美军试图通过灵境技术加快飞行员培训

魏岳江

外媒报道，美国空军希望通过灵境技术或虚拟现实模拟装置加快培训新飞行员，缓解飞行员短缺问题。灵境技术模拟装置为参与者提供了更加真实的经验，他们可以无限制使用装置，随时都可以练习。因此，他们可以学得更快，更早掌握复杂飞行轨迹。

近年来，美军不断发生空中事故和坠机事件，尤其是2018年5月8日，美国空军让所有飞机停飞一天，接受安全检查。美空军现役联队及维护人员可以自行选择停飞日期，最晚时间为5月21日。对于连日来美军战机坠毁事故，美军联合参谋部主任、陆军中将肯尼斯·麦肯锡在国防部记者会上答记者问时表示，尚未发现这些事故是否存在系统性问题。军事专家认为，导致美军空难频频的主要原因是飞行员短缺，人才流失严重。近年来，由于美军飞行员与维修人员受到民间公司高待遇的吸引而纷纷离去，导致战斗机安全性的降低。基于此，美军进行了广告宣传，采取增加飞行员津贴、提高薪水、缩短服役时间和在兵营中为那些希望在服役期间接受教育的飞行员配备计算机等措施吸引飞行员扎根军营。然而，美国飞行员似乎难以为之所动，许多飞行员还是冲破各种阻力跳槽到薪水较高的地方民航公司，因此美军飞行员仍极为短缺，到了青黄不接的境地。

灵境技术，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的灵境技术应该具有一切人所具有的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势或其他人体行为动作。传感设备是指三维交互设备。也就是说，灵境技术利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。从本质上讲，灵境技术是对现实世界的再现和梦境的实现；从技术角度讲，它是软件、硬件领域的前沿技术综合应用和面对对象的综合技术开发。灵境技术将可以使人们在头戴一个头盔式增强型随身看系统的情况下，身临其境地体验一把梦幻似的虚拟现实。其实，这些虚拟现实场景，就是使用复杂的软件技术，预先在计算机中构造一个真正的虚拟空间，空间中的每一个点都具有X、Y、Z坐标及色彩、法线、逻辑关系等众多维度的信息，计算机再通过传感器、操纵杆、鼠标等用户输入设备确定虚拟场景中人的六个自由度位置，最后通过计算机将画面再现到用户眼前，从而创造出虚拟空间。然而，我们决不能把灵境技术和模拟仿真混淆，两者是有一定区别的。概括地说，灵境技术是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。

灵境技术或虚拟现实，是美军于20世纪90年代开始兴起并逐步推广的一种新的现代模拟训练方式。目前，美军的虚拟现实模拟已经进入实战化阶段，广泛运用于各军兵种的单兵单装训练、作战指挥训练、战役战术训练、飞行员培训等各个层次。在飞行训练中，飞行员坐在一个模拟的具有“载人操纵飞行器”功能并带有传感装置的椅子上。在椅子上，安放用于在虚拟空间中作直线运动的位移控制器和用于围绕飞行员重心调节飞行员朝向的旋转控制器。飞行员头戴立体头盔显示器，用于显示望远镜、航天飞机和太空的模型，并用数据手套作为和系统进行交互的手段。训练中，飞行员在望远镜周围就可以进行操作，并且通过虚拟手接触操纵杆来抓住需要更换的“模块更换仪”。抓住模块更换仪后，飞行员就可以利用座椅的控制器在空中进行虚拟飞行。灵境技术应用的一个例子是“联网军事训练系统”。在该系统中，军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，他们可以看到一个有山、树、硝烟、道路、建筑物、白云以及由其他部队操纵的车辆的模拟战场。这些由实际人员操作的车辆可以相互射击，系统利用无线电通信和声音来加强真实感。该系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的行动。炮火的显示极为真实，用户可以看到被攻击部队炸毁的情况。从直升机上看到的场景也非常逼真。这个模拟系统可用来训练坦克、直升机和进行对抗演习，以及训练部队之间的协同作战能力。

近年来，世界上军事强国利用灵境技术实施的“网络战争”层出不穷。仅1999年，美军就连续发动了“焦点透镜99”“联合绚丽99”等多场模拟演习，通过创造逼真的人工合成环境，使参战双方同处其中，在虚拟的网络战场上“调兵遣将”“斗智斗勇”，实施“真实的”对抗演习，其“战场态势逼真度就像发生在眼前一样”。军事训练是枯燥乏味的，而射击、模拟器等军事电脑游戏，通过灵境技术设置不同的战场环境和作战对手，逼真显示各类先进武器装备的外形、内部结构和动作效果，可以诱导官兵在游戏中了解不同军兵种、不同类型部队的作战特点，掌握武器装备操控技能，提高战术意识、战术技能和指挥协同水平。灵境技术可以使相距几千公里的士兵与作战指挥人员在网络上进行对抗作战演习和训练，效果如同在真实的战场上一样。近年来，外军联合地方部门运用灵境技术组织对抗演习，在实战化氛围中甄选、培养、锻炼网络战士的实战能力。美国防部和国土安全部组织的“网络风暴”演习、太平洋司令部举办的“网络勇气”对抗演习及空军组织的“侵略者”网络空间一体化对抗演习等。2010年9月，美国国土安全部与12个国家合作，举行代号为“网络风暴-3”的网络攻击演习。

战争是打出来的，也是灵境技术设计出来的。运用建立在网络基础上的分布式虚拟现实系统，可以建立大规模演练联合战役的“战争实验室”，使敌对双方可在虚拟的网络战场上厉兵秣马，预演未来战争。美军从20世纪70年代开始就将计算机模拟技术用于作战训练、武器评估、作战条令检验以及作战力量分析等方面，建立了战斗实验室、陆军实验室、空军实验室、海军实验室和陆战队实验室，研制了多种作战模拟系统。可以这样说，作战实验室不用鏖战，就可以造就身经百“战”的将领；不用牺牲，就可以透过 “硝烟的战场”审视未来的战争。作战实验室所具有的这种独特优势，必将成为未来战争的预演场。世界上第一次运用灵境技术导演大规模的“网络战争”是在1994年。当时，美军为了提高在高技术条件下的作战能力，利用虚拟现实系统进行了代号为“路易斯安娜94”的作战演习。这次演习在“战争实验室”里摆开阵势，不但试验论证了美国陆军制定的条令、战术和部队编成，使之更加符合21世纪的作战要求，还节约演习经费近20亿美元。当时，一些军事专家称之为“军事训练领域中划时代的革命”。2003年爆发的伊拉克战争，其实美军于2002年“倒萨”步伐就已开始了。美军利用计算机技术，打的是一场战争设计战。这场战争设计战的代号即是“千年挑战2002”演习。美军运用最新研制的第一个战场模拟软件，将整个伊拉克战争置于近乎“真实”的场景中，从武器装备、作战指挥、战场协同、后勤保障等实施全方位演练，不断完善作战方案，取得了立竿见影的效果。伊拉克战争中，美军的“斩首与震慑”战法，也是美军在战争设计中心多次实验评估后拿出的“快速制胜”方案。