美軍試圖通過靈境技術加快飛行員培訓

魏岳江

外媒報道，美國空軍希望通過靈境技術或虛擬現(xiàn)實模擬裝置加快培訓新飛行員，緩解飛行員短缺問題。靈境技術模擬裝置為參與者提供了更加真實的經驗，他們可以無限制使用裝置，隨時都可以練習。因此，他們可以學得更快，更早掌握復雜飛行軌跡。

近年來，美軍不斷發(fā)生空中事故和墜機事件，尤其是2018年5月8日，美國空軍讓所有飛機停飛一天，接受安全檢查。美空軍現(xiàn)役聯(lián)隊及維護人員可以自行選擇停飛日期，最晚時間為5月21日。對于連日來美軍戰(zhàn)機墜毀事故，美軍聯(lián)合參謀部主任、陸軍中將肯尼斯·麥肯錫在國防部記者會上答記者問時表示，尚未發(fā)現(xiàn)這些事故是否存在系統(tǒng)性問題。軍事專家認為，導致美軍空難頻頻的主要原因是飛行員短缺，人才流失嚴重。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，導致戰(zhàn)斗機安全性的降低。基于此，美軍進行了廣告宣傳，采取增加飛行員津貼、提高薪水、縮短服役時間和在兵營中為那些希望在服役期間接受教育的飛行員配備計算機等措施吸引飛行員扎根軍營。然而，美國飛行員似乎難以為之所動，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，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網(wǎng)絡技術等多種技術的集合，主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環(huán)境是由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的靈境技術應該具有一切人所具有的視覺、聽覺、觸覺、力覺、運動等感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢或其他人體行為動作。傳感設備是指三維交互設備。也就是說，靈境技術利用計算機生成一種模擬環(huán)境，利用多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。從本質上講，靈境技術是對現(xiàn)實世界的再現(xiàn)和夢境的實現(xiàn)；從技術角度講，它是軟件、硬件領域的前沿技術綜合應用和面對對象的綜合技術開發(fā)。靈境技術將可以使人們在頭戴一個頭盔式增強型隨身看系統(tǒng)的情況下，身臨其境地體驗一把夢幻似的虛擬現(xiàn)實。其實，這些虛擬現(xiàn)實場景，就是使用復雜的軟件技術，預先在計算機中構造一個真正的虛擬空間，空間中的每一個點都具有X、Y、Z坐標及色彩、法線、邏輯關系等眾多維度的信息，計算機再通過傳感器、操縱桿、鼠標等用戶輸入設備確定虛擬場景中人的六個自由度位置，最后通過計算機將畫面再現(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，靈境技術是模擬仿真在高性能計算機系統(tǒng)和信息處理環(huán)境下的發(fā)展和技術拓展。

靈境技術或虛擬現(xiàn)實，是美軍于20世紀90年代開始興起并逐步推廣的一種新的現(xiàn)代模擬訓練方式。目前，美軍的虛擬現(xiàn)實模擬已經進入實戰(zhàn)化階段，廣泛運用于各軍兵種的單兵單裝訓練、作戰(zhàn)指揮訓練、戰(zhàn)役戰(zhàn)術訓練、飛行員培訓等各個層次。在飛行訓練中，飛行員坐在一個模擬的具有“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動的位移控制器和用于圍繞飛行員重心調節(jié)飛行員朝向的旋轉控制器。飛行員頭戴立體頭盔顯示器，用于顯示望遠鏡、航天飛機和太空的模型，并用數(shù)據(jù)手套作為和系統(tǒng)進行交互的手段。訓練中，飛行員在望遠鏡周圍就可以進行操作，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行虛擬飛行。靈境技術應用的一個例子是“聯(lián)網(wǎng)軍事訓練系統(tǒng)”。在該系統(tǒng)中，軍隊被布置在與實際車輛和指揮中心相同的位置，他們可以看到一個有山、樹、硝煙、道路、建筑物、白云以及由其他部隊操縱的車輛的模擬戰(zhàn)場。這些由實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真實感。該系統(tǒng)的每個用戶可以通過環(huán)境視點來觀察別人的行動。炮火的顯示極為真實，用戶可以看到被攻擊部隊炸毀的情況。從直升機上看到的場景也非常逼真。這個模擬系統(tǒng)可用來訓練坦克、直升機和進行對抗演習，以及訓練部隊之間的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

近年來，世界上軍事強國利用靈境技術實施的“網(wǎng)絡戰(zhàn)爭”層出不窮。僅1999年，美軍就連續(xù)發(fā)動了“焦點透鏡99”“聯(lián)合絢麗99”等多場模擬演習，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)絡戰(zhàn)場上“調兵遣將”“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習，其“戰(zhàn)場態(tài)勢逼真度就像發(fā)生在眼前一樣”。軍事訓練是枯燥乏味的，而射擊、模擬器等軍事電腦游戲，通過靈境技術設置不同的戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)對手，逼真顯示各類先進武器裝備的外形、內部結構和動作效果，可以誘導官兵在游戲中了解不同軍兵種、不同類型部隊的作戰(zhàn)特點，掌握武器裝備操控技能，提高戰(zhàn)術意識、戰(zhàn)術技能和指揮協(xié)同水平。靈境技術可以使相距幾千公里的士兵與作戰(zhàn)指揮人員在網(wǎng)絡上進行對抗作戰(zhàn)演習和訓練，效果如同在真實的戰(zhàn)場上一樣。近年來，外軍聯(lián)合地方部門運用靈境技術組織對抗演習，在實戰(zhàn)化氛圍中甄選、培養(yǎng)、鍛煉網(wǎng)絡戰(zhàn)士的實戰(zhàn)能力。美國防部和國土安全部組織的“網(wǎng)絡風暴”演習、太平洋司令部舉辦的“網(wǎng)絡勇氣”對抗演習及空軍組織的“侵略者”網(wǎng)絡空間一體化對抗演習等。2010年9月，美國國土安全部與12個國家合作，舉行代號為“網(wǎng)絡風暴-3”的網(wǎng)絡攻擊演習。

戰(zhàn)爭是打出來的，也是靈境技術設計出來的。運用建立在網(wǎng)絡基礎上的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以建立大規(guī)模演練聯(lián)合戰(zhàn)役的“戰(zhàn)爭實驗室”，使敵對雙方可在虛擬的網(wǎng)絡戰(zhàn)場上厲兵秣馬，預演未來戰(zhàn)爭。美軍從20世紀70年代開始就將計算機模擬技術用于作戰(zhàn)訓練、武器評估、作戰(zhàn)條令檢驗以及作戰(zhàn)力量分析等方面，建立了戰(zhàn)斗實驗室、陸軍實驗室、空軍實驗室、海軍實驗室和陸戰(zhàn)隊實驗室，研制了多種作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)。可以這樣說，作戰(zhàn)實驗室不用鏖戰(zhàn)，就可以造就身經百“戰(zhàn)”的將領；不用犧牲，就可以透過 “硝煙的戰(zhàn)場”審視未來的戰(zhàn)爭。作戰(zhàn)實驗室所具有的這種獨特優(yōu)勢，必將成為未來戰(zhàn)爭的預演場。世界上第一次運用靈境技術導演大規(guī)模的“網(wǎng)絡戰(zhàn)爭”是在1994年。當時，美軍為了提高在高技術條件下的作戰(zhàn)能力，利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行了代號為“路易斯安娜94”的作戰(zhàn)演習。這次演習在“戰(zhàn)爭實驗室”里擺開陣勢，不但試驗論證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術和部隊編成，使之更加符合21世紀的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習經費近20億美元。當時，一些軍事專家稱之為“軍事訓練領域中劃時代的革命”。2003年爆發(fā)的伊拉克戰(zhàn)爭，其實美軍于2002年“倒薩”步伐就已開始了。美軍利用計算機技術，打的是一場戰(zhàn)爭設計戰(zhàn)。這場戰(zhàn)爭設計戰(zhàn)的代號即是“千年挑戰(zhàn)2002”演習。美軍運用最新研制的第一個戰(zhàn)場模擬軟件，將整個伊拉克戰(zhàn)爭置于近乎“真實”的場景中，從武器裝備、作戰(zhàn)指揮、戰(zhàn)場協(xié)同、后勤保障等實施全方位演練，不斷完善作戰(zhàn)方案，取得了立竿見影的效果。伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍的“斬首與震懾”戰(zhàn)法，也是美軍在戰(zhàn)爭設計中心多次實驗評估后拿出的“快速制勝”方案。