沉浸式技術——讓未來戰場撲面而來

制圖：李濤

    未來信息化戰場對參戰官兵的作戰能力提出了新的更高要求，單純依靠現有的訓練方式顯然難以滿足需求。日前，美國陸軍與微軟公司簽訂總價值4.8億美元合同，旨在採購10萬套增強現實眼鏡，用來為美軍下一步開展沉浸式軍事訓練提供支援。與此同時，美國陸軍實驗室也聯合多家創新技術研究所，著力研究沉浸式技術對軍事訓練和戰場作戰的應用價值。

    沉浸式軍事訓練係統能為參訓者提供一個逼真的戰場虛擬環境，士兵可完全沉浸其中開展訓練，從而最大限度貼近實戰，在提升訓練效益的同時，還能減少訓練傷並節省訓練費用。目前，世界各軍事大國都已認識到沉浸式技術在軍事領域的巨大潛力，通過完善虛擬訓練係統不斷提升作戰能力。

    虛擬戰場觸手可及

    近年來，伴隨著雲計算、大數據、人工智慧等技術的快速發展，軍事倣真也逐漸駛入發展“快車道”，在裝備建設、軍事演習、作戰訓練與後勤保障等領域相繼取得重要進展。尤其是近年來虛擬現實和增強現實技術的快速發展，能將電腦生成的虛擬圖像實時、動態地融合到人體所能感知到的真實環境中。這樣的技術一旦應用于軍事訓練，勢必打造出一個能讓士兵身臨其境的虛擬戰場空間。

    沉浸式技術正是虛擬現實和增強現實技術發展的最新成果。借助頭盔式或盔甲式顯示設備，沉浸式技術能將用戶的視覺和聽覺封閉起來，産生虛擬的視聽效果。同時，沉浸式技術借助數據手套為用戶提供虛擬的觸覺感官，通過語音識別器為用戶提供一個可以替代真實環境的理想模型。美軍目前正在研發的“士兵構建情報係統”訓練保障項目，就是想通過提供設備、模擬器與倣真建模等服務，更好地輔助開展軍事情報訓練。

    與傳統的靜態沙盤和作戰地圖相比，沉浸式軍事訓練係統不受場地限制，能在參戰官兵眼前呈現出包含網絡、電磁等跨空間的立體動態場景，從而提供一種身臨其境的“現場感”。以沉浸式數字單兵虛擬體驗係統為例，它能為士兵提供包含山地、叢林、沙漠等場景在內的沉浸式虛擬戰場環境，參加訓練的士兵只需攜帶各種傳感設備，選擇不同的戰場環境和任務方案，就能在係統中體驗到實戰訓練的效果。在這樣的沉浸式訓練係統中，導調人員同樣可以臨機設置不同的戰場環境和突發情況，訓練結束後回放觀察訓練過程，從而推動軍事訓練向實戰化和信息化靠攏。

    軍事訓練安全高效

    沉浸式軍事訓練在提升訓練效果的同時，還能有效避免訓練傷亡，同時節省訓練費用。專家預測，伴隨著沉浸式技術快速發展，未來5到10年，沉浸式軍事訓練比重將大幅增加。近年來，美國已先後研發出數款沉浸式軍事訓練倣真係統，助推了美軍軍事訓練的高效實施。

    構建虛擬戰場環境。通過對具體戰場環境、戰術背景和敵方兵力進行模擬倣真，沉浸式軍事訓練能為參訓人員提供更為逼真的戰場感受，軍事背景、戰地場景、武器裝備和參戰人員等全部包含其中，演習將越來越接近實戰。美國海軍專門開發出一款“虛擬艦艇作戰指揮中心”，能逼真模擬艦艇作戰指揮環境，提供生動的視覺、聽覺和觸覺效果。加拿大軍隊也通過沉浸式技術組織過模擬訓練演習。2014年，美軍公開展示了“增強現實沙盤”係統，通過直觀反映戰場真實地形地貌，使作戰人員身臨其境了解戰場地形。

    錘鍊單兵技戰素養。對于在2002年就推出過單兵訓練遊戲的美軍而言，沉浸式軍事訓練係統並非新鮮事物。美國耗費巨資開發的“陸軍步兵訓練係統”，是近年來首個投入使用的沉浸式訓練係統。該係統允許9名士兵同時參與訓練，包括可穿戴電腦、人體感測器、具備光學瞄準鏡的倣真武器等，能提供山地、叢林和沙漠等戰場環境，如同在真實訓練場上一般使用各類槍支彈藥。由于該係統能對作戰人員進行同一作戰環境、同一作戰任務的反覆演練，從而大幅提高了訓練效果。美軍組織實施的“軍官虛擬現實教程”則專門用來訓練作戰指揮人員，僅需5個月的沉浸式訓練，就能初步培訓出具有戰術專家素質的指揮官。

    實施聯合作戰訓練。借助沉浸式軍事訓練係統，還可實現不同地域和環境下各兵種的聯合作戰訓練。美國陸軍的“近戰戰術訓練係統”就採用了分布式交互倣真技術，建立起一個復雜的虛擬作戰環境。作為沉浸式協作分析研究的一部分，美國陸軍實驗室推出的“混合現實戰術分析工具包”，能通過倣真戰術作戰中心，為各軍兵種指揮官和情報分析人員提供不受地理條件制約的溝通和協作環境，將加速實現聯合戰場關鍵資訊的可視化倣真訓練。

    戰場應用潛力巨大

    當然，沉浸式軍事訓練係統也並非完美無缺，目前仍有許多亟待解決的技術問題。譬如，使用沉浸式倣真環境的各類螢幕，不可避免地會産生模擬器眩暈症，對實施駕駛、武器操作等訓練會産生不利影響。同時，現有的沉浸式軍事訓練係統大多關注對物理地形等戰場環境的建模倣真，人文地形的建模倣真同樣是未來軍事訓練虛擬倣真的重點領域。只是由于技術原因，目前尚未達到可以應用的程度。

    事實上，開展沉浸式軍事訓練並非要取代真實訓練，而是盡可能利用技術發展，提高訓練效費比，進而實現戰鬥力的整體提升。未來信息化戰爭是陸、海、空、天、電、網多維空間同時展開的一體化戰爭，戰役結構復雜、武器裝備多樣，對參戰人員素質及其戰法都提出了更高要求。借助沉浸式軍事訓練構建出虛擬戰場，有利于讓指揮員對未來戰爭提前具有感性認知，在戰爭開始之前做到“胸有成竹”。

    沉浸式軍事訓練係統的使用，不僅能提高軍事訓練效益，還有可能啟發新的作戰思維。目前，美國陸軍已計劃通過沉浸式軍事訓練打造一個擁有“虛擬戰場”的國家倣真中心。英國、法國、德國等多個國家開始使用“虛擬戰場”軟件，並通過軟件迭代更新加速訓法戰法升級。英國和阿聯酋等國還積極借助沉浸式技術服務徵兵工作，為想參軍入伍的年輕人提供虛擬戰場體驗。

    沉浸式技術同樣可應用于武器裝備維修和戰地醫療救護。維修人員能借助沉浸式虛擬現實係統提升裝備維修的熟練程度，美國洛馬公司目前就通過使用智能眼鏡加速F-22和F-35戰機維修速度。維修人員能通過眼鏡看到投影于戰鬥機上的零件編號，從而減少維修錯誤。（張璦敏、張玉民)