麻省理工学院林肯实验室开发的三项技术入选2026年度研发100奖获奖名单。该奖项旨在表彰过去一年中已投入使用或已获得许可的100项最具意义的创新成果。
研发100奖由在线出版物《R&D World》负责管理，该奖项自1963年起每年举办一届。这项全球性评选由独立的科学技术专家及行业专业人士组成的评审团进行评定。
此次林肯实验室的获奖成果，均攻克了提升系统安全性与能力方面的难题。其中一项技术是专为保护嵌入式计算机免受网络攻击而设计的操作系统；另一项技术是一个用于将超导芯片与半导体芯片集成至晶圆级系统的平台，适用于量子计算或高性能计算；最后一项获奖技术是一种算法，可消除5G基站对同频段射频设备造成的干扰。
林肯实验室主任梅丽莎·崔表示："这些获奖技术解决了网络安全、量子计算和通信领域的关键问题。我们为那些开发并推动这些技术落地、为国家利益作出贡献的敬业员工感到自豪。"
自2010年以来，林肯实验室已获得111项研发100奖，这些奖项表彰的是其非涉密技术向产业界和政府部门的转化成果。此外，每年还有许多涉密项目完成技术转化。这种技术转化正是该实验室作为美国战争部（Department of War）联邦资助研发中心所承担的核心职能。
设计即安全的操作系统
部署在卫星、无人机或雷达等系统中的嵌入式计算机，承担着保障任务完整性与人员安全的重任。然而，这些嵌入式计算机内部运行的操作系统，往往是网络攻击的主要目标。这类系统体积庞大、结构复杂，且建立在数十年前的传统设计基础之上，难以应对现代网络威胁。如今，人工智能正日益被攻击者用来发掘操作系统中的漏洞。
为保护嵌入式系统，林肯实验室开发了一款本质上更为安全的操作系统，名为Magnetite。"如果说Windows和Linux是通用计算领域中人们熟悉的主力系统，那么Magnetite则是专为嵌入式系统的不同现实需求而打造的——这类系统对实时性能要求严苛、资源极为有限，且一旦系统发生故障便会产生实际的物理后果，"安全弹性系统与技术小组首席研究员朱利安娜·弗尔加拉说道。
Magnetite的安全性由几个关键组件共同保障。它建立在seL4之上，这是一个经过形式化验证的微内核（即软件核心）。形式化验证意味着通过数学证明确保微内核代码的行为完全符合预期，从而消除了安全缺陷的一个重要来源。在此基础之上，Magnetite的操作系统服务——如网络、存储和通信功能——均采用Rust语言编写。这种编程语言能够防止黑客常常利用的内存损坏类漏洞。此外，Magnetite还依据"最小权限"原则，将各项服务配置为相互隔离的独立进程。这种配置可防止嵌入式系统的不同部分访问不必要的数据。即便某次网络攻击攻陷了某一项服务，该组件也可被单独隔离锁定，而系统的关键功能仍可继续正常运行。
Magnetite面向政府机构及获批合作伙伴免费开放使用，目前正被整合进美国战争部的航天及飞行平台中。展望未来，研发团队认为该平台有潜力扩展至其他嵌入式领域，例如关键基础设施的控制系统。由于Magnetite为构建专用任务能力提供了一个通用、可复用的基础平台，该团队也正与实验室内其他技术小组展开合作，力图将Magnetite打造为现有昂贵专有操作系统的替代方案。
除荣获研发100奖外，Magnetite还被评为麻省理工学院林肯实验室2025年度最佳发明。
面向量子系统的晶圆级平台
现代计算系统日益受限的，已不再是晶体管本身的性能，而是芯片间互连所带来的瓶颈。连接密集排布芯片的电气通路占用了大量空间，拖慢了数据传输速度，并产生了大量热量。这一问题在量子系统中表现得尤为突出，因为这类系统需要依靠体积庞大的同轴电缆，将需要低温冷却以实现零电阻的超导芯片与室温控制电子设备连接起来。
量子微系统平台正是针对这一互连难题而设计，它将数百个超导芯片与半导体芯片集成至单一的晶圆级系统之中。该平台融合了多项创新技术：首先，通过一种人工智能决策树方法，确定在整片晶圆上芯片间连接布线的最优方案；在对晶圆进行缺陷检测后，再运用数字光刻工艺在芯片位置之间以及缺陷电路组件周围"绘制"出定制化布线层，以最大限度提升晶圆的良品率。随后，芯片通过微凸点（用于连接堆叠芯片的微小导电材料凸起）或无凸点技术实现极近距离的连接；一层超导织物将这些连接延展至整片晶圆，从而构建出一个统一的计算平台，信号传输速度接近光速。传统的同轴电缆被集成化、光刻定义的柔性互连结构所取代，大幅降低了低温布线的复杂度与系统开销。
量子微系统平台在设计上具备可返工特性，芯粒（chiplet）可在无需重建整个系统的情况下进行更换或升级。该平台支持从单一及拼接式掩模版架构，到混搭式多掩模版配置，乃至完全集成的晶圆级平台等多种系统的设计与制造。平台内置的人工智能引擎能够持续适应工艺波动与设计变化，从而实现高效、数据驱动的微系统制造。
"通过从芯片级扩展转向人工智能优化的系统级集成，该平台为构建面向量子计算、人工智能及高性能计算等应用的超高效大规模计算基础设施，确立了一种全新范式，"量子赋能计算小组首席研究员拉宾德拉·达斯表示。该技术已具备向政府及商业代工厂转移的条件，并可能通过林肯实验室的技术转化流程，提供许可使用及合作开发的机会。
消除5G干扰的算法
随着5G蜂窝网络的不断扩展，一种意料之外的干扰源也随之而来。在某些环境中，5G基站发出的强信号可能侵入周边非5G射频天线所使用的频段，从而淹没军用雷达、飞机高度计、卫星地面站或射电望远镜等系统的信号。
为消除这种干扰，林肯实验室的研究人员开发了一种算法，能够从受影响天线的信号中分离并剔除5G信号。由于5G网络遵循公开的国际标准，该消除算法能够解析附近基站传输信号的结构——并估算环境中多径散射所造成的信号失真——从而精确重构出干扰信号的副本。随后，该重构副本将从接收到的数据中被减去，最终留下一个干净的信号。
与波束成形等传统干扰消除方法不同，该技术并不依赖于干扰信号与目标信号之间的空间分离。此外，由于它是在接收机的每一个独立天线通道上分别消除干扰，因此能够保留原本可能需要用来应对其他类型干扰（如电子压制干扰）的天线资源。
研究团队利用在希尔空军基地从诺基亚5G基站实际采集的空中信号，对该算法进行了验证测试。测试结果显示，原本被蜂窝信号干扰淹没的测试雷达信号得以成功恢复，其信噪比恢复至接近原始水平（误差在2分贝以内），这意味着雷达在无干扰状态下的探测距离得以保留89%。
"尽管5G波形具有复杂的结构，但其生成过程遵循全球统一标准，这使得我们的干扰消除方法能够推广适用于不同厂商生产的各类基站射频头，"战术边缘通信小组首席研究员比诺伊·库里恩说道。
目前，美国战争部正在评估将该技术应用于多种平台的可行性。由于5G波形的核心结构预计将延续至未来的蜂窝网络世代，这一方法未来或许也可扩展应用于新兴6G网络所产生的干扰消除。
