王涵 張志勇 朱虹旭 周雙喜
[摘 要]隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的節(jié)奏越來(lái)越快,也越來(lái)越殘酷,這對(duì)指揮員的心理素質(zhì)提出了更高的要求。指揮員能否在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中擁有處變不驚、沉著冷靜的心理狀態(tài),對(duì)指揮決策、完成戰(zhàn)斗任務(wù)有著極大的影響。文章以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為切入點(diǎn),分析研究現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)硬件和軟件,探討基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的指揮員心理訓(xùn)練環(huán)境框架構(gòu)建,為下一步虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境的構(gòu)建提供參考。
[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);指揮員;心理訓(xùn)練;環(huán)境構(gòu)建
[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2018)03-0132-03
古代軍事家強(qiáng)調(diào)“用兵之道,攻心為上”。作為戰(zhàn)爭(zhēng)的指揮者、決策者,指揮員的心理素質(zhì)狀況直接影響到其作戰(zhàn)思想、作戰(zhàn)決策和戰(zhàn)斗意志的實(shí)施與發(fā)揮,關(guān)系到軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的生成情況和“打得贏”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度。由于近年計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也隨之進(jìn)入越來(lái)越多的行業(yè)和領(lǐng)域,特別是2016年以來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備越來(lái)越普及,價(jià)格也越來(lái)越親民。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn),即沉浸性、交互性、想象性[1],創(chuàng)建一個(gè)心理訓(xùn)練需要的、逼近真實(shí)的、現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的環(huán)境,讓指揮員沉浸于其中進(jìn)行心理訓(xùn)練,有利于提升指揮員的心理承受能力、心理適應(yīng)能力、心理應(yīng)激能力以及心理的自我調(diào)節(jié)、控制和康復(fù)能力[2],提高其心理機(jī)能,保證能夠在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中正常行動(dòng),最大限度地發(fā)揮其作戰(zhàn)能力,同時(shí)能夠抵御敵人通過(guò)各種手段進(jìn)行的心理攻擊。
心理學(xué)研究表明,指揮員在指揮作戰(zhàn)中必須承受極其巨大的心理壓力,其意志、情緒、能力和性格在面臨不同的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)都會(huì)有不同的狀態(tài)和特點(diǎn)。優(yōu)良的心理素質(zhì),沉著冷靜的心理品格,往往可以提高指揮員的戰(zhàn)斗能力;反之,則對(duì)指揮員的指揮決策產(chǎn)生極大影響,使其能力的發(fā)揮受限,甚至是喪失指揮能力。而指揮員的心理素質(zhì)包括很多方面,其中心理承受、心理適應(yīng)、心理應(yīng)激、心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力的大小[2],直接影響指揮員能力水平的發(fā)揮,因此,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的指揮員心理訓(xùn)練環(huán)境應(yīng)該具備以下四個(gè)功能。
(一)能夠開(kāi)展心理承受能力訓(xùn)練
心理承受能力是指人的感官持續(xù)接受和承擔(dān)外界一定刺激量的能力。一般來(lái)說(shuō),每個(gè)人都有一定的心理承受能力,但是由于每個(gè)人的性格、身處環(huán)境、受教育程度、生活閱歷等情況不同,因此,其心理承受能力又有比較大的差異。心理承受能力訓(xùn)練的目的是提高指揮員承擔(dān)外界刺激的能力。每個(gè)人對(duì)于外界刺激的承受量是有上限的,一旦超過(guò)這個(gè)上限,就會(huì)對(duì)其認(rèn)識(shí)、情感和意志造成不同程度的影響。通過(guò)訓(xùn)練可以提升指揮員的心理承受能力的上限,使其在受到更大的外界環(huán)境刺激時(shí)能夠從容面對(duì)。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的主要特點(diǎn)之一是持續(xù)不間斷,從戰(zhàn)爭(zhēng)一開(kāi)始就呈現(xiàn)出連續(xù)、高效的態(tài)勢(shì),精確制導(dǎo)彈藥的大量使用,使得戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境異常殘酷,指揮員的心理壓力異常之大,這時(shí)其心理承受能力越強(qiáng),越能夠在復(fù)雜、殘酷的戰(zhàn)斗中保持冷靜,正確決策。
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展指揮員心理承受能力訓(xùn)練,在訓(xùn)練環(huán)境的構(gòu)建上:一是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸性這一特點(diǎn),創(chuàng)造出逼真的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,讓指揮員猶如身臨其境,真切感受到戰(zhàn)場(chǎng)的氛圍。二是通過(guò)戰(zhàn)爭(zhēng)不同殘酷程度場(chǎng)景的不斷變化,逐步強(qiáng)化環(huán)境對(duì)指揮員的刺激,使其產(chǎn)生相應(yīng)的有利反應(yīng),形成“刺激—反應(yīng)”的聯(lián)結(jié),從而提高其心理的承受能力。三是要注重訓(xùn)練過(guò)程中環(huán)境生成的隨機(jī)性,時(shí)刻貼近現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)多變的實(shí)際,讓指揮員在體驗(yàn)沖擊中不斷提高心理承受能力。
(二)能夠開(kāi)展心理適應(yīng)能力訓(xùn)練
心理適應(yīng)能力是指對(duì)外部環(huán)境變化的適應(yīng)能力。心理適應(yīng)能力訓(xùn)練主要是指通過(guò)訓(xùn)練使指揮員的心理活動(dòng)能夠適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)特殊戰(zhàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件及其變化。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上,指揮員面對(duì)的是各種可能出現(xiàn)的外部環(huán)境刺激,如果不能及時(shí)適應(yīng)并且習(xí)慣于這些刺激,就很難保持自身心理活動(dòng)的穩(wěn)定性,從而影響到作戰(zhàn)任務(wù)的完成。
在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境(也稱虛擬環(huán)境)下開(kāi)展指揮員心理適應(yīng)能力訓(xùn)練一定要基于相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)背景下,通過(guò)對(duì)戰(zhàn)術(shù)背景的分析和判斷,對(duì)可能出現(xiàn)的場(chǎng)景進(jìn)行虛擬,讓指揮員進(jìn)行任務(wù)模擬,體會(huì)和感受可能遇到的情況,提前適應(yīng)相應(yīng)的任務(wù)環(huán)境,才能及時(shí)快速地采取措施,完成戰(zhàn)斗任務(wù)。
(三)能夠開(kāi)展心理應(yīng)激訓(xùn)練
心理應(yīng)激是指出乎意料的緊張情況所引起反應(yīng)的情緒狀態(tài),通常是指人們遇到預(yù)料之外的緊急情況時(shí)那一剎那的反應(yīng)[3]。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上,戰(zhàn)爭(zhēng)節(jié)奏快,不確定因素多,指揮員的心理反應(yīng)大都是應(yīng)激反應(yīng),其反應(yīng)往往存在兩種情況:一種是手足無(wú)措,陷入困境;另一種則是急中生智,行動(dòng)有力,及時(shí)采取相應(yīng)的措施擺脫困境。心理實(shí)驗(yàn)證明,心理應(yīng)激的能力是可以訓(xùn)練的。人們?nèi)绻L(zhǎng)期處于心理應(yīng)激狀態(tài),會(huì)對(duì)其心理和生理健康產(chǎn)生不利影響,應(yīng)激心理過(guò)度可能會(huì)導(dǎo)致情緒低落、思維能力下降甚至生理失調(diào)。
在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下開(kāi)展心理應(yīng)激訓(xùn)練一般都是跟心理承受能力和適應(yīng)能力的訓(xùn)練同步進(jìn)行的。由于心理應(yīng)激反應(yīng)的特殊性,我們應(yīng)該注意把握好以下幾點(diǎn):一是由于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境具有很強(qiáng)的真實(shí)度,在訓(xùn)練環(huán)境的設(shè)置中應(yīng)該遵循循序漸進(jìn)的原則,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,使得指揮員的心理應(yīng)激反應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi),不至于應(yīng)激過(guò)度。二是科學(xué)嚴(yán)格地控制好在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中訓(xùn)練的時(shí)間,防止因心理應(yīng)激反應(yīng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而適得其反。三是在訓(xùn)練過(guò)程中要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受訓(xùn)者的各項(xiàng)生理指標(biāo),一旦出現(xiàn)異常的變化,組訓(xùn)者可以介入引導(dǎo),以防止對(duì)受訓(xùn)者心理造成傷害。
(四)能夠開(kāi)展心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力訓(xùn)練
心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力是指解除心理疲勞、消除心理障礙和盡快平復(fù)心理創(chuàng)傷的心理機(jī)能。心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力具有彈性、可調(diào)性、自愈性等特性。在虛擬環(huán)境中開(kāi)展指揮員的心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力訓(xùn)練,就是模擬指揮作戰(zhàn)過(guò)程中一些能夠?qū)е轮笓]員產(chǎn)生心理疲勞、心理障礙、心理?yè)p傷的影響因素,并通過(guò)科學(xué)的方法讓指揮員在虛擬環(huán)境中進(jìn)行感受和體驗(yàn),增強(qiáng)指揮員在外界刺激下產(chǎn)生心理疲勞后,能夠迅速恢復(fù)正常水平的心理彈性能力;提高指揮員在心理出現(xiàn)障礙時(shí),能夠自我調(diào)節(jié)掃除障礙的控制能力;強(qiáng)化指揮員在心理遭受損傷、出現(xiàn)生理病癥時(shí),通過(guò)自己的力量平復(fù)心理創(chuàng)傷的心理自愈能力。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其逼真的沉浸感,讓指揮員可以融入虛擬環(huán)境中,其生理和心理活動(dòng)都能夠在里面得到充分的表現(xiàn),如模擬轟鳴的戰(zhàn)車進(jìn)攻、火光四濺的炮彈爆炸場(chǎng)景,同時(shí)對(duì)指揮員的心跳、呼吸和體溫等生理狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),從而收集到指揮員的心理、生理在其中的變化過(guò)程并記錄下來(lái),通過(guò)不斷地變換環(huán)境來(lái)鍛煉指揮員的心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的指揮員心理訓(xùn)練環(huán)境構(gòu)建的目標(biāo)是利用現(xiàn)有設(shè)備搭建一個(gè)指揮員能夠沉浸于其中、具有良好的人機(jī)交互能力、極度真實(shí)的心理訓(xùn)練環(huán)境,以使指揮員通過(guò)在其中的訓(xùn)練強(qiáng)化心理素質(zhì),提高心理戰(zhàn)斗力。下面以心理應(yīng)激訓(xùn)練為例,分析構(gòu)建其訓(xùn)練場(chǎng)景需要哪些硬件作為支持。
心理應(yīng)激訓(xùn)練是通過(guò)向受訓(xùn)者呈現(xiàn)多種類型的應(yīng)激素材,了解其在應(yīng)激時(shí)的心理狀態(tài),并通過(guò)有效的放松訓(xùn)練項(xiàng)目幫助其盡快恢復(fù)到放松狀態(tài),如此循環(huán)往復(fù),從而增強(qiáng)其對(duì)刺激的耐受性。因此,我們?cè)诖碳ぴ醇磻?yīng)激訓(xùn)練虛擬環(huán)境的構(gòu)建上要遵循刺激強(qiáng)度從小到大的原則,呈現(xiàn)受訓(xùn)者在未來(lái)的任務(wù)或者作戰(zhàn)中可能遇到的真實(shí)場(chǎng)景,從而讓受訓(xùn)者能夠真正體驗(yàn)到虛擬環(huán)境帶來(lái)的感受。
我們根據(jù)刺激強(qiáng)度由小到大地將虛擬環(huán)境分成以下四類場(chǎng)景。
一類場(chǎng)景:主要是洪水、地震、大火、戰(zhàn)爭(zhēng)中的大的宏觀場(chǎng)景,沒(méi)有細(xì)節(jié)的描寫(xiě),受訓(xùn)者可以在虛擬環(huán)境中走動(dòng)和四處觀看,形成視覺(jué)上的沖擊。
二類場(chǎng)景:戰(zhàn)場(chǎng)上的爆炸、槍?xiě)?zhàn)、槍擊等場(chǎng)景,涉及到群體性的人員傷亡,沒(méi)有個(gè)體傷亡的特寫(xiě)。受訓(xùn)者可以擔(dān)任某一角色,參加到其中,親身體驗(yàn)戰(zhàn)爭(zhēng)的殘酷性。
三類場(chǎng)景:戰(zhàn)場(chǎng)中的死亡場(chǎng)景,只涉及單個(gè)特寫(xiě)。此時(shí)受訓(xùn)者所要經(jīng)歷的場(chǎng)景則是身邊戰(zhàn)友受傷或者犧牲的細(xì)節(jié),受訓(xùn)者可以使用交互設(shè)備來(lái)挽救自己的戰(zhàn)友,以提高其心理應(yīng)激能力。
四類場(chǎng)景:使用殘忍、非正常手段傷害或者殺害他人的場(chǎng)景,比如被俘后戰(zhàn)友被敵軍殘害等。
要構(gòu)建以上四類場(chǎng)景,首先需要用到的硬件就是顯示設(shè)備,其主要功能就是為受訓(xùn)者提供三維逼真的畫(huà)面,提供良好的視覺(jué)體驗(yàn);其次要使受訓(xùn)者能夠擁有沉浸式的體驗(yàn),交互設(shè)備必不可少,這其中包括音頻系統(tǒng)、觸摸傳感裝置、人體動(dòng)作捕捉和控制器、生理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及整個(gè)虛擬環(huán)境系統(tǒng)的計(jì)算中心——計(jì)算設(shè)備。系統(tǒng)對(duì)各個(gè)設(shè)備的具體功能要求如表1。
顯示設(shè)備給受訓(xùn)者提供一個(gè)逼真的三維畫(huà)面,受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中感受和體驗(yàn)時(shí),會(huì)對(duì)刺激產(chǎn)生一定的反應(yīng),采取相應(yīng)的動(dòng)作,比如搬動(dòng)虛擬環(huán)境中的物體來(lái)營(yíng)救被困的戰(zhàn)友,通過(guò)跑動(dòng)或匍匐等動(dòng)作躲避敵方的子彈和炮擊等。動(dòng)作捕捉和控制器對(duì)人體的位置和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),然后反饋回虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),從而讓虛擬環(huán)境做出相應(yīng)的變化,讓受訓(xùn)者體會(huì)到遇到這樣的情況采取這樣的措施是正確的,是可以解決困難的,以增強(qiáng)受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中的沉浸感,讓其真正投入到其中。
通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和資料的查閱,我們整理出目前符合上述功能要求的相關(guān)硬件設(shè)備,見(jiàn)表2[4][5][6]。
虛擬現(xiàn)實(shí)軟件主要是用來(lái)創(chuàng)造虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各種事物,比如樹(shù)木、河流、草地等自然環(huán)境,城市、街道、工廠等社會(huì)環(huán)境,以及坦克、飛機(jī)、爆炸場(chǎng)景等軍事環(huán)境,同時(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境、硬件設(shè)備、用戶和現(xiàn)實(shí)世界四者之間數(shù)據(jù)信息溝通和交換的橋梁(如圖1)。
借助虛擬現(xiàn)實(shí)軟件,我們可以根據(jù)訓(xùn)練內(nèi)容的不同對(duì)虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置,也可以通過(guò)動(dòng)作捕捉和控制軟件反饋的人體動(dòng)作變化來(lái)對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的改變,增強(qiáng)受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中的沉浸體驗(yàn)。受訓(xùn)者通過(guò)顯示設(shè)備和交互設(shè)備在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各項(xiàng)訓(xùn)練,其在虛擬環(huán)境中的每一個(gè)動(dòng)作又通過(guò)交互設(shè)備如動(dòng)作捕捉和控制器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由軟件實(shí)現(xiàn)新場(chǎng)景的生成,來(lái)完成環(huán)境的實(shí)時(shí)更新。目前針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境推出的相關(guān)軟件種類很多,我們可以根據(jù)所選擇的硬件來(lái)匹配相應(yīng)的軟件,這樣可以使軟硬件更好地融合到一起,降低虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的構(gòu)建難度,而且選擇與頭戴式顯示器相匹配的軟件能更好地發(fā)揮其顯示效果,增強(qiáng)沉浸感。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和資料查閱,Unity和Unreal這兩款軟件目前比較符合我們系統(tǒng)的要求,可以選擇它們進(jìn)行虛擬環(huán)境的開(kāi)發(fā)[4][5][6]。
四、基于VR的沉浸式指揮員心理訓(xùn)練環(huán)境構(gòu)建的流程
通過(guò)以上對(duì)指揮員心理訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境功能和軟硬件支撐的分析,我們可以初步搭建一個(gè)針對(duì)指揮員心理訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境:首先利用建模軟件和開(kāi)發(fā)軟件對(duì)所需要的環(huán)境進(jìn)行建模和設(shè)計(jì),創(chuàng)建一個(gè)適合于心理訓(xùn)練內(nèi)容的虛擬環(huán)境,受訓(xùn)者通過(guò)一系列的交互設(shè)備在其中體驗(yàn)和感受所創(chuàng)建的不同環(huán)境。受訓(xùn)者會(huì)根據(jù)環(huán)境的刺激產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng),同時(shí)通過(guò)交互設(shè)備在虛擬環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)的操作,從而引起虛擬環(huán)境發(fā)生相應(yīng)的改變。比如一開(kāi)始就讓受訓(xùn)者處于炮火襲擊之中,四周的場(chǎng)景都是爆炸的場(chǎng)面,此時(shí)其心理應(yīng)該是非常的緊張和害怕,也有可能不知所措,但是受訓(xùn)者可以在虛擬場(chǎng)景中自由跑動(dòng),尋找掩體或者采取相關(guān)措施避免受傷。爆炸聲和場(chǎng)景會(huì)隨受訓(xùn)者的行動(dòng)變化而變化,此時(shí)受訓(xùn)者的心理也會(huì)根據(jù)環(huán)境的改變而改變。受訓(xùn)者一旦再次遇到相應(yīng)的場(chǎng)景,就會(huì)自然產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作,通過(guò)如此反復(fù)的訓(xùn)練,達(dá)到提升受訓(xùn)者心理素質(zhì)的目的。
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展指揮員心理訓(xùn)練,可以讓指揮員在逼真的虛擬環(huán)境中感受和體驗(yàn)未來(lái)可能經(jīng)歷的一些場(chǎng)景,具有很強(qiáng)的沉浸感和代入感。而且所構(gòu)建的場(chǎng)景可以重復(fù)利用,并且規(guī)避了在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中訓(xùn)練可能產(chǎn)生的一些風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)不斷地、反復(fù)地在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練,可以鍛煉指揮員對(duì)未知事物的心理承受能力,增強(qiáng)指揮員對(duì)陌生戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的心理適應(yīng)能力和心理應(yīng)激程度,強(qiáng)化指揮員在心理經(jīng)受刺激后的自我調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力,從而促進(jìn)指揮員過(guò)硬心理素質(zhì)的形成,提升指揮員在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的生存能力和戰(zhàn)斗力。本文從訓(xùn)練環(huán)境系統(tǒng)框架構(gòu)建的角度進(jìn)行研究,提出了一些環(huán)境搭建的方案,為下一步的軟件開(kāi)發(fā)和功能實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。
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[責(zé)任編輯:龐丹丹]