防御破局者：Echodyne如何用雷達(dá)創(chuàng)新對抗廉價(jià)無人機(jī)

隨著無人機(jī)在戰(zhàn)場上激增，對探測雷達(dá)的需求也與日俱增。圖片來源：James Newsome/DVIDS

這筆賬觸目驚心：一架100美元的商用無人機(jī)可能摧毀一套價(jià)值1億美元的雷達(dá)系統(tǒng)。

對Echodyne聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Tom Driscoll而言，這種經(jīng)濟(jì)上的不對稱既代表了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心挑戰(zhàn)，也意味著他公司的最大機(jī)遇。

“如果我派出10架或100架小型無人機(jī)，每架成本100美元，然后我摧毀了一套1億美元的雷達(dá)，那么你就損失了1億美元，”Driscoll 解釋道。

他認(rèn)為，解決方案不是建造更昂貴的先進(jìn)雷達(dá)，而是制造性能足夠強(qiáng)大且成本低廉到可以隨處部署的雷達(dá)。

Driscoll的公司聲稱，他們已經(jīng)解決了一個(gè)困擾國防承包商數(shù)十年的難題：如何以遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)軍用相控陣?yán)走_(dá)的成本、尺寸和功耗，制造出性能與之媲美的雷達(dá)系統(tǒng)。

他表示，這一突破在于采用了一種完全不同的方法——使用超材料，這是一個(gè)通過全新方法引導(dǎo)無線電波的物理領(lǐng)域。

“我們手握一把錘子，然后去尋找釘子，”Driscoll在談及他團(tuán)隊(duì)的初始超材料研究時(shí)說道。“結(jié)果證明，這在雷達(dá)領(lǐng)域非常有價(jià)值。”

時(shí)機(jī)再關(guān)鍵不過了。隨著廉價(jià)的商用無人機(jī)充斥從烏克蘭到中東的戰(zhàn)場，世界各國軍隊(duì)都在爭相尋找能夠應(yīng)對這種威脅規(guī)模且價(jià)格合理的探測系統(tǒng)。

Driscoll相信，他的技術(shù)為實(shí)現(xiàn)他所說的“在自主時(shí)代保障世界安全”提供了一條路徑——這一使命從活躍戰(zhàn)區(qū)延伸到保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和邊界。

他補(bǔ)充道，基于這個(gè)起點(diǎn)，Echodyne一直追求“軍民兩用”的聚焦點(diǎn)：首先是針對小型無人機(jī)找到產(chǎn)品與市場的契合點(diǎn)，然后擴(kuò)展到安全和國防領(lǐng)域。

認(rèn)識(shí)一下Echodyne的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Tom Driscoll。圖片來源：Echodyne/提供

一種不同的波束導(dǎo)向方法

Driscoll將Echodyne描述為“一家技術(shù)平臺(tái)公司”，認(rèn)為其核心進(jìn)步在于一種新的波束成形架構(gòu)。

“世界上最好的雷達(dá)都擁有這種引導(dǎo)無線電波的能力，幾乎總是通過所謂的相控陣來實(shí)現(xiàn)，”他說。他指出，這些相控陣長期以來“非常昂貴”，并且常常“體積龐大、耗電量高”。

相比之下，他聲稱Echodyne的超材料方法“是一種從根本上不同的方式，將雷達(dá)的所有能量”集中在狹窄、可快速切換的方向上。

“這種不同的方法，其成本僅僅是以往嘗試構(gòu)建經(jīng)典相控陣每種方法的十分之一或百分之一，”他說，并稱這一成果是“改變游戲規(guī)則的存在”。

為何反無人機(jī)是首要應(yīng)用

Driscoll說，該公司的“灘頭陣地”一直是反無人機(jī)系統(tǒng)：在復(fù)雜環(huán)境中探測和跟蹤小型、低空、通常是商用的無人機(jī)。部分原因在于經(jīng)濟(jì)性。

“一直以來都有性能非常高的雷達(dá)可以探測這些小型無人機(jī)，”他說，并補(bǔ)充說一些世界頂級的系統(tǒng)“每套成本超過1,000萬美元，有些甚至達(dá)到1億美元。”

他認(rèn)為，面對成群的廉價(jià)飛行器，“態(tài)勢感知的另一個(gè)因素是分布：部署足夠多的雷達(dá)以使戰(zhàn)場態(tài)勢對稱。”

他說，Echodyne聲稱其雷達(dá)能提供“非常高端、非常昂貴的雷達(dá)的大部分性能，同時(shí)提供足以讓你對稱化應(yīng)對這一威脅的價(jià)格點(diǎn)。”

他補(bǔ)充說，實(shí)際上，這將無人機(jī)探測從基地級資產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃啤鞍嗯偶壻Y產(chǎn)，可以安裝在‘剃刀’全地形車或‘悍馬’車上。每個(gè)人都獲得針對該威脅的部隊(duì)防護(hù)能力。”

Echodyne的雷達(dá)在尺寸、重量、功耗和成本上大幅降低。圖片來源：Echodyne/提供

烏克蘭是鏡子，而非起因

Driscoll認(rèn)為，烏克蘭戰(zhàn)爭是揭示而非創(chuàng)造了廉價(jià)、數(shù)量眾多的無人機(jī)時(shí)代。

“這場戰(zhàn)爭恰好發(fā)生在技術(shù)條件成熟之時(shí)，”他說。在他看來，民用技術(shù)和快速的數(shù)字化迭代已經(jīng)為此創(chuàng)造了條件。“如果發(fā)生在任何其他地方，我們也會(huì)看到類似的結(jié)果，”他補(bǔ)充道。

他強(qiáng)調(diào)，要保持同步，就需要在防御方面采用與當(dāng)前進(jìn)攻方相同的節(jié)奏。“你必須規(guī)劃快速演進(jìn)、快速迭代，”他說。這意味著軟件定義的系統(tǒng)以及能夠“通過發(fā)布軟件更新來應(yīng)對不斷變化的威脅性質(zhì)”的能力。

他暗示一些傳統(tǒng)承包商“在某種模式下經(jīng)營了幾十年非常好的生意”，并且“改變需要時(shí)間”，但他強(qiáng)調(diào)了Echodyne的軍民兩用定位。“盡管國防業(yè)務(wù)目前是我們最大的收入來源，但它是一項(xiàng)軍民兩用技術(shù)。我相信這至關(guān)重要。”

他認(rèn)為，在無人機(jī)與干擾器的貓鼠游戲中，雷達(dá)也具有內(nèi)在優(yōu)勢。“隱身幾乎是擊敗雷達(dá)的唯一方法，而隱身技術(shù)仍然非常昂貴，”他說。“沒有辦法實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的商用隱身。”

關(guān)于行業(yè)力量和“改進(jìn)型商用”

當(dāng)被問及顛覆性時(shí)，Driscoll警告說，即使是突破性的傳感器也不會(huì)顛覆最大的系統(tǒng)集成商。

“我可以擁有世界上最好的雷達(dá)并以一美元的價(jià)格出售，但這并不會(huì)顛覆雷神公司或諾斯羅普·格魯曼公司，”他說。

他預(yù)計(jì)行業(yè)整合將繼續(xù)。“并購始終是其中的一部分，”他說，并將主要公司在管理大型政府項(xiàng)目方面的“優(yōu)勢地位”描述為“幾乎不可撼動(dòng)”。

他暗示，較新的公司仍然可以推動(dòng)變革。
引用他所說大約“20年前”首次聽到的一種理念——未來在于“改進(jìn)型商用”，他認(rèn)為國防部門終于開始接納從民用市場改造而來的產(chǎn)品。“這并非新思維，”他說。“只是剛剛開始被接受。而改變需要時(shí)間。”

Driscoll還指出，一家大型主承包商在過往一輪融資中收購了Echodyne的少數(shù)股權(quán)，他將其定性為戰(zhàn)略投資，并表示公司“遠(yuǎn)超過90%”的募集資本來自私人投資者。

一名美國士兵在叢林作戰(zhàn)訓(xùn)練中心釋放一架小型戰(zhàn)術(shù)偵察無人機(jī)，偵察敵方位置。圖片來源：美國陸軍第一特種部隊(duì)群/DVIDS

AI應(yīng)該做什么——以及不應(yīng)該做什么

Driscoll稱近期機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步“不可否認(rèn)”，但對他所認(rèn)為的炒作提出了反駁。

將AI視為“神奇銀彈”，他說，是“天真的”。據(jù)他描述，艱巨的工作在于“水面之下”——收集高質(zhì)量數(shù)據(jù)、進(jìn)行標(biāo)注并構(gòu)建管理數(shù)據(jù)的機(jī)制。

他說，Echodyne使用機(jī)器學(xué)習(xí)”主要用于分類相關(guān)事務(wù)”：“鳥類vs無人機(jī)vs車輛vs飛機(jī)，等等。”

但“我們的大部分?jǐn)?shù)字信號處理是基于算法的，”他補(bǔ)充道，并贊揚(yáng)了傳統(tǒng)信號處理的可解釋性。“如果一個(gè)算法的行為不符合你的預(yù)期，你可以理解原因。這是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具。”

軟件定義產(chǎn)品與“成長階段”的優(yōu)先事項(xiàng)

Driscoll將公司定位于“成長階段”，優(yōu)先事項(xiàng)集中在部署系統(tǒng)和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

“我們的優(yōu)先任務(wù)是讓這個(gè)解決方案落地，”他說，并補(bǔ)充說公司繼續(xù)投資研發(fā)，因?yàn)椤败浖x”在當(dāng)今世界是“強(qiáng)制性的”。

他以Echodyne的EchoGuard和EchoShield雷達(dá)為例，說明這些平臺(tái)會(huì)接收“定期的軟件更新”，他形容這些更新增加了“非常實(shí)質(zhì)性的新功能”，而不僅僅是補(bǔ)丁。他聲稱，需求信號“非常明確、非常巨大，并且以非常健康的速度增長”。

他如何努力培育突破

Driscoll將自己描述為一個(gè)應(yīng)用型研究思考者，他推動(dòng)團(tuán)隊(duì)將想法與可制造的產(chǎn)品聯(lián)系起來。

“即使是進(jìn)行最深入研究的團(tuán)隊(duì)，你也真的需要將他們與產(chǎn)品聯(lián)系起來，”他說。他認(rèn)為，這種聯(lián)系可以過濾掉那些“在產(chǎn)品中永遠(yuǎn)行不通”的精妙想法。

他還敦促領(lǐng)導(dǎo)者不要“為研究安排嚴(yán)格的時(shí)間表”。未知性使得研究不適合僵化的項(xiàng)目時(shí)間線，他說，除非公司能負(fù)擔(dān)得起多個(gè)并行項(xiàng)目。在他看來，若做不到這一點(diǎn)，研究應(yīng)該在產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)依賴它之前得到“充分驗(yàn)證”。

在思考另一種規(guī)模時(shí)，他指出大規(guī)模制造是被忽視的創(chuàng)新引擎：回顧蘋果在中國的產(chǎn)能建設(shè)，他說他不“記得具體數(shù)字了”，但相信在那里制造和人才方面的投資是"數(shù)百億美元的倍數(shù)"。

“一旦你實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品與市場的契合，接下來要做的就是推動(dòng)飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)，”他說。

雷達(dá)領(lǐng)域的下一個(gè)重大變革

當(dāng)被要求展望未來時(shí)，Driscoll對那些吸引頭條新聞的突破性進(jìn)展持懷疑態(tài)度。

“量子雷達(dá)很有趣，”他說，“但我認(rèn)為它會(huì)從根本上改變游戲規(guī)則嗎？可能不會(huì)。”

他認(rèn)為，真正能改變格局的是發(fā)現(xiàn)更多能達(dá)到汽車?yán)走_(dá)規(guī)模的應(yīng)用，后者曾推動(dòng)了整個(gè)供應(yīng)鏈的發(fā)展。

他提出，如果城市需要密集的傳感器網(wǎng)絡(luò)來管理擁擠的低空空域，無人機(jī)可能會(huì)提供那種規(guī)模。

“我們很可能將需要傳感器，”他說。“雷達(dá)是一個(gè)相當(dāng)好的傳感器。”他補(bǔ)充說，如果市政當(dāng)局建立“幫助管理空域的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)”，投資將“激增”，從而推動(dòng)整個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步。

就目前而言，他用直白的語言闡述了Echodyne的目標(biāo)。“安全意味著在激烈戰(zhàn)斗中保護(hù)自己，”他說。“安全也意味著守護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和邊界。”

用他的話說，近期的任務(wù)很簡單：“去為某些在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)似乎沒有很好解決方案的問題提供解決方案。”