沉浸式仿真訓(xùn)練既可提升訓(xùn)練效果 又能有效避免訓(xùn)練傷亡

未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)參戰(zhàn)士兵的作戰(zhàn)能力提出了更高要求，僅靠開(kāi)展實(shí)訓(xùn)已難以滿足作戰(zhàn)需求。各國(guó)軍隊(duì)正在尋求利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立沉浸式虛擬仿真訓(xùn)練環(huán)境開(kāi)展單兵訓(xùn)練，在提升訓(xùn)練效果的同時(shí)，又能有效避免訓(xùn)練傷亡，并節(jié)省訓(xùn)練費(fèi)用。沉浸式虛擬仿真訓(xùn)練與傳統(tǒng)虛擬游戲訓(xùn)練系統(tǒng)不同，不再通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤操作，而讓士兵完全沉浸在逼真的戰(zhàn)場(chǎng)虛擬環(huán)境中開(kāi)展訓(xùn)練，以最大限度貼近實(shí)訓(xùn)，既可提升訓(xùn)練效果，又能有效避免訓(xùn)練傷亡，并節(jié)省訓(xùn)練費(fèi)用。

沉浸式單兵戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練

美國(guó)陸軍耗資5700萬(wàn)美元研制出的陸軍步兵訓(xùn)練系統(tǒng)（DSTS），是近年來(lái)首個(gè)投入使用的沉浸式軍事虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。DSTS包括可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人體傳感器、具備光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡的仿真武器以及觸覺(jué)反饋墊。系統(tǒng)允許9名士兵同時(shí)參與訓(xùn)練，通過(guò)頭盔顯示系統(tǒng)觀察整個(gè)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和其他隊(duì)員的行動(dòng)。士兵根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)做出相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，例如行走、下蹲、扔手榴彈，以及遇到攻擊進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)躲避并召喚近距空中支援等。

該系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠提供山地、叢林和沙漠等讓人身臨其境的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，例如美軍在印第安納的陸軍基地就能將阿富汗的地形真實(shí)展現(xiàn)給士兵。系統(tǒng)還可以支持各種作戰(zhàn)任務(wù)，包括大規(guī)模作戰(zhàn)、非常規(guī)作戰(zhàn)、平時(shí)任務(wù)以及民事支援等。由于能夠?qū)ψ鲬?zhàn)人員進(jìn)行同一作戰(zhàn)環(huán)境、同一作戰(zhàn)任務(wù)的反復(fù)演練，因此能極大提高真實(shí)訓(xùn)練的效果。此外，DSTS還提供多角度數(shù)字場(chǎng)景回放功能。訓(xùn)練結(jié)束后，可從第三者視角或者全景視角進(jìn)行回放，細(xì)致觀察每個(gè)動(dòng)作，總結(jié)訓(xùn)練中的得失，這是在真實(shí)訓(xùn)練中難以做到的。

沉浸式單兵武器操作訓(xùn)練

伴隨現(xiàn)代單兵武器系統(tǒng)的科技含量日益提高，真實(shí)訓(xùn)練產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)和耗費(fèi)也日漸加大，因此武器系統(tǒng)的虛擬仿真訓(xùn)練更具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)著名武器制造商雷神公司基于VBS2商業(yè)游戲引擎開(kāi)發(fā)了新的虛擬作戰(zhàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括兩個(gè)部分：用于游戲仿真的軟件插件和用于控制軟件的武器硬件。武器系統(tǒng)的構(gòu)成、功能在虛擬環(huán)境中將得到真實(shí)再現(xiàn)，各種按鈕、光學(xué)瞄準(zhǔn)具、彈藥發(fā)射等都得到了精確復(fù)制。系統(tǒng)同樣利用了頭盔顯示技術(shù)和運(yùn)動(dòng)記錄技術(shù)，士兵按下按鈕等操作信息將實(shí)時(shí)傳回系統(tǒng)，控制虛擬人物做出同樣的動(dòng)作。以“標(biāo)槍”系統(tǒng)為例，士兵訓(xùn)練一天就可以掌握基本操作技巧，第二天就能在虛擬環(huán)境中與分隊(duì)一起開(kāi)展戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。迄今為止，雷神公司已經(jīng)為“標(biāo)槍”“陶”式等單兵反坦克導(dǎo)彈以及“毒刺”單兵近程防空導(dǎo)彈開(kāi)發(fā)了虛擬作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)。

下一代系統(tǒng)：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境

隨著軟硬件技術(shù)的成熟，未來(lái)軍隊(duì)對(duì)虛擬環(huán)境的需求會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，能夠進(jìn)一步縮小虛擬與現(xiàn)實(shí)之間距離的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入軍方視野。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息增加用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界感知，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，并將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場(chǎng)景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)。它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)。

美國(guó)陸軍的未來(lái)整體訓(xùn)練環(huán)境就是基于這樣的思想，陸軍合成武器中心下屬的國(guó)家仿真中心正在開(kāi)發(fā)新的訓(xùn)練模型，運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將真實(shí)訓(xùn)練與虛擬仿真訓(xùn)練結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造無(wú)縫、混合的沉浸式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使得士兵的訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn)無(wú)異。該系統(tǒng)包括了大量逼真的戰(zhàn)場(chǎng)空間場(chǎng)景，例如在城市作戰(zhàn)環(huán)境中，士兵在真實(shí)的街區(qū)執(zhí)行任務(wù)，但是通過(guò)頭盔顯示器能看到建筑物或者廢墟后面出現(xiàn)的敵人或者其他情況。預(yù)計(jì)最終成型的系統(tǒng)將降低集成費(fèi)用，提高靈活性并減少操作人員。

技術(shù)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，但是目前也存在一些亟待解決的問(wèn)題。例如，沉浸式虛擬仿真環(huán)境中使用頭盔顯示器可能會(huì)讓某些士兵產(chǎn)生模擬器眩暈癥，可以持續(xù)數(shù)分鐘到24小時(shí)不等。在此期間士兵進(jìn)行駕駛、機(jī)器操作、武器訓(xùn)練等將產(chǎn)生不利影響。此外，當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要注重對(duì)物理地形的建模，但是今后大量的非常規(guī)作戰(zhàn)任務(wù)需要士兵掌握作戰(zhàn)地區(qū)社會(huì)文化等人文地形特征，具備一定的跨文化交流能力。而目前針對(duì)人文地形建模的實(shí)現(xiàn)還有賴于個(gè)體和群體行為建模仿真技術(shù)以及人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，要開(kāi)發(fā)出具有實(shí)用價(jià)值的綜合仿真環(huán)境還有很長(zhǎng)的路要走。

需要指出的是，開(kāi)展沉浸式虛擬仿真訓(xùn)練的目的并非要取代真實(shí)訓(xùn)練，而是盡可能利用技術(shù)發(fā)展，提高訓(xùn)練費(fèi)效比，降低訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)，從而整體提高戰(zhàn)斗力?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著仿真技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多高質(zhì)量的虛擬仿真環(huán)境會(huì)逐步投入使用，對(duì)未來(lái)軍事訓(xùn)練方式將帶來(lái)革命性影響。