褚鑫杰

VR技術（虛擬現(xiàn)實）是繼大數(shù)據(jù)之后又一個熱門技術名詞，VR技術在一些科技巨頭的帶動下已經(jīng)成為了當今最受關注的前沿科技之一。其實這種技術由來已久，早在20世紀80年代就有人提出。VR技術本質(zhì)上是一種人機交互手段，通過綜合利用計算機圖形系統(tǒng)和最新的傳感器技術，通過計算機的計算能力生成具有可交互并具有強沉浸感覺的三維環(huán)境。當前，由于傳感器技術的不斷創(chuàng)新和人們對沉浸式體驗的需求不斷擴大，VR技術正逐步與游戲、電影、醫(yī)療、教育培訓、電商等行業(yè)進行深度融合。

湖北省地震局在組織“地震救援第一響應人培訓”時，因為“模擬廢墟場址難找”、“有關救援設備和訓練材料搬運不便”等問題，嘗試開發(fā)了“VR虛擬現(xiàn)實第一響應人培訓APP”，期望增加受訓人員的現(xiàn)場感。當然，由于經(jīng)費等方面的限制，該APP僅僅是工作流程和簡單的經(jīng)驗方面的操作訓練，僅僅能增加比較粗糙的“現(xiàn)場感”，基本未涉及專業(yè)器材方面的實操訓練。

在軟件開發(fā)過程中，筆者通過與有關VR開發(fā)企業(yè)的接觸和探討，形成了建立“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”的幾點思考，現(xiàn)分享如下：

1 虛擬現(xiàn)實技術在地震救援訓練行業(yè)大有可為

VR技術正逐步與游戲、電影、醫(yī)療、教育培訓、電商等行業(yè)進行深度融合，并逐步進入大國領袖視野：2015年9月23日，習近平參觀美國微軟公司總部。在微軟公司前瞻技術展示中心，工程師向習近平夫婦展示了3D“全息眼鏡”設計摩托車造型和美國氣象數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，以及中國公司運用微軟技術生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)硬件產(chǎn)品1。

1.1 “虛擬現(xiàn)實訓練”在一些尖端領域所占比重已經(jīng)超過或者正在超過“實際訓練”

在一些真實操作成本很大或者比較危險的領域，不可能讓初學者直接進入真實訓練，這些領域，“虛擬現(xiàn)實訓練”就是必須的，而且是占據(jù)絕大多數(shù)訓練時間的，比如航天員的訓練、飛行員的訓練，都是虛擬機訓練占據(jù)絕大多數(shù)訓練時間。近些年來，虛擬訓練的重心逐步在下移，在一些以往傳統(tǒng)訓練方式占主導地位、更注重實操經(jīng)驗的行業(yè)，虛擬訓練也逐步發(fā)展起來，并且更多地采用了“比較流行”的VR技術，比如汽車駕駛訓練、醫(yī)療手術訓練等。筆者所接觸的VR開發(fā)企業(yè)，就曾參與武漢有關醫(yī)療機構的“醫(yī)療體感手套和顯微手術訓練系統(tǒng)”的開發(fā)。

1.2 地震救援的危險性和損耗性，決定了“虛擬現(xiàn)實訓練”在未來救援技術訓練中所占比重必定會大幅提高

不管是破拆工具也好，攀爬訓練也好，都不是初學者在短期內(nèi)就能熟練掌握的，這些專業(yè)設備的損耗和鋼筋水泥木材等訓練材料的損耗也是一筆不小的開支，至于模擬“廢墟”，不管是從拆遷現(xiàn)場找的“臨時廢墟”還是專門搭建的“模擬廢墟”，都與人們通常接觸的環(huán)境大不相同，也存在損耗性和危險性。

正因為要考慮危險性和消耗性，我們當前地震救援訓練的主要模式是“骨干培訓”，也就是“從消防、武警等具備一定實際操作能力的隊伍中選擇精干力量進行培訓”。 這種“耳口相傳”的人工教學方式，對專業(yè)場地、專業(yè)教官、專業(yè)設備的依賴性極大，一些救援實踐經(jīng)驗都存在于教官和少數(shù)專業(yè)救援人員的頭腦中，經(jīng)驗匯總和理論化不足，這必然會拖慢地震救援技術的整體提高進度。而一旦形成成熟的“虛擬現(xiàn)實訓練”體系，場地、器材、消耗、安全性等對訓練的束縛將大大縮小，就能快速培訓出大批“準骨干”隊伍，實際的骨干培訓周期也可相應縮短，就能快速提高隊伍的整體水平。

1.3 虛擬現(xiàn)實技術比較容易保留和再現(xiàn)地震現(xiàn)場的震撼場景和慘烈感受，從而為救援訓練提供配套的心理環(huán)境

救援技術不僅僅是體能技術和器械操作技術，還有對救援場地的認識和抵御各種負面情緒的技能。汶川大地震中，有的救援官兵在參與地震救援前，“會克制住自己的恐懼，第一時間沖上去救人”，但在參加地震救援后，產(chǎn)生了“創(chuàng)傷后應激障礙”，“哪怕只是聽到哪里發(fā)生了事故，都無法去想”。但是沒有經(jīng)歷地震現(xiàn)場，僅僅憑借語言描述或者通常的視頻觀看，難以產(chǎn)生代入感，也難以營造出情緒沖擊的環(huán)境。在這方面，地震遺址的作用就會充分體現(xiàn)出來，身處地震遺址，能讓人清晰地體會到自然的偉力、地震災害的慘烈和地震災害破壞的特點，從而鍛煉出心理防御能力。

但是，相對于其他災害，需要救援的地震災害發(fā)生頻次不高，本身地震現(xiàn)場就有限，且大多數(shù)的地震現(xiàn)場不可能長久保存（救援時會對現(xiàn)場進行破壞，災區(qū)重建時更會徹底破壞），只有極少數(shù)地震現(xiàn)場會以“遺址”的形式保留下來。所以即使是專業(yè)的救援隊員，也不一定每個人都有機會接觸真實的地震現(xiàn)場或者地震遺址。

一些地震救援培訓基地中的“模擬廢墟”可以部分地替代地震現(xiàn)場，產(chǎn)生一定的代入感，但其缺陷一是規(guī)模較?。ㄒ话阒挥?到2個類型的廢墟），震撼力和代入感都略有不足，二是成本高、建設周期長、容納能力小，難以滿足大規(guī)模培訓的要求。以上種種，都阻礙了應急救援技術的傳播和成長，不利于應急救援工作的展開。

“虛擬現(xiàn)實技術”與地震遺址和救援培訓基地中的“模擬廢墟”具有很好的互補性，通過無人機航拍、魚眼相機等技術，可以很方便地把歷次地震現(xiàn)場“立體的”永久存儲下來，并通過“虛擬現(xiàn)實”全景式地展現(xiàn)在救援隊員眼前，提高代入感、增強震撼力，讓他們直觀地感受到不同層級的地震災害，形成天然的現(xiàn)場判斷和處置直覺。

1.4 “虛擬現(xiàn)實”在國內(nèi)外應急救援的應用現(xiàn)狀

在更早一點，“VR”這個詞語尚未流行的時候，大家更喜歡稱虛擬世界為“虛擬仿真”而不是“虛擬現(xiàn)實”，例如2009年，中國地震應急搜救中心在國家發(fā)改委、國務院應急辦、中國地震局等部門的支持下，先后開發(fā)了“地震救援虛擬仿真想定編輯系統(tǒng)”、“地震現(xiàn)場指揮決策訓練系統(tǒng)”、“指揮員訓練虛擬仿真系統(tǒng)”、“救援隊員單兵訓練虛擬仿真系統(tǒng)”等四大系統(tǒng)。在煤礦應急救援領域，也已經(jīng)有了“煤礦應急救援仿真演練系統(tǒng)”，而“中國政府采購網(wǎng)”上，也可查到“江蘇省安全生產(chǎn)應急救援虛擬仿真演練系統(tǒng)”的公開招標采購公告。但是不知何故，上述這些系統(tǒng)均未在專門的救援隊伍中推廣開來，仍然屬于少數(shù)傳統(tǒng)基地的一部分，沒有發(fā)揮新技術易于推廣的優(yōu)勢，個人認為與其 “精英路線”的思路有關，過于求全，沒有考慮易于推廣的“簡化版本”。

2 “地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”和傳統(tǒng)的“地震救援專業(yè)訓練基地”優(yōu)缺點對比

2.1 “地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”的優(yōu)點

對比“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”（以下簡稱“虛擬訓練系統(tǒng)”）和傳統(tǒng)的“地震救援專業(yè)訓練基地”，“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”主要具有以下優(yōu)點：1)、建設費用少、建設周期短、容易快速推廣，在“虛擬訓練系統(tǒng)”中，廢墟、斜樓、狹小空間，都可以采用相應虛擬技術重現(xiàn)出來，不必建設大規(guī)?；üこ?；2)、維護費用少，在“虛擬訓練系統(tǒng)”中，被切割的“水泥塊”、“木塊”不會發(fā)生實際損耗，“液壓剪”、“無齒鋸”也都是為了配合手感和虛擬世界的模型，大大降低“損耗率”；3)、更加安全，在“虛擬訓練系統(tǒng)”中，環(huán)境、流程和結論都是設定好的，不會出現(xiàn)真正的高空墜落、碎石傷人，大大減少意外事件的發(fā)生；4)、減少教官負擔，在“虛擬訓練系統(tǒng)”中，教學重點已經(jīng)被內(nèi)化到人機互動環(huán)節(jié)，系統(tǒng)本身自帶“虛擬教官”功能；5)、外圍場景變化組合方式更多，在真實地震救援過程中通過魚眼鏡頭或者其他捕捉設備捕捉的全景視頻和全景圖片，將完美地在“虛擬訓練系統(tǒng)”中向后來者展示。

2.2 “地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”的缺點

當然，“虛擬訓練系統(tǒng)”缺點也很明顯：1)、前期研發(fā)費用較高，不管是偵檢技術、支護技術還是破拆技術，每一個大類的技術都有若干核心裝備需要內(nèi)化到“虛擬訓練系統(tǒng)”中去，比如生命探測儀、液壓剪、無齒鋸、攀爬繩索甚至斜樓等等，都需要在觸覺和本體覺上下功夫，以便和虛擬世界中的視覺和聽覺相匹配，相當于要開發(fā)很多種“新設備”；2)、真實感有缺陷，在多人配合、不同種類技術切換等方面不可能像真實基地訓練一樣流暢；3)、從一項核心技術訓練轉向另一項核心技術訓練較為麻煩，在真實訓練基地從繩索攀爬到目的空間展開救援的過程，在“虛擬訓練系統(tǒng)”可能得“換好幾次房間”（分離成不同的訓練科目）?；谝陨先秉c，“虛擬訓練系統(tǒng)”僅僅是對快速推廣和對初學者的適應訓練和鞏固訓練有絕對優(yōu)勢，對真正的骨干訓練還是得依靠真實的訓練基地，“虛擬訓練系統(tǒng)”對我們現(xiàn)有的訓練基地和教官體系不會造成沖擊。

3 充分認識專業(yè)部門在“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”建設方面的優(yōu)勢

3.1 VR技術服務企業(yè)無法掌握地震救援領域的“虛實結合”和“人機互動”的節(jié)點

VR技術是一種成熟的通用技術，“虛擬現(xiàn)實軟件公司”的核心技術主要是虛擬場景構建、“虛擬設備”研發(fā)，如果沒有專業(yè)的培訓經(jīng)驗和救援經(jīng)驗，他們沒有辦法掌握地震救援虛擬訓練的“虛實結合點”和“人機互動節(jié)點”。

根據(jù)筆者接觸的幾家“虛擬現(xiàn)實軟件公司”來看，這些公司的核心人才集中在傳統(tǒng)的科普布展、動漫、互動設備等行業(yè)，應用的都是一些成熟的產(chǎn)品和模式（VR頭盔、一體機、定位器、體感手套等等）。每一類不同行業(yè)的“虛擬訓練系統(tǒng)”，其“虛實結合點”、“人機互動節(jié)點”以及訓練重點、畫面感覺、訓練成果考核方式都是千差萬別的，“虛擬訓練系統(tǒng)”的開發(fā)過程，其實也就是工作經(jīng)驗和訓練經(jīng)驗的梳理過程，是“訓練”這個層次上的信息化。這個層次的信息化，必須由“經(jīng)驗提供方”（或者“內(nèi)容提供方”）來完成，軟件公司只是提供技術支持的角色。

3.2 有關專業(yè)部門和專業(yè)培訓基地在“技術全面性”和“人才集中性”方面具有優(yōu)勢

中國地震應急搜救中心、“蘭州國家陸地搜尋與救護基地”等專業(yè)培訓基地以及省級地震部門現(xiàn)場工作隊的工作人員，即使不屬救援隊員序列的普通工作人員，接觸地震現(xiàn)場的平均概率也大于非地震專業(yè)的普通救援隊員。對于“地震現(xiàn)場是什么樣的”、“多大的地震會出現(xiàn)什么樣的社會問題”這些方面，天然會具有一些思考和感性認識，地震救援和有關經(jīng)驗會更加廣泛和充足。

特別是其中的中國地震應急搜救中心、“蘭州國家陸地搜尋與救護基地”等專業(yè)培訓基地，由于長期從事地震災后的實際救援和地震救援訓練，培養(yǎng)了大批地震救援訓練教官，積累了大量地震救援訓練經(jīng)驗，也建設了國內(nèi)最重要的幾處地震救援專業(yè)訓練基地。他們對于訓練的難點、大部分受訓者可能會出現(xiàn)的受訓反應，以及實戰(zhàn)場景，都比較熟悉，有條件將這些重點問題整合到“虛擬世界”中去，并帶給人真實的感受。

3.3 虛擬仿真技術在在地震應急救援培訓的應用已經(jīng)有了較為深厚的基礎

如前所述，中國地震應急搜救中心已于2009年開發(fā)了“地震救援虛擬仿真想定編輯系統(tǒng)”、“地震現(xiàn)場指揮決策訓練系統(tǒng)”、“指揮員訓練虛擬仿真系統(tǒng)”、“救援隊員單兵訓練虛擬仿真系統(tǒng)”等四大系統(tǒng)，并對“場景渲染”（仿真想定）、“救援指揮流程”、“數(shù)據(jù)頭盔”、“數(shù)據(jù)手套”甚至部分“虛擬設備”都有開發(fā)經(jīng)驗并形成了可用的成果。這些經(jīng)驗和成果，可以使后續(xù)的完善開發(fā)少走彎路，并為快速推廣奠定了基礎。

4 “地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”建設的幾點建議：

4.1 制定規(guī)劃，分步分類實施

因為不同的救援科目，比如支護和破拆，所需要的技能差別較大，訓練難點也大不相同，不可能通過同一套核心設備實現(xiàn)虛擬訓練，即使是同一個科目中的不同核心設備也要分步進行“虛擬化”。因此，我們必須清醒地認識到，“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”的建立，是一個長期的過程，甚至和地震系統(tǒng)其他方面的“信息化”一樣，是一個不斷更新的過程。

4.2 樹立快速推廣和迭代開發(fā)的思路，為快速提升救援戰(zhàn)斗力服務

應該改變過去“求大求全、盡善盡美”的思路，盡快盤活已有的技術基礎和人才基礎，按照面向指揮人員、救援隊員和社會公眾不同受眾，改造出不同版本的軟件。既要有配合服務于專門訓練基地的PC版或者服務器版，也要有適合隨時體驗的手機版，通過迭代開發(fā)、小步快走的方式不斷更新完善，在迭代的過程中收集受眾的反應和救援人員的建議，不斷增強現(xiàn)有權威救援理念和救援經(jīng)驗的推廣度和操作性。

4.3 提前謀劃知識產(chǎn)權保護

在真實的訓練體系中，由于基建體量大、復制難度高、技術要領分散、市場利潤低（主要體現(xiàn)社會效益），地震系統(tǒng)所掌握的地震救援訓練體系和技術方面的優(yōu)勢難以被取代。與真實訓練體系不同，“地震救援技術虛擬訓練系統(tǒng)”一旦完成甚至只需要“部分完成”，有關經(jīng)驗就已經(jīng)內(nèi)化到系統(tǒng)中去了，而且可以輕易復制、快速推廣并帶來經(jīng)濟效益（對消費者而言時間成本低且能同時滿足獵奇和安全的需要），很有可能遭遇“盜版”和侵權，需要提前謀劃知識產(chǎn)權保護。建議：1)、不同類別的訓練系統(tǒng)交由不同的市場開發(fā)主體或者同一主體的不同團隊開發(fā)，盡可能實現(xiàn)對“經(jīng)驗-軟件互動創(chuàng)新點”的知識產(chǎn)權保護；2)、對于有關規(guī)劃、合同、文案、直至驗收材料，要注意做好保密和知識產(chǎn)權保護措施；3)、堵不如疏，重視公眾體驗版本或者接口的設計，把第一響應人培訓、防震減災宣傳等資源統(tǒng)籌起來，實現(xiàn)社會影響力的最大化；4)、最終形成相關標準。

4.4 虛擬訓練場地與實際訓練場地相結合

利用“虛擬訓練系統(tǒng)”推廣快的優(yōu)勢，在全國各省級專業(yè)救援隊伍快速部署“虛擬訓練基地”，并通過“虛擬基地”帶動“實體訓練基地”的增加。在已有的“實體訓練基地”訓練科目中增加“虛擬訓練系統(tǒng)”的使用，形成“虛實相長”的局面。

5 結語

正如著名財經(jīng)作家吳曉波在《遇見未來——21種正在改變世界的神奇科技》一書中所作序言，“新的技術工具革命重構了一切生活和價值，而在未來，這種重構將會加速進行”，我們的地震救援訓練也應當盡快和包括VR在內(nèi)的新科技融合，適應科技的“重構力量”，盡快形成影響力，與救援隊員和“潛在救援隊員”（如志愿者和社會公眾）形成同頻共振，提升全社會應對地震災害的能力。