虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,簡稱VR)可以說是現(xiàn)在最熱門的技術(shù)。VR可廣泛的應(yīng)用于影視、游戲、制造、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域,可以說是一種革命性的技術(shù)。
現(xiàn)在VR不僅僅在民用領(lǐng)域被廣泛使用,在軍事領(lǐng)域的價(jià)值也被逐漸開發(fā),對(duì)于強(qiáng)化軍事訓(xùn)練、加速成軍有著不可小覷的作用。
美國已經(jīng)初步投入應(yīng)用
美國國防部高度重視仿真技術(shù)的發(fā)展,近十多年來,美國一直將建模與仿真列為重要的國防關(guān)鍵技術(shù)。1992年公布了“國防建模與仿真倡議”,并成立了國防建模與仿真辦公室,負(fù)責(zé)倡議的實(shí)施。1992年7月美國防部公布了“國防科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略”,“綜合仿真環(huán)境”被列為保持美國軍事優(yōu)勢的七大推動(dòng)技術(shù)之一。1995年10月,美國防部公布了“建模與仿真主計(jì)劃”,提出了美國防部建模與仿真的六個(gè)主目標(biāo)。1997年度的“美國國防技術(shù)領(lǐng)域計(jì)劃”,將“建模與仿真”列為“有助于能極大提高軍事能力的四大支柱(戰(zhàn)備、現(xiàn)代化、部隊(duì)結(jié)構(gòu)、持續(xù)能力)的一項(xiàng)重要技術(shù),并計(jì)劃從1996年至2001年投資5.4億美元、年均投資0.9億美元”。同時(shí)美國國防科學(xué)局(Defense Science Board)認(rèn)為建立集成的綜合仿真環(huán)境和仿真系統(tǒng),必須解決五個(gè)層次的使能技術(shù),(enabling technologies )(即應(yīng)能解決實(shí)現(xiàn)的技術(shù))。
第一層次——基礎(chǔ)技術(shù)。第二層次——元、部件級(jí)技術(shù)。第三層次——系統(tǒng)級(jí)技術(shù)。第四層次——應(yīng)用級(jí)技術(shù)。第五層次——集成綜合環(huán)境和建模與仿真工程。
現(xiàn)在美國已經(jīng)把部分VR技術(shù)投入了使用之中。美國陸軍曾經(jīng)演示了其專有的徒步士兵訓(xùn)練系統(tǒng)(DSTS),一個(gè)用來教導(dǎo)部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)和團(tuán)隊(duì)在一個(gè)虛擬環(huán)境的可穿戴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在空軍基地,美國陸軍第3步兵師——格魯吉亞使用DSTS實(shí)行了一個(gè)特別的訓(xùn)練方式。DSTS被描述為靈活、便攜以及能適應(yīng)高強(qiáng)度訓(xùn)練的系統(tǒng)。
DSTS的實(shí)現(xiàn)原理與我們目前熟知的主流VR頭戴設(shè)備一樣,只是身體的旋轉(zhuǎn)和位置的判定他們采用了一個(gè)特別的穿戴式設(shè)備 IMUs。
美國國防部長Ashton Carter最近還就跑到了海軍BEMR實(shí)驗(yàn)室,視察一部分VR,AR相關(guān)的工作。BEMR的中文名字是海軍混合現(xiàn)實(shí)作戰(zhàn)空間開發(fā)。它是美國空間和海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部(SSC Pacific)內(nèi)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室主要工作方向?yàn)樘剿髯鲬?zhàn)空間可視化服務(wù)的大眾化技術(shù)應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)室目前配備了最新最好的私用VR設(shè)備,可支持不同實(shí)驗(yàn)服務(wù)任務(wù)。并通過研究和發(fā)展,提升整體海軍能力,實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)人員的最新信息支配。
除了美國之外,,歐洲對(duì)于仿真的研究歷來也十分重視。北大西洋公約組織(NATO)于1992年9月成立了DIS工作組。同年歐洲學(xué)術(shù)界的二百個(gè)成員成立了歐洲仿真特殊興趣組,并于次年組建了“仿真未來:新概念、工具和應(yīng)用”基礎(chǔ)研究工作組。制定了仿真基礎(chǔ)研究和開發(fā)為第一優(yōu)先主題。其第二個(gè)主題即為開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是象并行和分布式仿真這樣的基礎(chǔ)技術(shù),圍繞這個(gè)主題將就“仿真互操作性”展開行動(dòng)計(jì)劃。并對(duì)應(yīng)于美國DIS工作組成立一些對(duì)應(yīng)的“影子”機(jī)構(gòu)進(jìn)行跟蹤研究。
可以大幅度降低訓(xùn)練費(fèi)用
各國大力發(fā)展VR技術(shù)在軍事上的應(yīng)用,很重要的一個(gè)原因就是可以大幅度降低訓(xùn)練費(fèi)用。你可以想象VR技術(shù)所帶來的節(jié)約程度。當(dāng)訓(xùn)練一個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員時(shí),VR僅需使用20000美元一個(gè)的頭顯和駕駛艙模型就可以,而啟用一架真實(shí)的飛機(jī)則要花費(fèi)100萬美元甚至更多,后續(xù)還需要擔(dān)心使用損毀等問題。
目前,模擬訓(xùn)練是VR軍事應(yīng)用中的一個(gè)重要部分,可以讓士兵們親身實(shí)踐戰(zhàn)場上的感覺。BEMR的首席技術(shù)專家Arne Odland說:“在過去的幾十年里,VR技術(shù)一直被用作模擬訓(xùn)練,主要用于那些在真實(shí)系統(tǒng)上十分昂貴甚至危險(xiǎn)的項(xiàng)目。”現(xiàn)在BEMR現(xiàn)在正在探索更多的使用案例去提高戰(zhàn)場的可視化,力求可以更好的為戰(zhàn)場上的每一個(gè)士兵提供信息幫助。
在如今VR技術(shù)大眾化的環(huán)境下,花費(fèi)和使用方面都會(huì)產(chǎn)生巨大變化。大眾化意味著我們可以用相對(duì)低的價(jià)格獲得更高質(zhì)量的設(shè)備,讓VR技術(shù)應(yīng)用的更廣。現(xiàn)在,伴隨著成本的降低,政府可以利用大眾消費(fèi)版VR去大大降低軍隊(duì)費(fèi)用并提高軍隊(duì)能力。大眾版硬件幾乎價(jià)格將會(huì)比專業(yè)級(jí)低100倍甚至更多,這種大眾VR可以很好的幫助士兵訓(xùn)練。
實(shí)際上VR技術(shù)的廣泛應(yīng)用,無論是對(duì)駕駛員進(jìn)行成功訓(xùn)練的飛行模擬器,或是用來訓(xùn)練軍事作戰(zhàn)人員虛擬戰(zhàn)場,或是基于仿真的設(shè)計(jì)包括幾何外形,傳動(dòng)物理特性和動(dòng)力學(xué)特性的在建?;A(chǔ)上,完成的虛擬樣機(jī),還是通過仿真模型在計(jì)算機(jī)上仿真生產(chǎn)全過程,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)程,加工制造等生產(chǎn)出的虛擬產(chǎn)品,都已有許多成功事例。
中國起步早技術(shù)發(fā)展水平高
中國非常重視仿真技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,在VR大發(fā)展的今年,也更加重視仿真對(duì)軍事訓(xùn)練的促進(jìn)作用。
我國軍用仿真技術(shù)的發(fā)展已有四十年的歷史。建成了航天機(jī)電集團(tuán)以北京仿真中心為代表的,科技集團(tuán)以上海八院八部的射頻、紅外仿真系統(tǒng)為代表的服務(wù)于各類新型導(dǎo)彈、衛(wèi)星、運(yùn)載火箭和魚雷等仿真的“八大仿真系統(tǒng)”以及用于新型軍機(jī)研制的飛機(jī)工程仿真系統(tǒng),為仿真技術(shù)的研究和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
上世紀(jì)90年代我國開始對(duì)分布交互仿真,虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)仿真技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行研究,開展了較大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)仿真,由單個(gè)武器平臺(tái)的性能仿真發(fā)展為多武器平臺(tái)在作戰(zhàn)環(huán)境下的對(duì)抗仿真。
現(xiàn)在研制出了連續(xù)系統(tǒng)仿真語言ICSLⅡ和ICSL++仿真環(huán)境,連續(xù)/離散(事件)系統(tǒng)仿真語言IHSL和圖形輸入仿真語言IFAS等通用仿真語言及射頻、紅外、反坦克導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)略導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭等半實(shí)物仿真專用軟件。正在研制基于高檔微機(jī)、工作站通用、并發(fā)、一體化仿真軟件。堅(jiān)持邊建邊用的原則,在應(yīng)用方面取得顯著成果。
未來隨著技術(shù)的發(fā)展,VR必將在軍事領(lǐng)域更加大放光彩。