虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR） 和混合現(xiàn)實（MR）等，被稱為“XR”， 這些技術已經(jīng)具備了民轉軍的條件。2019年11月底，洛克希德·馬丁公司官網(wǎng)發(fā)布了名為“在2020年將有三項技術應用于軍事訓練”的文章。文中指出在游戲中使用的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術的成熟度、質量和價格已經(jīng)具備了在軍事領域推廣應用的條件。三項即將投入軍事應用的技術是：

1．增強現(xiàn)實+按需培訓

就像網(wǎng)購、外賣食品、最新電影這些都可以按需交付。軍事訓練領域也沿著這條路在發(fā)展任務訓練技術。仿真與增強現(xiàn)實眼鏡相結合，提供了對武器裝備維護保障訓練的新手段。最近，美國洛馬公司與美海軍陸戰(zhàn)隊合作對新的基于增強現(xiàn)實的裝備維護訓練進行了評估。

2．虛擬現(xiàn)實+多域培訓

在多域戰(zhàn)場中，系統(tǒng)是相互連接和集成的。2020年，F(xiàn)-35模擬器將與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，以提供“隨戰(zhàn)而動”的虛擬環(huán)境。隨著澳大利亞運營F-35機隊，該國正在構建其最大的網(wǎng)絡模擬訓練系統(tǒng)。愿景是將地面模擬器與飛行中的飛機以及虛擬的友好或敵對力量集成，使訓練環(huán)境更真實。

3．混合現(xiàn)實+交鑰匙培訓

軍事訓練主要是以人為核心的， 而不僅僅是技術。傳統(tǒng)方法側重于提供訓練工具和設備。如今，外軍正在采用更具創(chuàng)新性的方法來提供高效的學習方法。交鑰匙式訓練計劃提供了一套包括實裝、模擬器、訓練計劃、訓練課件、教員等在內的解決方案，快速增加學員技能，縮短訓練時間，降低訓練成本。澳大利亞、加拿大、英國和新加坡都采用了這種模式。這種模式還可以集成新興技術，例如混合現(xiàn)實結合了增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實的優(yōu)點。通過合并現(xiàn)實世界和虛擬世界， 讓物理和數(shù)字域可以共存并實時交互。

“飛行員未來訓練”（PTN）

PTN 學員按照傳統(tǒng)訓練模式開展保留科目的訓練

PTN 訓練場景

計劃簡介

飛行員未來訓練（Pilot Training Next，PTN）是美空軍教育和訓練司令部（AETC）新訓練計劃的一部分， 目標是“重新想象”如何用新技術訓練飛行員，提高訓練效果并縮短訓練周期，根據(jù)訓練效果而不是訓練時間來決定學員是否能畢業(yè)。該計劃將VR與傳統(tǒng)訓練方式結合使用，為學員提供了補充訓練，并取代了多達80個T-6初級教練機飛行小時。PTN將依靠多種新技術，包括虛擬和增強現(xiàn)實、先進的生物識別技術、人工智能和大數(shù)據(jù)分析，為學員提供了在以學員為中心的合作環(huán)境中學習的機會。據(jù)AETC官員稱，教員鼓勵他們盡可能在課外使用他們的系統(tǒng)。

PTN使用商業(yè)模擬飛行軟件，如X-Plane和洛馬公司的Prepar3D。這些成熟的商用軟件可以模擬數(shù)十甚至數(shù)百種不同的民用和軍用飛機，從T-6教練機到C-130運輸機、H-60直升機，甚至是F-35戰(zhàn)斗機。在PTN中使用虛擬現(xiàn)實眼鏡、仿真軟件和新學習理論等技術對飛行員訓練進行現(xiàn)代化優(yōu)化后，的確訓練加快流程。學員們戴著HTC VIVE Pro頭戴式VR眼鏡（含耳機）除了能從眼鏡中看的虛擬環(huán)境外，看不見其他內容，同時能聽到模擬出來的環(huán)境聲音，就好像他們實際上是在駕駛艙內一樣。HTC VIVE Pro頭戴式VR眼鏡具有最佳分辨率， 使用了發(fā)光二極管顯示屏。但是它還沒有達到理想的“眼球分辨率”，仍然有些細節(jié)比學員想要看到的要模糊一些。

學員仍然需要做以前在傳統(tǒng)訓練中做過的許多事情。例如，當降落傘在地面上被拖曳時，他們仍將接受阻力訓練以學習如何斷開降落傘的連接； 仍然需要進入高壓氧艙，在受控環(huán)境中會經(jīng)歷缺氧或血液中缺氧的情況。

PTN計劃發(fā)展過程

第一期PTN于2018年2月開始， 共有20名飛行學員參加，其中包括15名軍官和5名沒有大學學位的飛行學員。2018年8月，24周課程結束， 共184個學時，其中T-6基礎教練機飛行約有70~80個飛行小時，在模擬器中約有80~90個小時的正式飛行訓練（不包括學生自己進行的訓練）。第一期共有13名學員順利畢業(yè)，通常飛行員培訓需要一年的時間。在傳統(tǒng)的飛行員訓練方式中，學員每天在模擬器和飛行教練機平均飛行0.5架次。而在PTN中，學員訓練另一方面，接下來的學生平均每天要出動兩次。

第二期PTN于2019年1月開始， 共有20名飛行學員參加，其中包括10名現(xiàn)役空軍軍官，2名空軍國民警衛(wèi)隊軍官，2名美海軍軍官，6名英國皇家空軍人員。在第二期中， 有14人在2019年8月畢業(yè)，其中1人需要接受進一步訓練后在9月畢業(yè)， 還有5人未完成該計劃。該批畢業(yè)生將繼續(xù)駕駛各種戰(zhàn)斗機、轟炸機、運輸機、特種作戰(zhàn)飛機。在14名畢業(yè)生中， 有7名畢業(yè)生被分配到戰(zhàn)斗機部隊（4名在美空軍、2名在美國海軍、1名在皇家空軍），3名被分配到空軍機動部隊，3名被分配給空軍特種作戰(zhàn)部隊，1人被分配到轟炸機部隊。有消息稱，海軍飛行員被選中駕駛T-45“蒼鷹”高級教練機，而皇家空軍的畢業(yè)生將駕駛“臺風”戰(zhàn)斗機。

在第二期課程開始之前，20名中的8名加入了相對于第一期額外加入的沉浸式訓練設備（Immersive Training Devices， ITD）遠程學習計劃，學員可以充分使用相關的學習材料和人工智能技術用于支持開展訓練。在正式課程開始時，提前加入的學生對ITD的功能、T-6飛機的基本操作和儀表有了更深入的了解。其中2名搶先體驗的學生也是最終第一個完成飛行訓練的學生。

第三期PTN將于2020年1月開始，計劃將加入數(shù)字地圖導航、傳感器使用、空空及空面任務的初始訓練， 方便學員未來向正規(guī)部隊過渡。在第三期，將充分總結從前兩期中學到的經(jīng)驗教訓。第二期證明了像人工智能這樣的新興技術對于飛行員訓練的價值，以及學員盡早使用ITD帶來的好處。鑒于前兩期PTN的成果，AETC決定從2019年5月31日開始將正式將飛行員訓練的創(chuàng)新內容整合到本科飛行員訓練課程中。

L3 公司的BBXR混合現(xiàn)實模擬器

新技術對訓練的影響

1．使用人工智能提升效率

在第一期PTN結束后，開發(fā)出了一款名為“VIPER”的AI飛行教員。該工具對于個性化訓練和讓學員能持續(xù)使用訓練環(huán)境起到了至關重要的作用。憑借先進的數(shù)據(jù)分析和相關的人工智能算法分析實時訓練數(shù)據(jù)，提高或降低速度和復雜性，為持續(xù)改進訓練過程提供了直接和客觀的支撐，進而可以優(yōu)化訓練大綱。

在PTN中還監(jiān)測學員的生物特征識別，使用人工智能分析來定制他們在面臨不同困難程度情況下如何有效地訓練他們。學員在心臟附近佩戴監(jiān)測傳感器，可測量心率、呼吸頻率、脈搏和血壓，查看學員對任務的反應程度。例如，它可以檢測當前科目是否對學員過于簡單或困難。當飛機單發(fā)失效或者任務臨時改變，或者遇到了惡劣天氣，敵方戰(zhàn)斗機或地空導彈來襲時學員心理的變化。

在PTN中，有一些專業(yè)知識被存儲到計算機中，允許計算機用自動化的方式執(zhí)行一些完全客觀的過程，并用計算機對這些過程給出標準化的評估。這可以減少對教員的需求，提高對飛行員篩選的效率， 但計算機教員不會代替人類。

T-6 基礎教練機

2．給學員定制課程

在PTN中教員可以根據(jù)每個學員的特點為其量身定制訓練課程，強調“個性化”學習。有些學員學習得更快，有些學習得慢， 有些學員天生就擅長于某方面， 但又缺乏其他技術，此時教員可以專注地解決學員的不足，避免浪費時間去學習本已擅長的東西。PTN使用的模擬器已經(jīng)做到了小型化，且本地占用空間小，大部分內容放在云端。這種云服務的方式也給了學員不受場地限制的便利， 提供更多的動手時間，讓他們按照自己的節(jié)奏練習。學員可以在此過程中證明自己對某個方面的掌握和熟練程度，并在適當?shù)那闆r下更換學習材料。但是，也需要重新評估對訓練設備的需求。盡管AI可以查看學員在自己練習時是否養(yǎng)成不良習慣，并及時對其進行糾正，但是學員們在家往往沒有充足時間或者足夠意愿去訓練。

3．低成本的初始訓練

使用新技術減少了學員訓練時間和訓練成本，同時又做到了不影響訓練的效果。同時，為了最大化發(fā)揮出有限訓練預算的作用，也需要有一種高性價比的解決方案。如果要提供更多數(shù)量的設備，則必須在保真度、觸感或解決方案的其他要素方面做出一些折衷，以實現(xiàn)較低的價格。每個VIVE眼鏡的成本都不到1000美元，再加上座椅、計算機、軟件、教員顯示屏、操縱桿、油門和其他設備，每個VR模擬器的費用約為15000美元，遠遠比傳統(tǒng)模擬器便宜。隨著在分辨率和視場顯示結合的進步，頭戴式顯示技術將補充傳統(tǒng)訓練系統(tǒng)。在某些情況下，這些利用“XR”技術的小型化、便攜式和可機動部署的訓練系統(tǒng)將分擔當前傳統(tǒng)訓練系統(tǒng)（如全任務模擬器）上開展的一些訓練任務，從而分擔了對這些高端的任務模擬器或者實裝的占用。

4．促進LVC技術發(fā)展

目前，發(fā)達國家使用實況-虛擬-構造仿真（LVC）技術來幫助其開展體系化對抗訓練。在過去，實裝訓練在培養(yǎng)戰(zhàn)斗力生成和戰(zhàn)備能力提升方面發(fā)揮了重要作用。近年來，由于仿真技術成熟，已將一些訓練科目安排到虛擬環(huán)境中進行。虛擬和構造仿真將被更廣泛的使用，因為這種技術的費效比具有顯著的優(yōu)勢。在“十四五”期間，隨著5G以及云計算、無線鏈路技術的改進，將推動網(wǎng)絡化進程及網(wǎng)絡安全的發(fā)展，仿真訓練將會朝著整合實況-虛擬-構造仿真的方向發(fā)展， 而不是將每種視為孤立的訓練技術。

學員使用VIVE 眼鏡訓練

小結

PTN計劃幫助飛行員訓練向前邁出了重要的一步，這也很可能就是未來的空軍開展新飛行員初始訓練的方式。新的訓練方式從過去的集中訓練在向基于云的分布式訓練轉變；從以訓練內容為中心向以學員為中心轉變。

虛擬現(xiàn)實訓練設備其在視景上有較高的代入感，在成本上比傳統(tǒng)模擬器便宜得多，在物理尺寸和應用程序成熟度方面也有優(yōu)勢。但是在短期內，“XR”訓練方式不會取代現(xiàn)有的高端、高保真模擬器，只是對現(xiàn)有系統(tǒng)的一種補充，能夠提供額外的準備和訓練時間，加快知識轉移，以便在高端的模擬器中進行更有針對性的訓練。傳統(tǒng)高端模擬器在觸感和人機界面方面有優(yōu)勢，因此未來混合現(xiàn)實技術可以將物理座艙和虛擬視景結合，給飛行員觸感的反饋。但是，如今的VR模擬器也存在著分辨率不達標，長時間使用會給學員帶來眩暈感的問題。