美軍試圖通過靈境技術(shù)加快飛行員培訓(xùn)

魏岳江

外媒報(bào)道，美國(guó)空軍希望通過靈境技術(shù)或虛擬現(xiàn)實(shí)模擬裝置加快培訓(xùn)新飛行員，緩解飛行員短缺問題。靈境技術(shù)模擬裝置為參與者提供了更加真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)，他們可以無限制使用裝置，隨時(shí)都可以練習(xí)。因此，他們可以學(xué)得更快，更早掌握復(fù)雜飛行軌跡。

近年來，美軍不斷發(fā)生空中事故和墜機(jī)事件，尤其是2018年5月8日，美國(guó)空軍讓所有飛機(jī)停飛一天，接受安全檢查。美空軍現(xiàn)役聯(lián)隊(duì)及維護(hù)人員可以自行選擇停飛日期，最晚時(shí)間為5月21日。對(duì)于連日來美軍戰(zhàn)機(jī)墜毀事故，美軍聯(lián)合參謀部主任、陸軍中將肯尼斯·麥肯錫在國(guó)防部記者會(huì)上答記者問時(shí)表示，尚未發(fā)現(xiàn)這些事故是否存在系統(tǒng)性問題。軍事專家認(rèn)為，導(dǎo)致美軍空難頻頻的主要原因是飛行員短缺，人才流失嚴(yán)重。近年來，由于美軍飛行員與維修人員受到民間公司高待遇的吸引而紛紛離去，導(dǎo)致戰(zhàn)斗機(jī)安全性的降低。基于此，美軍進(jìn)行了廣告宣傳，采取增加飛行員津貼、提高薪水、縮短服役時(shí)間和在兵營(yíng)中為那些希望在服役期間接受教育的飛行員配備計(jì)算機(jī)等措施吸引飛行員扎根軍營(yíng)。然而，美國(guó)飛行員似乎難以為之所動(dòng)，許多飛行員還是沖破各種阻力跳槽到薪水較高的地方民航公司，因此美軍飛行員仍極為短缺，到了青黃不接的境地。

靈境技術(shù)，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的靈境技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的視覺、聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)或其他人體行為動(dòng)作。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。也就是說，靈境技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，利用多源信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。從本質(zhì)上講，靈境技術(shù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的再現(xiàn)和夢(mèng)境的實(shí)現(xiàn)；從技術(shù)角度講，它是軟件、硬件領(lǐng)域的前沿技術(shù)綜合應(yīng)用和面對(duì)對(duì)象的綜合技術(shù)開發(fā)。靈境技術(shù)將可以使人們?cè)陬^戴一個(gè)頭盔式增強(qiáng)型隨身看系統(tǒng)的情況下，身臨其境地體驗(yàn)一把夢(mèng)幻似的虛擬現(xiàn)實(shí)。其實(shí)，這些虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，就是使用復(fù)雜的軟件技術(shù)，預(yù)先在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造一個(gè)真正的虛擬空間，空間中的每一個(gè)點(diǎn)都具有X、Y、Z坐標(biāo)及色彩、法線、邏輯關(guān)系等眾多維度的信息，計(jì)算機(jī)再通過傳感器、操縱桿、鼠標(biāo)等用戶輸入設(shè)備確定虛擬場(chǎng)景中人的六個(gè)自由度位置，最后通過計(jì)算機(jī)將畫面再現(xiàn)到用戶眼前，從而創(chuàng)造出虛擬空間。然而，我們決不能把靈境技術(shù)和模擬仿真混淆，兩者是有一定區(qū)別的。概括地說，靈境技術(shù)是模擬仿真在高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和信息處理環(huán)境下的發(fā)展和技術(shù)拓展。

靈境技術(shù)或虛擬現(xiàn)實(shí)，是美軍于20世紀(jì)90年代開始興起并逐步推廣的一種新的現(xiàn)代模擬訓(xùn)練方式。目前，美軍的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬已經(jīng)進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)化階段，廣泛運(yùn)用于各軍兵種的單兵單裝訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練、戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、飛行員培訓(xùn)等各個(gè)層次。在飛行訓(xùn)練中，飛行員坐在一個(gè)模擬的具有“載人操縱飛行器”功能并帶有傳感裝置的椅子上。在椅子上，安放用于在虛擬空間中作直線運(yùn)動(dòng)的位移控制器和用于圍繞飛行員重心調(diào)節(jié)飛行員朝向的旋轉(zhuǎn)控制器。飛行員頭戴立體頭盔顯示器，用于顯示望遠(yuǎn)鏡、航天飛機(jī)和太空的模型，并用數(shù)據(jù)手套作為和系統(tǒng)進(jìn)行交互的手段。訓(xùn)練中，飛行員在望遠(yuǎn)鏡周圍就可以進(jìn)行操作，并且通過虛擬手接觸操縱桿來抓住需要更換的“模塊更換儀”。抓住模塊更換儀后，飛行員就可以利用座椅的控制器在空中進(jìn)行虛擬飛行。靈境技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)例子是“聯(lián)網(wǎng)軍事訓(xùn)練系統(tǒng)”。在該系統(tǒng)中，軍隊(duì)被布置在與實(shí)際車輛和指揮中心相同的位置，他們可以看到一個(gè)有山、樹、硝煙、道路、建筑物、白云以及由其他部隊(duì)操縱的車輛的模擬戰(zhàn)場(chǎng)。這些由實(shí)際人員操作的車輛可以相互射擊，系統(tǒng)利用無線電通信和聲音來加強(qiáng)真實(shí)感。該系統(tǒng)的每個(gè)用戶可以通過環(huán)境視點(diǎn)來觀察別人的行動(dòng)。炮火的顯示極為真實(shí)，用戶可以看到被攻擊部隊(duì)炸毀的情況。從直升機(jī)上看到的場(chǎng)景也非常逼真。這個(gè)模擬系統(tǒng)可用來訓(xùn)練坦克、直升機(jī)和進(jìn)行對(duì)抗演習(xí)，以及訓(xùn)練部隊(duì)之間的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

近年來，世界上軍事強(qiáng)國(guó)利用靈境技術(shù)實(shí)施的“網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭(zhēng)”層出不窮。僅1999年，美軍就連續(xù)發(fā)動(dòng)了“焦點(diǎn)透鏡99”“聯(lián)合絢麗99”等多場(chǎng)模擬演習(xí)，通過創(chuàng)造逼真的人工合成環(huán)境，使參戰(zhàn)雙方同處其中，在虛擬的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場(chǎng)上“調(diào)兵遣將”“斗智斗勇”，實(shí)施“真實(shí)的”對(duì)抗演習(xí)，其“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真度就像發(fā)生在眼前一樣”。軍事訓(xùn)練是枯燥乏味的，而射擊、模擬器等軍事電腦游戲，通過靈境技術(shù)設(shè)置不同的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)對(duì)手，逼真顯示各類先進(jìn)武器裝備的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作效果，可以誘導(dǎo)官兵在游戲中了解不同軍兵種、不同類型部隊(duì)的作戰(zhàn)特點(diǎn)，掌握武器裝備操控技能，提高戰(zhàn)術(shù)意識(shí)、戰(zhàn)術(shù)技能和指揮協(xié)同水平。靈境技術(shù)可以使相距幾千公里的士兵與作戰(zhàn)指揮人員在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行對(duì)抗作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練，效果如同在真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)上一樣。近年來，外軍聯(lián)合地方部門運(yùn)用靈境技術(shù)組織對(duì)抗演習(xí)，在實(shí)戰(zhàn)化氛圍中甄選、培養(yǎng)、鍛煉網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)士的實(shí)戰(zhàn)能力。美國(guó)防部和國(guó)土安全部組織的“網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴”演習(xí)、太平洋司令部舉辦的“網(wǎng)絡(luò)勇氣”對(duì)抗演習(xí)及空軍組織的“侵略者”網(wǎng)絡(luò)空間一體化對(duì)抗演習(xí)等。2010年9月，美國(guó)國(guó)土安全部與12個(gè)國(guó)家合作，舉行代號(hào)為“網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴-3”的網(wǎng)絡(luò)攻擊演習(xí)。

戰(zhàn)爭(zhēng)是打出來的，也是靈境技術(shù)設(shè)計(jì)出來的。運(yùn)用建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以建立大規(guī)模演練聯(lián)合戰(zhàn)役的“戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)室”，使敵對(duì)雙方可在虛擬的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場(chǎng)上厲兵秣馬，預(yù)演未來戰(zhàn)爭(zhēng)。美軍從20世紀(jì)70年代開始就將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于作戰(zhàn)訓(xùn)練、武器評(píng)估、作戰(zhàn)條令檢驗(yàn)以及作戰(zhàn)力量分析等方面，建立了戰(zhàn)斗實(shí)驗(yàn)室、陸軍實(shí)驗(yàn)室、空軍實(shí)驗(yàn)室、海軍實(shí)驗(yàn)室和陸戰(zhàn)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室，研制了多種作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)。可以這樣說，作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室不用鏖戰(zhàn)，就可以造就身經(jīng)百“戰(zhàn)”的將領(lǐng)；不用犧牲，就可以透過 “硝煙的戰(zhàn)場(chǎng)”審視未來的戰(zhàn)爭(zhēng)。作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室所具有的這種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，必將成為未來戰(zhàn)爭(zhēng)的預(yù)演場(chǎng)。世界上第一次運(yùn)用靈境技術(shù)導(dǎo)演大規(guī)模的“網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭(zhēng)”是在1994年。當(dāng)時(shí)，美軍為了提高在高技術(shù)條件下的作戰(zhàn)能力，利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行了代號(hào)為“路易斯安娜94”的作戰(zhàn)演習(xí)。這次演習(xí)在“戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)室”里擺開陣勢(shì)，不但試驗(yàn)論證了美國(guó)陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊(duì)編成，使之更加符合21世紀(jì)的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習(xí)經(jīng)費(fèi)近20億美元。當(dāng)時(shí)，一些軍事專家稱之為“軍事訓(xùn)練領(lǐng)域中劃時(shí)代的革命”。2003年爆發(fā)的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，其實(shí)美軍于2002年“倒薩”步伐就已開始了。美軍利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，打的是一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)。這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)的代號(hào)即是“千年挑戰(zhàn)2002”演習(xí)。美軍運(yùn)用最新研制的第一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)模擬軟件，將整個(gè)伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)置于近乎“真實(shí)”的場(chǎng)景中，從武器裝備、作戰(zhàn)指揮、戰(zhàn)場(chǎng)協(xié)同、后勤保障等實(shí)施全方位演練，不斷完善作戰(zhàn)方案，取得了立竿見影的效果。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍的“斬首與震懾”戰(zhàn)法，也是美軍在戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)中心多次實(shí)驗(yàn)評(píng)估后拿出的“快速制勝”方案。