軍事上的虛擬現實技術

虛擬現實技術，是一門信息領域的前沿技術。到現在為止，世界上還沒有關于它的普遍適用的定義，但一般可以認為：它利用各種人機交互技術為人類在現實空間之外創造了另一個盡可能真實的互動的虛幻世界，使人類可以漫游其中，體驗最真實的虛擬空間，不受任何限制地在自己的夢想里散步。虛擬現實技術已經廣泛應用于航天、軍事、工程等各種尖端科技領域中，并將作為一種先進的技術手段更為廣泛地應用并影響我們的日常生活。

美國虛擬現實研究技術的水平基本上就代表國際虛擬現實技術發展的水平。目前美國在該領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。美國宇航局研究的重點放在對空間站操縱的實時仿真上，大量運用了面向座艙的飛行模擬技術。如對哈勃太空望遠鏡的仿真，現在正致力于一個叫“虛擬行星探索”的試驗計劃，這一項目能使“虛擬探索者”利用虛擬環境來考察遙遠的行星。他們的第一個目標是火星。現在已經建立了航空、衛是維護虛擬現實技術訓練系統，空間站虛擬現實技術訓練系統，并且已經建立了可供美國使用的虛擬現實技術教育系統。北卡羅宋納大學是進行虛擬實現技術研究最早最著名的大學。他們主要研究分子建模、航中駕駛、外科手術仿真、建筑仿真等。在顯示技術上，該所大學開發了一個幫助用戶在復雜視景中建立實時動態顯示的并行處理系統，叫做像素飛機，麻省理工學院足一個一直走在最新技術前沿的科學研究機構。原先就是研究人工智能、機器人和計算機圖形學及動畫的先鋒，這些技術都是虛擬現實技術的基礎。1985年成立了媒體實驗室，進行虛擬環境的正規研究。例如，波音公司的V22運輸機就是先在實驗室中造出虛擬機后再投入生產的，在設計車輛的過程中，各種部件都可以共享一個虛擬環境，并且可以查看對方任何一個位置的視頻傳遞和相應的定位方向。在系統中采用了虛擬原型，從而減少了設計圖像和新產品進入市場的時間，這樣產品在生產之前就可以估算和測試，并且大大地提高了產品質量。

虛擬現實模擬，是美軍于20世紀90年代開始興起并逐步推廣的一種新的現代模擬訓練方式。目前，美軍的虛擬現實模擬已經進入實用化階段，廣泛運用于各軍兵種的單兵單裝訓練、作戰指揮訓練、戰役戰術訓練等各個層次。從美軍的虛擬現實模擬實踐看，虛擬現實模擬可以最大限度地營造逼真的戰場景況，模擬未來戰爭的各種可能情況，使受訓者最大限度地貼近實戰鍛煉；可以為受訓者提供各種困境、危境、絕境等高危境況，全面模擬演練各種高危險性的行動，提高處理各種危險突發事件的能力。美軍虛擬現實模擬的實踐經驗非常豐富，并已經具備運用虛擬現實模擬直接為實戰和戰爭服務的水平。實踐證明，虛擬現實技術系統擁有廣闊的發展前景，它可以應用在模擬訓練。

美軍開始使用幾種高科技互動電腦游戲來訓練美國士兵和軍官，他們在各種嚴酷的戰爭環境中接受訓練，卻連教室都不必走出半步。不過士兵接受訓練的教室也是特制的，玩游戲需要的屏幕是150度的電影屏幕，地板可以根據游戲情節震動，各種逼真的擬音和音響效果可以讓士兵們清晰地感覺到與敵人戰斗的情景，同時游戲情節還有一系列的天災或是和平任務需要完成。可以通過點擊鼠標調整戰爭的情況，來給每個士兵安排各種難以預料的問題，對問題不同的處理方式會導致虛擬世界不同的結果，拯救成功或者虛擬士兵的死亡。在飛行訓練中，飛行員坐在一個模擬的具有“載人操縱飛行器”功能并帶有傳感裝置的椅子上。椅子上有用于在虛擬空間中作直線運動的位移控制器和用于繞飛行員重心調節飛行員朝向的旋轉控制器。飛行員頭戴立體頭盔顯示器，用于顯示望遠鏡、航天飛機和太空的模型，并用數據手套作為和系統進行交互的于段。在一個武器平臺仿真器內，利用虛擬現實技術，受訓者憑借由計算機控制的視、聽、觸、嗅、味等仿真特性，在逼真的多維信息空間里可以斗謀略、拼意志、學技能、練戰法。

虛擬現實技術應用的一個例了是“聯網軍事訓練系統”。在該系統中，軍隊被布置在與實際車輛和指揮中心相同的位置，他們可以看到一個有山、樹、云彩、硝煙、道路、建筑物以及由其他部隊操縱的車輛的模擬戰場，這些由實際人員操作的車輛可以相互射擊，系統利用無線電通信和聲音來加強真實感。系統的每個用戶可以通過環境視點來觀察別人的行動。炮火的顯示極為真實，用廣可以看到被攻擊部隊炸毀的情況。從直升機上看到的場景也非常逼真。這個模擬系統可用來訓練坦克、直升機和進行軍事演習，以及訓練部隊之間的協同作戰能力。近年來，世界上軍事強國利用虛擬現實技術實施的“網絡戰爭”層出不窮。僅1999年，美軍就連續發動了“焦點透鏡99”、“聯合絢麗99”等多場模擬演習，通過創造逼真的人丁合成環境，使參戰雙方同處其中，在虛擬的網絡戰場上“調兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習，其“戰場態勢逼真度就像發生在眼前一樣”。

讓士兵穿上數據服，戴上頭盔顯示器和數據手段，通過操作傳感裝置選擇不同的戰場背景，輸入不同的處置方案，體驗不同的作戰效果，進而像參加實戰一樣，鍛煉和提高技戰術水平、快速反應能力和心理承受力。美陸軍1992年提出了“近戰戰術訓練系統”(CCTT)，投資10億美元。它利用許多先進的土中系統光纖網絡并結合分布式交互仿真，建立一個虛擬作戰環境，供單兵在人工合成環境中完成作戰訓練任務。這個由美陸軍主持的國防仿真網，通過局域網和廣域網聯結著從韓國到歐洲的大約65個上作站，各站之間可迅速傳遞模型和數據，它包括“艾布拉姆斯”坦克、“布雷得利”戰車、HUMVEES武器系統，使士兵能在虛擬環境的動態地形上進行作戰，美中軍用虛擬現實技術研制的飛行訓練模擬器，能產生視覺控制，能處理三維實時交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現實中飛機以外的各種情況，如氣球的威脅、導彈的發射軌跡等。建立一個“虛擬戰場”，使參戰雙方同處其中，根據虛擬環境中的各種情況及其變化，“調兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習。利用虛擬現實技術，根據偵察情況資料合成出戰場全景圖，讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰場情況，以便判斷敵情，定下正確決心。美國海軍開發的“虛擬艦艇作戰指揮中心”就能逼真地模擬真的艦艇作戰指揮中心幾乎完全相似的環境，生動的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓軍官沉浸于“真實的”戰場之中。

在武器設計研制過程中，可以用虛擬現實技術提供先期演示，讓研制者與用戶同時進入虛擬的作戰環境中操作武器系統，檢驗其設計方案、戰術技術性能指標及其操作的合理性，把先進設計思想融入武器裝備研制的全過程，從而保證其總體質暈和效能，實現武器裝備投資的最佳戰略選擇。設計者采用虛擬現實技術方便自如地介入系統建模和仿真試驗全過程，既能加快武器系統的研制周期，又能合理評估其作戰效能，使之更能接近實戰的要求。采用虛擬現實技術對未來高技術戰爭的戰場環境、武器裝備的戰術技術性能和使用效率等進行仿真，有利于有選擇地重點發展武器裝備體系，優化具整體質量和作戰效能。

運用建立在網絡基礎上的分布式虛擬現實系統，可以建立人規模油練聯合戰役的“戰爭實驗室”，使敵對雙方可在虛擬的網絡戰場上厲兵秣馬，預演未來戰爭。世界上第一次運用虛擬現實技術導演大規模的“網絡戰爭”是在1994年，當時，美軍為了提高在高技術條件下的作戰能力，利用虛擬現實系統進行了代號為“路易斯安娜94”作戰演習。這次演習在“戰爭實驗室”里擺開陣勢，不但試驗論證了美國陸軍制定的條令、戰術和部隊編成，使之更加符合21世紀的作戰要求，還節約演習經費近20億美元。當時，一些軍事專家稱之為“軍事訓練領域中劃時代的革命”。

[責任編輯] 林 京