虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)中的應(yīng)用前景初探

高友杰，司 揆，伍 敏，李正軍

（國防科技大學(xué)軍事基礎(chǔ)教育學(xué)院，長沙 410073）

目前，武裝力量進(jìn)行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練普遍存在環(huán)境模擬不夠逼真，訓(xùn)練手段少，訓(xùn)練效果有效性差等問題。特別是由于缺少“創(chuàng)傷”、“死亡”、“被俘”等真實(shí)威脅以及“重大得失后果”的顯著不足，使得訓(xùn)練有效性，特別是強(qiáng)烈應(yīng)激下的訓(xùn)練效果不足。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于軍事訓(xùn)練領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢和效能。近年來，越來越多國家的軍隊(duì)開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域方面的應(yīng)用，尤其是美國國防部已將以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為標(biāo)志的建模與仿真技術(shù)作為21世紀(jì)保證美軍優(yōu)勢地位的七大關(guān)鍵技術(shù)，投入了巨大的人力、物力和財(cái)力開展相關(guān)研究[1]。

1 武裝力量進(jìn)行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練中存在的不足

近年來，我國面臨更加復(fù)雜嚴(yán)峻的國際國內(nèi)安全形勢，特別是周邊安全摩擦頻發(fā)，更突出了軍事斗爭準(zhǔn)備的急切性。無論什么性質(zhì)、規(guī)模的突發(fā)事件，都會(huì)不同程度的給國家、社會(huì)和人民帶來損害，然而武裝力量進(jìn)行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練水平距滿足實(shí)戰(zhàn)化需求還存在一系列差距。

1.1 訓(xùn)練環(huán)境構(gòu)建難

組織非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練，訓(xùn)練環(huán)境構(gòu)建是基礎(chǔ)，是否構(gòu)建逼真、嚴(yán)酷、貼近實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境對(duì)提高訓(xùn)練有效性有直接而深刻的影響。目前非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練還存在一系列短板。

一是環(huán)境逼真度不足。傳統(tǒng)非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練以預(yù)案、想定為主，各武裝力量通常提前針對(duì)可能發(fā)生的各類情況提前做好預(yù)案，訓(xùn)練時(shí)按照預(yù)案內(nèi)容組織實(shí)施，通常是按步驟流程實(shí)施，缺少非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大和牽連面廣的特征。環(huán)境逼真度不足使得專業(yè)訓(xùn)練和心理訓(xùn)練難以結(jié)合起來，制約訓(xùn)練效果。二是重復(fù)訓(xùn)練難實(shí)現(xiàn)。重復(fù)訓(xùn)練能有效提高單兵運(yùn)用武器裝備熟練度，錘煉指揮員對(duì)突發(fā)情況的處置指揮，降低參與人員對(duì)各類環(huán)境的心理不適，從整體上增強(qiáng)部隊(duì)對(duì)非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的處置能力，確保履行好使命任務(wù)。但傳統(tǒng)訓(xùn)練重復(fù)訓(xùn)練難，其所需的組織保障工作量極大，多為定期組織，不能方便地開展訓(xùn)練。三是訓(xùn)練內(nèi)容覆蓋不全。非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)有反恐維穩(wěn)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、維護(hù)利益、安保警戒、國際維和、國際救援等行動(dòng)樣式，僅搶險(xiǎn)救災(zāi)又有震災(zāi)、洪災(zāi)、冰雪災(zāi)害、火災(zāi)、交通事故、泄露事故等。因此各部隊(duì)在訓(xùn)練中難以覆蓋多數(shù)訓(xùn)練內(nèi)容，且由于訓(xùn)練器材、裝備限制，對(duì)部分突發(fā)事件處置的訓(xùn)練更是難以展開。

1.2 訓(xùn)練組織實(shí)施難

近年來，部隊(duì)遂行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)能力有了較大提高，但還存在專業(yè)力量建設(shè)各種法規(guī)不健全、不完善，能力生成缺乏長效支撐。部隊(duì)組織訓(xùn)練主要依靠自身事件和幾本教材來指導(dǎo)，具體訓(xùn)練開展困難，很難保持和提高專業(yè)技能水平。

一是訓(xùn)練組織難規(guī)范。目前，部隊(duì)組織實(shí)施的各類演習(xí)中，對(duì)遂行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的演習(xí)數(shù)量較少，在相應(yīng)的演習(xí)中，僅能覆蓋部分部隊(duì)和部分訓(xùn)練科目。在日常訓(xùn)練中，各部隊(duì)年度訓(xùn)練計(jì)劃中均無專門時(shí)間保證，僅能把訓(xùn)練機(jī)動(dòng)時(shí)間從各階段抽出來，用以集中組織訓(xùn)練。二是組訓(xùn)效果難評(píng)估。由于非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練參與力量多元、過程復(fù)雜、協(xié)同性強(qiáng)，對(duì)于任一具體行動(dòng)，都涉及組織決策等一系列活動(dòng)。依據(jù)大綱組織的單一考核，難以對(duì)整體訓(xùn)練水平、個(gè)人完成任務(wù)情況作出客觀評(píng)價(jià)。三是特類情況難開展。針對(duì)核、生、化等特類環(huán)境下的訓(xùn)練，存在訓(xùn)練模式單一，實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練氛圍不濃，訓(xùn)練內(nèi)容滯后，難以勝任復(fù)雜救援任務(wù)，訓(xùn)練成果難以得到有效檢驗(yàn)等問題[2]。對(duì)于核、生、化沾染后果沒有直觀感受，缺少其擴(kuò)散帶來的心理強(qiáng)烈刺激，使得該類訓(xùn)練開展較少，訓(xùn)練效果差，實(shí)戰(zhàn)能力不足。

1.3 訓(xùn)練成本開銷大

非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的訓(xùn)練的過程是循序漸進(jìn)的過程，需要反復(fù)訓(xùn)練以達(dá)到訓(xùn)練目的。通過實(shí)兵實(shí)彈演練和綜合演練的方式進(jìn)行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練，雖然可以取得較好的訓(xùn)練效果，但是耗費(fèi)巨大。

一是人力成本大。非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的訓(xùn)練開展從訓(xùn)練方案的制定到訓(xùn)練的全過程中，有訓(xùn)練涉及人員、參訓(xùn)人員、控制人員、情況仿真人員和評(píng)判人員，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要安排專業(yè)人員進(jìn)行情況控制和導(dǎo)調(diào)，人員規(guī)模龐大。同時(shí)，還需對(duì)各崗位人員分專業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，才能使其掌握對(duì)非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)程的把握，履行好相應(yīng)職責(zé)。二是裝備損耗大。在訓(xùn)練中，各類武器裝備在長距離機(jī)動(dòng)及任務(wù)遂行過程中會(huì)有大量消耗及損耗。通過利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完全沉浸的效果，在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)裝備相同的模型，可以獲得近似真實(shí)的操作體驗(yàn)，可以有效降低在訓(xùn)練中武器裝備的損耗。三是經(jīng)費(fèi)成本大。對(duì)于非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練，由于每次訓(xùn)練所需人力和物力龐大，勢必造成經(jīng)費(fèi)的巨大支出。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展開訓(xùn)練，僅需要一次研發(fā)的投入，后續(xù)訓(xùn)練可以在虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)中重復(fù)實(shí)現(xiàn)，成本幾乎可以忽略。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的突出優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實(shí)是人類在探索自然、認(rèn)識(shí)自然過程中創(chuàng)造產(chǎn)生、逐步形成的一種用于認(rèn)識(shí)自然、模擬自然，進(jìn)而更好地適應(yīng)和利用自然的科學(xué)方法和技術(shù)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征可用3個(gè)I，即Immersion（沉浸性）、Interaction（交互性）、Imagination（想象性）來表示[4]。同時(shí)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成熟，5G通信即將大規(guī)模商用，其能夠提供高帶寬、低延時(shí)的通信服務(wù)，為虛擬現(xiàn)實(shí)分布式（Distribution）配置提供了通信技術(shù)保障，將可以突破傳統(tǒng)軍事訓(xùn)練場地、設(shè)備或資源的限制，實(shí)現(xiàn)軍事訓(xùn)練方面新的突破。

2.1 沉浸性特性為受訓(xùn)者提供全真任務(wù)環(huán)境模擬

沉浸性，又稱浸入性，通過受訓(xùn)者、虛擬實(shí)體、仿真設(shè)備和三維場景的有機(jī)融合，使受訓(xùn)者感覺完全置身于虛擬世界中，被虛擬世界所包圍，將受訓(xùn)者的部分感官與現(xiàn)實(shí)世界隔離，使受訓(xùn)者獲得更加真實(shí)的沉浸感，能夠讓受訓(xùn)者在一個(gè)相對(duì)安全的環(huán)境里獲得逼真的任務(wù)環(huán)境體驗(yàn)。

通過任務(wù)環(huán)境生成系統(tǒng)，可以提供豐富多樣的任務(wù)場景，便于受訓(xùn)者在各類復(fù)雜情景中進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí)通過各類危急情景，給與受訓(xùn)者強(qiáng)心理刺激，提高其進(jìn)入任務(wù)環(huán)境后的適應(yīng)能力和遂行任務(wù)能力。在實(shí)戰(zhàn)前，通過對(duì)任務(wù)地域任務(wù)環(huán)境的全真模擬，幫助指戰(zhàn)員提前熟悉任務(wù)環(huán)境，組織協(xié)同配合，進(jìn)行演練、有效提高實(shí)際遂行任務(wù)能力。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以有效彌補(bǔ)軍事訓(xùn)練中環(huán)境生成難，訓(xùn)練場地限制大，重復(fù)訓(xùn)練場布置復(fù)雜且成本高的不足，作為提高戰(zhàn)斗力的有效訓(xùn)練方式。

2.2 交互性特性為受訓(xùn)者提供逼真裝備操作體驗(yàn)

交互性，指虛擬環(huán)境能夠響應(yīng)人的自然行為，能夠與人互動(dòng)。使用者通過數(shù)據(jù)手套等外設(shè)和傳感器，與虛擬環(huán)境可即時(shí)交互并得到反饋，產(chǎn)生與真實(shí)世界一樣的感覺，幾乎可以忽略計(jì)算機(jī)的存在。使用者用在日常生活中的方式與虛擬場景中的人或物進(jìn)行各種交流、產(chǎn)生真實(shí)的互動(dòng)體會(huì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過各類外設(shè)和傳感器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中使用者的各項(xiàng)操作與虛擬場景變換的同步交互。在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，通過調(diào)節(jié)虛擬裝備參數(shù)，簡易更換外設(shè)，就可以實(shí)現(xiàn)需要訓(xùn)練武器裝備的更換。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)訓(xùn)練者與虛擬空間的結(jié)合，通過其交互性特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)武器裝備的操作，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)雙方的對(duì)抗，以此提高受訓(xùn)者的實(shí)戰(zhàn)能力。

2.3 想象性特性為受訓(xùn)者提供全新認(rèn)知實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

構(gòu)想性，就是用戶能在虛擬的環(huán)境中獲取新的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，形成感性或理性的認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的思想和行動(dòng)，有效提高思考和行動(dòng)能力。使用者在可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)中構(gòu)建的任務(wù)環(huán)境，加深對(duì)任務(wù)地點(diǎn)的理解；通過對(duì)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用，可以檢驗(yàn)其效能并形成新的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，提高指戰(zhàn)員的實(shí)戰(zhàn)能力。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過任務(wù)進(jìn)程的變化，讓受訓(xùn)者參與到戰(zhàn)爭的完整過程中，從而使受訓(xùn)者在參與戰(zhàn)爭實(shí)踐中積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，指揮員能夠?qū)θ蝿?wù)情況作出判斷并進(jìn)行指揮，評(píng)估其指揮效能。在一個(gè)指揮閉環(huán)中指揮員可以由此進(jìn)行指揮訓(xùn)練，提高指揮能力。每個(gè)任務(wù)單元可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)世界形成相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，提高戰(zhàn)斗能力。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠有效促進(jìn)使用者的技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用水平，創(chuàng)造性激發(fā)其謀略能力。

2.4 布式配置使受訓(xùn)者突破軍事訓(xùn)練時(shí)空限制

分布式配置，為了達(dá)到模擬設(shè)備共用的目的，使參訓(xùn)各方共處其中進(jìn)行自主對(duì)抗演習(xí)，即通過擴(kuò)大分布式訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的使用范圍，可以把分布在各地的任務(wù)部隊(duì)連同模擬設(shè)備用各信息網(wǎng)絡(luò)連接起來構(gòu)設(shè)一個(gè)共同的“虛擬任務(wù)環(huán)境”，使參訓(xùn)各方共處其中，進(jìn)行自主對(duì)抗演習(xí)[5]。

分布式配置的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以主干系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為支撐，建立統(tǒng)一的虛擬環(huán)境。通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的分布式配置，一是能突破單一虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練室場地設(shè)備有限，無法支撐較大規(guī)模部隊(duì)同時(shí)參與訓(xùn)練的限制，有效擴(kuò)大訓(xùn)練規(guī)模；二是能夠協(xié)調(diào)利用分散在各地域、各部隊(duì)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，有效分?jǐn)傇O(shè)備成本，通過內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)同步連通使用；三是有效解決諸軍兵種訓(xùn)練日常訓(xùn)練聯(lián)合難的問題，可以方便高效組織諸軍兵種成系統(tǒng)、成體系的一體化聯(lián)合訓(xùn)練。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)在非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練中的應(yīng)用前景

隨著軍隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)日益復(fù)雜，軍人將需要更加全面的技能，而這些技能可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行訓(xùn)練，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有低價(jià)、安全、拓展空間大等優(yōu)勢，我們可以在以下方面組織相應(yīng)技能的訓(xùn)練。

3.1 運(yùn)用裝備操作訓(xùn)練系統(tǒng)強(qiáng)化單兵武器裝備操作水平

非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)中，各類高新技術(shù)武器裝備運(yùn)用普遍。裝備操作訓(xùn)練系統(tǒng)主要采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建與真實(shí)武器幾乎一致的模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)，來對(duì)武器操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行武器裝備操作訓(xùn)練，對(duì)高技術(shù)復(fù)雜裝備具備更加突出的優(yōu)勢，在沒有高新裝備受損風(fēng)險(xiǎn)的情況下，便于受訓(xùn)人員反復(fù)試錯(cuò)，以此提高受訓(xùn)人員對(duì)武器裝備操作使用的水平，加深裝備操作人員對(duì)裝備的熟悉。

3.2 運(yùn)用指揮決策訓(xùn)練系統(tǒng)提升指揮員指揮決策能力

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以設(shè)置不同指揮環(huán)境，讓指揮員在虛擬任務(wù)環(huán)境中針對(duì)不同的任務(wù)情況組織指揮，模擬實(shí)戰(zhàn)指揮，從而提高指揮人員的技戰(zhàn)術(shù)水平。在指揮決策上，主要包含兩個(gè)方面：一方面是通過對(duì)獲取的情報(bào)在三維任務(wù)環(huán)境上合成逼真的三維立體態(tài)勢場景，有利于指揮人員更加直觀地把握整個(gè)任務(wù)態(tài)勢，輔助指揮員進(jìn)行指揮決策；另一方面，采用基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的指揮方案分析系統(tǒng)對(duì)指揮員提出的決策方案進(jìn)行仿真分析，更好地為指揮員服務(wù)，從而定下正確決心。

3.3 運(yùn)用聯(lián)合軍事訓(xùn)練系統(tǒng)強(qiáng)化部隊(duì)整體遂行任務(wù)能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將分散在各單位的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，統(tǒng)一任務(wù)協(xié)同訓(xùn)練。連通后的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)跨軍兵種，涵蓋眾多武器系統(tǒng)等在內(nèi)的整體環(huán)境，使士兵能在虛擬環(huán)境的動(dòng)態(tài)地形上遂行任務(wù)。在訓(xùn)練模擬系統(tǒng)發(fā)展到一定水平后，就可以組織一定規(guī)模的軍兵種聯(lián)合軍事演習(xí)，提高其聯(lián)合遂行非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的能力。

3.4 運(yùn)用分析系統(tǒng)研究評(píng)估優(yōu)選行動(dòng)方案

在戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)層次上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)模擬來評(píng)估任務(wù)進(jìn)程及效果，度量武器的效能，為試驗(yàn)和鑒定提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)使得任務(wù)模擬趨于更高層次，特別是聯(lián)合行動(dòng)的兵力規(guī)劃、運(yùn)用和使用等方面。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)可更多地用于武器系統(tǒng)分析，提供可重復(fù)試驗(yàn)的、允許應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法度量的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

3.5 運(yùn)用心理訓(xùn)練系統(tǒng)提高環(huán)境適應(yīng)能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以用于心理適應(yīng)性訓(xùn)練，通過構(gòu)建逼真的任務(wù)環(huán)境，通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多感官沉浸，展現(xiàn)出血腥、暴力、危險(xiǎn)的任務(wù)場景，受訓(xùn)者在期中以第一視角或者以旁觀者參與整個(gè)任務(wù)，充分體驗(yàn)各類任務(wù)的惡劣環(huán)境，逐步增強(qiáng)面對(duì)真實(shí)場景的心理適應(yīng)能力。

3.6 運(yùn)用心理康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)輔助治療任務(wù)后心理疾病

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于其逼真的模擬使人產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的心理治療可以應(yīng)用于創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）、恐高癥、抑郁癥等多種心理疾病的治療中。治療師可以根據(jù)“暴露式”臨床理論，在引導(dǎo)患有PTSD的人員治療時(shí)，將其引入一個(gè)可控的沉浸式環(huán)境中，在這樣一個(gè)安全的環(huán)境下，讓患者逐步回憶過去。隨著時(shí)間推移，癥狀會(huì)逐步緩解，最終重建一個(gè)更加健康的生活。

4 結(jié)束語

隨著我國日益面臨日益復(fù)雜的國內(nèi)國際環(huán)境，我國武裝力量勢必面臨越來越艱巨的各類非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)。通過對(duì)目前非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)訓(xùn)練中存在三大不足的分析，可以看到目前的訓(xùn)練現(xiàn)狀越來越難以滿足現(xiàn)實(shí)需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，其沉浸性、交互性、想象性的技術(shù)特點(diǎn)和分布式配置的發(fā)展趨勢為解決目前的訓(xùn)練短板提供了一個(gè)解決方案，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜任務(wù)的預(yù)實(shí)踐，有效提升訓(xùn)練效果。通過分析非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)的不足及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢，本文提出了六個(gè)方面的應(yīng)用，希望可以為相關(guān)訓(xùn)練工作的開展提供一些參考。