的系统性风险。
完善学科体系，推动电磁科学一级学科建设
电磁科学横跨物理、电子、信息等多个领域，是支撑电子信息技术发展的关键基础。建议从学科长远发展和国家电子信息全局出发，统筹推进电磁科学一级学科建设。在此基础上，完善课程与科研平台布局，建立科学的人才培养机制和学术评价体系，推动学科资源、实验条件和师资力量的协同发展，从而为培养高水平电磁专业人才、推进原创性研究和保障学科可持续发展提供坚实支撑。
营造多方协同的电磁人才培养生态
电磁人才培养是一项长期性、系统性工程，单一主体难以独立完成。建议在“十五五”期间，进一步强化高校、科研机构与行业企业之间的协同机制，推动工程需求、科研成果与教学内容的有效衔接。通过产学研协同育人，构建覆盖人才培养全过程的良性生态环境，为电磁领域高水平人才的持续成长和稳定供给创造条件。
电磁科学作为现代电子信息体系的基础性、前沿性和系统性支撑，其发展水平决定了相关技术与工程体系的创新能力和稳定性。通过完善课程体系、强化实践教学和优化教育生态，高等教育能够持续输送具备扎实电磁素养的优秀人才，为关键技术突破、重大工程实施以及我国电子信息体系高质量发展提供长期、稳定、可持续的支撑。深化电磁科学素养教育，是夯实国家信息技术根基、支撑自主创新和原始技术突破的必由之路。
作者丨北京航空航天大学教授、电磁兼容与防护全国重点实验室主任 苏东林（清华大学汪玉教授、西安电子科技大学马晓华教授、高等教育出版社张龙编审等对本文亦有贡献）
编辑丨齐旭美编丨马利亚监制丨赵晨
