美军训练飞行员：用“歼-20”作虚拟敌机

马克

    美国The Drive网站“战区”专栏报道称，近日两家美国公司完成了一次相当有创新性的空战模拟测试，在战机的驾驶舱中引入增强现实技术（AR），通过战术人工智能让飞行员在真实的战斗机中与虚拟敌机进行对战。

    纵使美国已经拥有了全球最为先进的五代战斗机，但美国空军对于其驾驶员的训练，却从来没有怠慢过。甚至，美国空军为了能更好的训练其驾驶员，还频繁使用各种新技术来辅助训练。比如美国空军今年7月份刚投入使用的F-35分布式任务训练系统（DMT），就是将传统的F-35全任务模拟器（FMS）通过网络与分布在全球各空军基地的同类设备实现互通互联，让分布在世界各地的飞行员可以共享虚拟的训练环境、战法战术和作战要素，堪称革命性的飞行员训练平台。

    接入分布式任务训练系统后，当内利斯空军基地的F-35飞行员进入全任务模拟器训练时，假如远在5000英里之外的日本三泽空军基地的一名F-16飞行员也进入F-16模拟器，他们便可以在相同的模拟环境中联合训练，既可以练习协同配合，也可以模拟对抗。在此之前的飞行模拟器都是独立的，飞行员各练各的，而分布式任务训练系统让不同基地的各型飞机可以在同一环境中进行高级模拟训练。而且该系统采用开放架构，允许运营方添加不同的敌方威胁和训练要素，让飞行员适应不断变化的敌方环境，同时可以与全球任何友军进行联合训练。可以说，在真实模拟各种战场环境的前提下，极大提高了训练效率，还节约了大量成本。

虚拟现实技术

    除了分布式任务训练系统这种技术复杂、造价昂贵的训练系统，美国空军还看中了近几年发展很快的虚拟现实技术，对利用“虚拟现实”（VR）技术作为协助飞行员及其他空军人员训练的工具非常感兴趣。

    早在2018年，美国空军教育和训练司令部就启动了一个新飞行训练项目，新飞行员会在该项目下利用先进的虚拟现实系统来更好地学习飞行技能。虽然使用VR并不能取代实际飞机中的飞行时间，但通过它可以让学生们有更多时间来锻炼他们的机动性。为此，美国空军学院购买了16套训练设备，其中包括现成的VIVE Pro头显，以及操纵杆、节流阀和其他模拟驾驶舱环境的设备，并计划在2020年初再购买12套。

    使用VR设备培训允许学员在天气不好时或在晚上回到学员区域练习飞行，如果飞行员需要练习某种特定的技能或技术，可以一遍又一遍地尝试一个场景，直到练习好。美国空军学院飞行指挥官罗德斯上尉表示，使用VR设备训练过的学员在动力飞行训练中准备得更好，对无线电呼叫和交通模式的了解也更多。传统飞行训练的学员通常要在单独和检查飞行之前完成10次飞行，但虚拟现实飞行训练允许学生可以在过程中“无限制的”使用、操作以及大量练习，因此训练效果相当好，他们更早学会了复杂的飞行课程，并从中掌握重要的技巧，更快成为一名合格的飞行员。

    美国阿拉巴马州的拉克尔堡空军基地主要负责直升机飞行员的培训，这里也引进了VR训练系统，原本飞行员在实机操作之前只要进行20小时的传统模拟器训练，现在增加了38小时的VR模拟，但VR训练的效果非常好，让飞行员可以更快掌握技巧，因而实际的机舱飞行时间缩短了十几个小时。该基地的飞行指挥官马特·斯特里克表示，与传统的28周训练过程相比，接受VR模拟的UH-1N“休伊”、HH-60G“铺路鹰”和CV-22“鱼鹰”飞行员能够提前6周时间完成相关课程，每位直升机飞行员的训练成本平均节省了大约20万美元。

    鉴于VR训练的效果良好，美国空军正在将这种方式引入到更多机型的训练中来。比如已经投入使用的虚拟现实程序训练系统，已经被用在战略轰炸机的训练中，且很可能改变B-52H“同温层堡垒”飞行学员的作战训练方式。虚拟现实程序训练系统的主要优势在于它能够减少训练指导中的人为偏误，为飞行学员提供更便捷的训练渠道，为学员提供即时反馈，降低他们在早期训练阶段形成不良习惯的概率。

    而今年8月，美国空军宣布内利斯空军基地新的“虚拟测试与训练中心”（VTTC）正式落成，未来联合空中作战训练将在此进行。这个耗资3800万美元的中心建成后，美国空军的战斗机飞行员可在此通过VR技术复制对实力相当国家及其他对手的作战情形，练习先进战术。它将提供各种战机训练，包括F-16“战隼”、F-22“猛禽”、F-35“闪电Ⅱ”和F-15E“攻击鹰”战机。

新的AR技术

    最近，美军再度想出了一个奇招来训练自己的空军驾驶员，那就是AR技术，也就是增强现实技术。根据美媒的报道，美国两家多年来为美军服务的公司，在近日完成了世界上首次战斗机飞行员与“人工智能”战机之间的作战训练测试。

    AR与VR不一样，VR是利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。环境中显示的既可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。而AR是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息、声音、味道、触觉等），通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。

    简单来说，VR是全虚拟世界， AR是半真实半虚拟的世界。更简单一点的说法是，它是一种全新的人机交互技术，利用摄像头、传感器，实时计算和匹配技术，将真实的环境和虚拟的物体实时叠加到同一个画面或空间而同时存在。用户可以通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，还能突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。AR比VR的技术难度更高，因此AR的发展和普及程度没有VR快。

    这项实验由Red 6与EpiSci公司联合开展，是向美国军用战斗机飞行员提供类似培训技术的第一步，这项技术将能够让他们与虚拟对手作战，这也是增强现实技术训练的一部分。

    这种增强现实技术实战化训练设施包括一架Berkut 560实验飞机以及增强现实头盔显示器，由计算机生成投影，模拟与敌机进行对抗的场景。

    当飞行员坐在Berkut 560实验飞机驾驶舱内，戴上虚拟现实头盔之后，计算机将会根据训练需求，生成相应的训练对抗场景以及对抗目标。不过值得注意的是，被模拟作为对手的，是一架“歼-20战机”，由EpiSci公司使用AI技术在增强现实系统中创造而来。

    对于美国空军用歼-20作为模拟对手其实并不意外，因为去年就有媒体爆出，在佐治亚州的萨凡纳-希尔顿黑德机场有一架中国歼-20隐身战机全尺寸模型，之后美国军方证实该模型属于美海军陆战队训练与教育司令部，他们使用这架歼-20全尺寸模型进行假想敌训练。说明美军已开始将中国歼-20当作重大威胁对待。

    这场不同寻常的空战实验在加州的卡马里洛机场举行。EpiSci公司负责自主战术系统研发的副总裁克里斯·金泰尔说：“通过首次使用人工智能技术进行空战，EpiSci公司的战术人工智能技术展示了在一架真正的战机上工作的能力”，“虽然自动化控制的战斗机可能会在未来部署，但这套系统现在已经准备好为我们的训练带来新的能力，为美国空军的发展和提升战斗机飞行员的作战能力提供直接效益。通过现在就向飞行员们介绍这项技术，他们能为未来使用一系列无人驾驶工具做更充分的准备。”

    为模拟真实的对抗，EpiSci公司借鉴了之前在美国国防高级研究计划局“阿尔法机器狗”项目中的经验，在人工智能系统中创建其战术人工智能技术。通过这种方式，以往只能在传统的地面模拟器上应用的人工智能模拟技术被引入到驾驶舱中，这样就能让飞行员在真正的战斗机里与虚拟的“歼-20”战斗机作战。

    除了可以在空中演习中“复制”敌机外，战术人工智能技术还能用在多种场景之中，可以为战机飞行员提供不同的教学演示，例如模拟在大型飞行编队中的飞行场景，包括与无人驾驶的“忠诚僚机”一起飞行。

    据称，目前该测试还仅仅只是整个虚拟现实系统的一小部分。不过，未来这项技术—旦全面应用的话，那么它将可以有助于美国空军训练自己的战斗机驾驶员，并以此来提高战斗机驾驶员的驾驶技术和水平。

    随着AR和VR技术的发展，这样的训练方式或许会被更多的国家所利用。（据《兵工科技》）