虛擬現實技術發展及其軍事訓練應用淺析

孫立功 趙百順 金成江

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是指用計算機技術及相應的硬件設備模擬出一個虛擬世界，并通過視覺、聽覺甚至觸覺等模擬，實現身臨其境的“真實”感官體驗和對虛擬世界元素的交互。

一、虛擬現實技術發展歷程及現狀

1.1 虛擬現實技術發展歷程

最早可追溯到的虛擬現實概念，是1935年斯坦利溫鮑姆（Stanley G.Weinbaum）的科幻小說《皮格馬利翁的眼鏡》，小說描寫的神奇眼鏡可為佩戴者加入嗅覺、觸覺甚至現代實景交互等功能[1]。

30年以后，美國的Morton Heileg開發出了第一款VR頭盔設備，讓虛擬現實從概念變成了現實。在其后的幾十年里，越來越多的科學家投入到VR研究領域，但虛擬現實技術更多的處在技術研究階段，發展長期緩慢。1994年日本游戲公司Sega和任天堂分別針對游戲產業推出了相應的VR產品，VR的硬件研究進入了一個新的發展時期。

進入21世紀以來，計算機技術、大數據、人工智能等迅速發展，虛擬現實技術也進入快速發展階段。2016年以來，互聯網業各大巨頭紛紛進軍VR領域，虛擬現實技術也走下殿堂進入普通消費者的視野，在各行業迅速應用，進入爆發發展階段。

1.2 虛擬現實技術的突出優勢

一是多感官沉浸性。虛擬現實技術通過眼、耳、鼻、舌、身等給用戶帶來全面的視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺等沉浸式的感受。比如通過VR看房時，通過立體環境渲染，讓看房者獲得身臨其境的感受，能看到宜居的環境、聞到花的香甜、觸到裝飾品的質感，獲得生活其中的幸福感受。

二是多維度交互性。虛擬現實技術借助鼠標、鍵盤之外的數據手套、頭戴式顯示器、運動追蹤器、力反饋裝置等專用多維交互設備，實現交互者對虛擬世界物體的操作以及獲得相應反饋。比如虛擬現實技術開發的軍事訓練系統中，受訓者在操作各種武器時可以對武器進行拆解組裝，發射子彈時有后坐力反饋;在駕駛車輛時能夠進行方向控制、檔位切換;當裝備損壞時還能夠對裝備進行維修等等。

三是真情景構想性。虛擬現實技術通過技術和設備還原或構建一個真實情景，可使參與者在環境刺激下取得技能、獲取信息、產生靈感。比如虛擬現實技術應用在各種訓練中，無論是裝備操作，還是技能訓練，或者是決策支持，都能夠讓參與者獲得認知，提高能力。

1.3 虛擬現實技術的應用領域

虛擬現實技術的三大突出優勢，使得其在爆發發展以來，迅速廣泛應用于游戲、社交、電影、教育、電商、醫學、城市規劃及房地產等諸多行業。尤其是2020年突如其來的新冠疫情，對人們的生活、工作、學習都產生了很大的影響，盡量減少聚集成為大家的基本共識。而基于虛擬現實技術的各種應用卻迎來了一個爆發增長期，數據顯示2020年2月通過貝殼APP線上VR看房日均接近35萬次，較上月環比增長了35倍[2]。在其他行業VR技術也同樣得以迅速發展。

虛擬現實技術在軍事領域的應用可以追溯到1962年，當時由Morton Heilig研制的虛擬現實原型機“Sensorama”就被美空軍引入到模擬飛行訓練中[3]。從那時起，美軍一直跟蹤虛擬技術的發展，并廣泛應用于軍事訓練，從單兵到指揮機構、從單裝運用到戰場環境，目前已經具備運用虛擬現實技術直接為實戰和戰爭服務的能力[4]。

二、虛擬現實技術在軍事訓練中的應用

2.1虛擬現實技術軍事訓練應用需求

一是軍事訓練的特殊性需要虛擬現實技術。軍事訓練的目的是提高受訓者的指揮藝術、于軍事訓練的特殊性，有些科目的訓練背景、條件及環境很軍事技能和戰斗能力，由難重復和再現，虛擬現實技術的運用能夠逼真再現這些場景，對提高訓練成績、提升遂行任務能力有重要意義。

二是軍事訓練的高危性需要虛擬現實技術。軍事訓練是一項危險的活動，在各種軍事技巧、技能訓練，裝備操作、操控訓練，武器彈藥、高爆炸藥等訓練中，存在高度的危險性，稍有不慎輕者裝備損毀、人員傷殘，更有甚者危及生命以及周邊環境的安全。受訓人員通過虛擬現實技術接受軍事訓練，通過考評后再進行實裝實彈實爆訓練必然極大的降低事故發生率和危險性。

三是軍事訓練的殘酷性需要虛擬現實技術。軍事訓練是以假想敵人為對象的，軍事訓練的最終目的是在戰場上獵殺敵人獲得勝利，訓練帶有濃烈的殘酷性和暴力性，受訓者需要接受血與火、生與死的洗禮和考驗，才能在戰爭中保持頑強的戰斗意志，虛擬現實技術的運用，對受訓者適應戰爭的殘酷性具有重要意義。

2.2虛擬現實技術在我軍事訓練中應用方向

一是提高單兵能力的基礎性訓練。單兵訓練是軍事訓練的基礎內容，具有科目多、周期長、組織難等特點，此外還有兵種專業細分、武器裝備各異等區分，具有十分廣闊的應用空間?？蓞^分單兵基礎科目、共同裝備，兵種專業裝備等有針對性的開發基于虛擬現實技術的訓練系統。

二是牽引實戰能力的體系化訓練。按照仗怎么打兵就怎么練的要求，充分發揮虛擬現實的技術優勢，構建實戰化的作戰環境，進行分布式訓練、網絡化訓練、體系化訓練，提高體系化作戰和保障能力，牽引形成實戰能力。

三是輔助指揮決策的智能化訓練。指揮決策訓練是軍事訓練的高級階段，目前我軍指揮決策經常性訓練主要是作業想定、兵棋推演（沙盤推演）、指揮所演習等，雖然一定程度上能夠提高指揮員指揮決策能力，但是缺少真實的作戰背景、殘酷的戰爭場景、艱苦的作業環境，指揮員形成的身心素質、綜合能力可能多少會缺點剛性、血性以及理性。因此，基于虛擬現實技術的輔助決策智能化訓練具有廣闊的空間和深遠的應用價值。

2.3虛擬現實技術在我軍事訓練中應用效益

一是解決現實矛盾。2015年進行的規模結構和力量編成改革已基本完成，雖然新編制體制下的軍事裝備也在抓緊研制配發，然而基于新體制、新編制、新裝備的軍事訓練和裝備配發周期性的矛盾將在一段時期內成為常態?；谔摂M現實技術的模擬訓練系統能夠迅速研發，快速部署，解決現實矛盾。

二是解決經濟矛盾。軍事訓練經費涉及教育訓練費、裝備維修管理費、場地建設費等等，訓練經費開支大與有限的軍費預算之間的矛盾很難調和，比如美軍培養一名戰斗機飛行員大約需要9千萬美元[5]?；谔摂M現實技術開發的裝備模型等，可以重復使用，通用裝備還可以推廣使用，真正做到一次投入長期有用，帶來極大的經濟效益。

三是提高訓練速度。無論是單裝操作訓練還是系統體系訓練，訓練的時間成本是最昂貴的（美軍飛行員的一年的訓練時間是300小時），而國家周邊安全環境和形勢要求我們要迅速形成體系戰斗能力?；谔摂M現實技術的軍事訓練，能夠實現訓練環境快速部署、訓練裝備一鍵恢復，訓練周期全天候、訓練計劃無縫銜接，解決日常訓練的實際問題以及特殊時期無法組織訓練的難題（比如新冠期間），帶來巨大的軍事效益。

三、小結

戰爭的勝利取決于指揮員的指揮藝術、部隊的戰斗力，指揮藝術和戰斗力的提升主要來自軍事訓練，信息時代的軍事訓練勢必向著時代化、科技化和智能化的方向發展。虛擬現實技術的先天優勢決定其應用于軍事訓練具有廣闊的前景，同時虛擬現實開發引擎的迭代更新、計算機技術的快速發展勢必推動新時代軍事訓練跨入新的階段。

參? 考? 文? 獻

[1] 姚亮.虛幻引擎（UE4）技術基礎[M]. 北京：電子工業出版社，2018.9

[2] 紅星新聞.新型“宅經濟”持續增長，VR看房量增長數十倍[EB/OL]http：//m.sohu.com/a/388646715_116237/？pvid=000115_3w_a，2020.04.17

[3] 安興，李剛，徐林偉等.虛擬現實技術在美軍模擬訓練中的應用現狀及發展[J]電光與控制，2011（10）42-46

[4] 高博，黃昉，侯春牧.虛擬現實技術在美軍實戰化訓練中的應用及啟示[J].國防科技，2014（3）94-97.

[5] 裝備參考.戰機飛行員訓練時間，美國150小時，俄羅斯50小時，中國是多少？[EB/OL]http：//m.sohu.com/a/238763244_819742，2018.07.01