虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展及其軍事訓練應用淺析

孫立功 趙百順 金成江

虛擬現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)實技術發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

1.1 虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展歷程

最早可追溯到的虛擬現(xiàn)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(xiàn)代實景交互等功能[1]。

30年以后，美國的Morton Heileg開發(fā)出了第一款VR頭盔設備，讓虛擬現(xiàn)實從概念變成了現(xiàn)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(xiàn)實技術更多的處在技術研究階段，發(fā)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(chǎn)業(yè)推出了相應的VR產(chǎn)品，VR的硬件研究進入了一個新的發(fā)展時期。

進入21世紀以來，計算機技術、大數(shù)據(jù)、人工智能等迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術也進入快速發(fā)展階段。2016年以來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)各大巨頭紛紛進軍VR領域，虛擬現(xiàn)實技術也走下殿堂進入普通消費者的視野，在各行業(yè)迅速應用，進入爆發(fā)發(fā)展階段。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術的突出優(yōu)勢

一是多感官沉浸性。虛擬現(xiàn)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(huán)境渲染，讓看房者獲得身臨其境的感受，能看到宜居的環(huán)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(xiàn)實技術借助鼠標、鍵盤之外的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)實技術開發(fā)的軍事訓練系統(tǒng)中，受訓者在操作各種武器時可以對武器進行拆解組裝，發(fā)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(xiàn)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(huán)境刺激下取得技能、獲取信息、產(chǎn)生靈感。比如虛擬現(xiàn)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(xiàn)實技術的應用領域

虛擬現(xiàn)實技術的三大突出優(yōu)勢，使得其在爆發(fā)發(fā)展以來，迅速廣泛應用于游戲、社交、電影、教育、電商、醫(yī)學、城市規(guī)劃及房地產(chǎn)等諸多行業(yè)。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(chǎn)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(xiàn)實技術的各種應用卻迎來了一個爆發(fā)增長期，數(shù)據(jù)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(huán)比增長了35倍[2]。在其他行業(yè)VR技術也同樣得以迅速發(fā)展。

虛擬現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(zhàn)場環(huán)境，目前已經(jīng)具備運用虛擬現(xiàn)實技術直接為實戰(zhàn)和戰(zhàn)爭服務的能力[4]。

二、虛擬現(xiàn)實技術在軍事訓練中的應用

2.1虛擬現(xiàn)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(xiàn)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(huán)境很軍事技能和戰(zhàn)斗能力，由難重復和再現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術的運用能夠逼真再現(xiàn)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(xiàn)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(huán)境的安全。受訓人員通過虛擬現(xiàn)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(fā)生率和危險性。

三是軍事訓練的殘酷性需要虛擬現(xiàn)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(zhàn)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(zhàn)爭中保持頑強的戰(zhàn)斗意志，虛擬現(xiàn)實技術的運用，對受訓者適應戰(zhàn)爭的殘酷性具有重要意義。

2.2虛擬現(xiàn)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(nèi)容，具有科目多、周期長、組織難等特點，此外還有兵種專業(yè)細分、武器裝備各異等區(qū)分，具有十分廣闊的應用空間?？蓞^(qū)分單兵基礎科目、共同裝備，兵種專業(yè)裝備等有針對性的開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實技術的訓練系統(tǒng)。

二是牽引實戰(zhàn)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(fā)揮虛擬現(xiàn)實的技術優(yōu)勢，構建實戰(zhàn)化的作戰(zhàn)環(huán)境，進行分布式訓練、網(wǎng)絡化訓練、體系化訓練，提高體系化作戰(zhàn)和保障能力，牽引形成實戰(zhàn)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(jīng)常性訓練主要是作業(yè)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(zhàn)背景、殘酷的戰(zhàn)爭場景、艱苦的作業(yè)環(huán)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(xiàn)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(xiàn)實技術在我軍事訓練中應用效益

一是解決現(xiàn)實矛盾。2015年進行的規(guī)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(fā)，然而基于新體制、新編制、新裝備的軍事訓練和裝備配發(fā)周期性的矛盾將在一段時期內(nèi)成為常態(tài)?；谔摂M現(xiàn)實技術的模擬訓練系統(tǒng)能夠迅速研發(fā)，快速部署，解決現(xiàn)實矛盾。

二是解決經(jīng)濟矛盾。軍事訓練經(jīng)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(jīng)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(yǎng)一名戰(zhàn)斗機飛行員大約需要9千萬美元[5]?；谔摂M現(xiàn)實技術開發(fā)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(jīng)濟效益。

三是提高訓練速度。無論是單裝操作訓練還是系統(tǒng)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(huán)境和形勢要求我們要迅速形成體系戰(zhàn)斗能力?；谔摂M現(xiàn)實技術的軍事訓練，能夠實現(xiàn)訓練環(huán)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(zhàn)爭的勝利取決于指揮員的指揮藝術、部隊的戰(zhàn)斗力，指揮藝術和戰(zhàn)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(fā)展。虛擬現(xiàn)實技術的先天優(yōu)勢決定其應用于軍事訓練具有廣闊的前景，同時虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎的迭代更新、計算機技術的快速發(fā)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(yè)出版社，2018.9

[2] 紅星新聞.新型“宅經(jīng)濟”持續(xù)增長，VR看房量增長數(shù)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(xiàn)實技術在美軍模擬訓練中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展[J]電光與控制，2011（10）42-46

[4] 高博，黃昉，侯春牧.虛擬現(xiàn)實技術在美軍實戰(zhàn)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(zhàn)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