高 昱

（錦州醫(yī)科大學(xué)公共基礎(chǔ)學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

0 引言

隨著傳感技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)的逐步發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)也在不斷革新。以語(yǔ)音識(shí)別、體感交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、腦機(jī)接口、情感識(shí)別等為代表的新型人機(jī)交互技術(shù)正逐漸從研究走向應(yīng)用。與此同時(shí)，人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展使人機(jī)融合協(xié)同交互成為可能。面向自然化、高效化、智能化的新型人機(jī)交互技術(shù)已成為人機(jī)交互領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

人機(jī)交互是指揮控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重要依托。隨著信息化和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，戰(zhàn)場(chǎng)的信息來(lái)源顯著增長(zhǎng)，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變，作戰(zhàn)的反應(yīng)時(shí)間急劇壓縮［1］。指揮控制系統(tǒng)單位時(shí)間需要承擔(dān)的人機(jī)交互任務(wù)也在大幅增加，指控系統(tǒng)人機(jī)交互方式能否與操作人員的認(rèn)知能力相適應(yīng)，將直接影響指揮作戰(zhàn)過(guò)程的高效性和可靠性。

完整的人機(jī)交互流程包含信息的輸入、處理和輸出3 個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)前指控系統(tǒng)的人機(jī)交互模式還依賴于以“指點(diǎn)”和“按鍵”為主的串行、精確式、單通道的操控方式，這種交互方式不僅不夠自然，而且交互通道利用不平衡，易導(dǎo)致生理疲勞和精神壓力，影響指揮控制的效率和可靠性［2］。此外，海量的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息無(wú)法進(jìn)行高效的輸出表達(dá)，信息之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則沒(méi)有被深度挖掘，信息的顯示手段不夠智能化，系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)操作人員的實(shí)時(shí)需求自適應(yīng)地呈現(xiàn)輔助決策信息。指控系統(tǒng)中操作人員對(duì)于態(tài)勢(shì)信息的分析、篩選、計(jì)算和判斷造成的認(rèn)知負(fù)擔(dān)較重，制約其主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，導(dǎo)致指揮決策效率較低。因此，如何利用上述新型人機(jī)交互技術(shù)，通過(guò)擴(kuò)展信息的顯示維度增強(qiáng)信息感知的高效性，通過(guò)多種交互通道的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)提高交互方式的自然性，通過(guò)人工智能輔助決策促進(jìn)人機(jī)交互的智能性，并基于多源信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操作人員的生理和心理負(fù)荷，從而確保指揮控制過(guò)程的可靠性，已成為未來(lái)指揮控制系統(tǒng)人機(jī)交互研究的重要方向［3］。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 指控系統(tǒng)人機(jī)交互研究現(xiàn)狀

基于沉浸式人機(jī)交互技術(shù)，美國(guó)海軍全息虛擬指揮中心正在開(kāi)發(fā)一種利用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的全息虛擬指揮控制系統(tǒng)［4］。通過(guò)該系統(tǒng)，指揮人員可以最大限度地利用戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，與周圍的作戰(zhàn)單元進(jìn)行快速信息共享，并通過(guò)觸覺(jué)和視覺(jué)傳感器完成對(duì)艦艇的控制，甚至可進(jìn)行類似全息化的指揮操作，該系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在2025 年投入作戰(zhàn)使用。美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室資助開(kāi)發(fā)的三維戰(zhàn)場(chǎng)可視化指控系統(tǒng)（Dragon 系統(tǒng)）已在演習(xí)與實(shí)戰(zhàn)中得到檢驗(yàn)與應(yīng)用，該系統(tǒng)可以在72 h 內(nèi)，提供90 km×90 km 范圍的數(shù)字地形數(shù)據(jù)和5 級(jí)（1 m）特征數(shù)據(jù)和圖像特征，能夠快速將復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)可視化，使指揮人員能靈活使用二維或者動(dòng)態(tài)三維顯示系統(tǒng)，更迅速有效地進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)決策，保持態(tài)勢(shì)的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)［5］。英國(guó)宇航公司在2017 年英國(guó)國(guó)際防務(wù)裝備展上展出其研制的AR 系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了最新的顯示技術(shù)，追蹤技術(shù)和傳感技術(shù)，可以通過(guò)自由空間追蹤技術(shù)向用戶顯示指引、目標(biāo)信息、任務(wù)信息和傳感信息等。

目前，語(yǔ)音、手勢(shì)、眼動(dòng)等新型人機(jī)交互技術(shù)已逐漸應(yīng)用于各類指控平臺(tái)，并表現(xiàn)出高效性和自然性等優(yōu)勢(shì)。美軍未來(lái)指揮所（CPoF）發(fā)布的技術(shù)研究報(bào)告提出：“人-系統(tǒng)交互技術(shù)”是其研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，其中涵蓋態(tài)勢(shì)可視化、多通道人機(jī)交互、上下文感知和意圖推理等技術(shù)，并指出語(yǔ)音和手勢(shì)將成為指揮人員與CPoF 可視化環(huán)境進(jìn)行交互的主要方式［6］。歐洲很多軍事研究機(jī)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容包含點(diǎn)擊和按鍵之外的語(yǔ)音、手勢(shì)、視線等輸入通道，使用戶能利用多個(gè)通道，以自然、并行、協(xié)作的方式進(jìn)行高效交互。美軍F-35 戰(zhàn)機(jī)在最新的設(shè)計(jì)中取消了座艙的平視顯示器，采用頭盔顯示器基于眼動(dòng)追蹤自適應(yīng)地為飛行員顯示目標(biāo)信息、關(guān)鍵飛行數(shù)據(jù)等信息，并且可以通過(guò)視線進(jìn)行眼控交互操作［7］?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)在DARPA 的資助下，對(duì)語(yǔ)音識(shí)別、手寫(xiě)識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等多通道人機(jī)交互技術(shù)和自然用戶界面進(jìn)行了深入研究，開(kāi)發(fā)了基于Java 的多通道交互工具箱（MMI）［8］。國(guó)防科技大學(xué)提出了一種面向軍交圖像類情報(bào)研討的多通道交互系統(tǒng)——MTIDS，將多通道交互技術(shù)運(yùn)用于指揮空間中，降低指揮人員的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，提高戰(zhàn)斗中指揮人員作出決策的效率［9］。東南大學(xué)陳慧娟基于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)對(duì)多通道人機(jī)交互的組合模式、應(yīng)用環(huán)境、局限性進(jìn)行了歸納，根據(jù)飛機(jī)駕駛?cè)蝿?wù)特點(diǎn)建立了駕駛艙多通道人機(jī)交互設(shè)計(jì)改良原則［10］。

在智能化人機(jī)交互方面，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）先后開(kāi)展了多個(gè)軍事人工智能項(xiàng)目。例如，2007 年啟動(dòng)了“深綠”未來(lái)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)項(xiàng)目［11］，目的是通過(guò)在系統(tǒng)中添加平行仿真提高指揮人員的決策效率。主要功能是在指揮決策過(guò)程中，基于實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)多次仿真模擬，推演出不同決策方案可能產(chǎn)生的結(jié)果，并能夠基于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)敵方可能的作戰(zhàn)意圖，輔助指揮人員作出正確決策，并生成行動(dòng)方案，縮短制定和調(diào)整作戰(zhàn)計(jì)劃的時(shí)間。雖然由于技術(shù)的局限性，“深綠”并未取得預(yù)期成效，但其指控系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了解決思路。2010 年啟動(dòng)了“心靈之眼”（Mind’s Eye）項(xiàng)目，基于機(jī)器視覺(jué)智能技術(shù)，能夠?qū)τ^察區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的信息進(jìn)行感知和認(rèn)知，并理解視覺(jué)場(chǎng)景中的動(dòng)作和行為，提前對(duì)時(shí)敏目標(biāo)和高威脅目標(biāo)進(jìn)行分析，生成情境態(tài)勢(shì)的完整描述。2011 年啟動(dòng)了“洞察”（Insight）項(xiàng)目，該項(xiàng)目基于自主學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)虛擬化技術(shù)，旨在將海量無(wú)序的情報(bào)源信息整合成綜合作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖，開(kāi)發(fā)人機(jī)協(xié)作的統(tǒng)一用戶界面來(lái)支持作戰(zhàn)指揮的高效決策。2016年啟動(dòng)了指揮官虛擬參謀（CVS）項(xiàng)目，該項(xiàng)目只要基于認(rèn)知計(jì)算和人工智能等技術(shù)，深度挖掘海量數(shù)據(jù)源及復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，提供主動(dòng)建議、高級(jí)分析及自然人機(jī)交互功能，為指揮人員生成戰(zhàn)術(shù)決策過(guò)程中從規(guī)劃、準(zhǔn)備、執(zhí)行到行動(dòng)回顧全過(guò)程的決策支持。2018 年設(shè)立的“人工智能科學(xué)和開(kāi)放世界新奇學(xué)習(xí)”（SAIL-ON）項(xiàng)目［12］，旨在推進(jìn)第三代人工智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)，解決機(jī)器和人類“認(rèn)知”方式的基本差異，促進(jìn)人機(jī)融合，使指揮系統(tǒng)成為“解決問(wèn)題的合作伙伴”，在網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)及圖像分析、無(wú)人機(jī)群操作中起到增強(qiáng)人類能力的作用。

1.2 指控系統(tǒng)人機(jī)交互應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)的指揮控制系統(tǒng)主要是面向信息化作戰(zhàn)需求，系統(tǒng)之間通過(guò)“以網(wǎng)絡(luò)為中心”的扁平化組網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)了多源情報(bào)的聚合入網(wǎng)，確保了作戰(zhàn)單元之間的互聯(lián)互通，解決了“信息孤島”弊端，達(dá)到了戰(zhàn)場(chǎng)信息共享的目標(biāo)［13］。同時(shí)，隨著信息技術(shù)的更新發(fā)展，針對(duì)陸、海、空、天、電、網(wǎng)等多維空間的各類戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視手段、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、高速計(jì)算機(jī)都將產(chǎn)生海量信息。網(wǎng)絡(luò)連通性和信息獲取能力的提升，造成了指揮控制系統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，這在一定程度上提升了系統(tǒng)的信息優(yōu)勢(shì)，但是，當(dāng)前指控系統(tǒng)的信息優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為決策和行動(dòng)優(yōu)勢(shì)，海量的信息甚至?xí)黾硬僮魅藛T的認(rèn)知和決策負(fù)擔(dān)。面向指控系統(tǒng)未來(lái)作戰(zhàn)需求，本文認(rèn)為當(dāng)前的指控系統(tǒng)人機(jī)交互局限性主要表現(xiàn)在以下4 方面。

1.2.1 信息感知維度仍需擴(kuò)展

當(dāng)前指揮控制系統(tǒng)主要采用傳統(tǒng)的二維顯示模式，許多態(tài)勢(shì)信息被降維，顯示信息不完整、不直觀、易重疊，并且存在不能疊加顯示干擾態(tài)勢(shì)等缺陷。而作戰(zhàn)決策過(guò)程中的態(tài)勢(shì)信息需要指揮人員的深度挖掘，顯然這種顯示方式限制了指揮人員的決策潛能。因此，未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)中可以考慮采用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）等沉浸式顯示方式，擴(kuò)展態(tài)勢(shì)信息顯示的維度，有利于指揮人員主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。

1.2.2 交互通道利用有待平衡

當(dāng)前指揮控制系統(tǒng)的人機(jī)交互是與圖形用戶界面（GUI）相適應(yīng)的串行、精確式、單通道的操控方式，整個(gè)交互流程“認(rèn)知-反應(yīng)”時(shí)間較長(zhǎng)。并且交互輸出信息幾乎完全由視覺(jué)通道感知，交互輸入均由雙手操作，感官通道利用極不平衡，不能充分利用用戶的認(rèn)知資源，易造成操作流程的紊亂，導(dǎo)致生理上的疲勞及精神壓力，從而嚴(yán)重影響指揮決策效率。語(yǔ)音識(shí)別、視線追蹤、手勢(shì)識(shí)別等技術(shù)的成熟催生了自然人機(jī)交互界面（NUI），將這些并行、非精確、多通道的交互方式應(yīng)用于未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)，能夠有效提高作戰(zhàn)指揮的效率。

1.2.3 人機(jī)協(xié)同互補(bǔ)不夠智能

當(dāng)前指揮控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將戰(zhàn)爭(zhēng)信息轉(zhuǎn)化為一定格式的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給指揮人員，指揮人員則根據(jù)自身知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策，二者是相對(duì)獨(dú)立的。系統(tǒng)信息的顯示模式不夠高效，信息之間的內(nèi)在聯(lián)系缺乏深度挖掘，系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)指揮人員的實(shí)時(shí)需求智能分發(fā)所需信息，系統(tǒng)幾乎沒(méi)有對(duì)于指揮人員的輔助決策，指揮人員在讀取、篩選、分析和計(jì)算繁雜的戰(zhàn)場(chǎng)信息時(shí)面臨的認(rèn)知負(fù)荷比較重。顯然，當(dāng)前指揮控制系統(tǒng)沒(méi)有充分利用機(jī)器智能去協(xié)助指揮人員處理和優(yōu)化戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，因此，未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)充分利用AI 技術(shù)發(fā)揮機(jī)器智能的優(yōu)勢(shì)，從而有效緩解指揮人員在決策負(fù)擔(dān)。

1.2.4 情感狀態(tài)監(jiān)測(cè)亟需增添

未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)將會(huì)面臨高負(fù)荷人機(jī)交互任務(wù)。操作人員將會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)獲取、篩選和分析大量的數(shù)據(jù)，并要求迅速進(jìn)行判斷和決策。以防空反導(dǎo)作戰(zhàn)為例，指控系統(tǒng)人機(jī)交互要求攔截、引導(dǎo)、跟蹤等多個(gè)席位的操作人員協(xié)同完成對(duì)空襲目標(biāo)速度、高度、航跡等空情信息的分析，并迅速判斷作戰(zhàn)目標(biāo)的威脅程度，然后完成參數(shù)檢查并執(zhí)行跟蹤和攻擊等復(fù)雜操控指令，其人機(jī)交互任務(wù)強(qiáng)度大，對(duì)時(shí)間要求極為苛刻［14］。指控系統(tǒng)高強(qiáng)度的人機(jī)交互任務(wù)容易產(chǎn)生較高的生理和心理負(fù)荷，從而給指控任務(wù)帶來(lái)安全隱患。當(dāng)前指控系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)系統(tǒng)，對(duì)于“人的因素”缺乏考慮。作為人機(jī)系統(tǒng)的組成部分，人的情感狀態(tài)也應(yīng)當(dāng)被指控系統(tǒng)所識(shí)別理解，在監(jiān)測(cè)到生理或心理處于高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)及時(shí)給予提醒和輔助，從而減少操作人員因情感失控帶來(lái)的安全隱患。

2 未來(lái)指揮控制系統(tǒng)人機(jī)交互發(fā)展方向

2.1 沉浸式人機(jī)交互

沉浸式人機(jī)交互的典型技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）。其中VR 是利用計(jì)算機(jī)模擬出虛擬的三維空間，用戶通過(guò)沉浸式頭戴設(shè)備，獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感知反饋，在虛擬的空間中用戶能夠獲得接近真實(shí)的三維體驗(yàn)。指揮控制系統(tǒng)中的空情態(tài)勢(shì)、裝備狀態(tài)等信息通過(guò)VR 模式能夠獲得最為直觀和真實(shí)的顯示效果。

AR 是直接通過(guò)計(jì)算機(jī)將顯示信息疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，它是對(duì)真實(shí)世界更多維度的擴(kuò)展和增強(qiáng)，能夠基于特殊標(biāo)識(shí)或場(chǎng)景理解，并根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)需求自動(dòng)將相關(guān)信息疊加呈現(xiàn)到用戶眼前。當(dāng)前指揮控制系統(tǒng)中的屏幕式二維顯示模式，同時(shí)顯示多層信息時(shí)存在重疊遮擋問(wèn)題，指揮人員只能根據(jù)需求手動(dòng)切換數(shù)據(jù)圖層獲取所需信息。在二維屏顯的基礎(chǔ)上，利用AR 技術(shù)可以將多層數(shù)據(jù)同時(shí)疊加在真實(shí)的三維場(chǎng)景中，指揮人員只需切換視角或改變自自身位置即可看到不同圖層信息。

AR 是把虛擬的信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景，MR 則是把真實(shí)的場(chǎng)景混合疊加到虛擬世界中。MR 的實(shí)現(xiàn)首先需要使用深度攝像機(jī)掃描真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行三維重建，然后將生成的三維模型混合疊加到實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的虛擬世界中。MR 不僅具備AR 多層數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，而且還能將混合后的虛實(shí)場(chǎng)景實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給多用戶，實(shí)現(xiàn)信息的快速共享。

基于沉浸式人機(jī)交互技術(shù)，未來(lái)指揮控制系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)方面，可以構(gòu)建出“全息影像沙盤(pán)模型”，裝備的實(shí)體模型和實(shí)時(shí)狀態(tài)通過(guò)三維形式直觀呈現(xiàn)；空情信息和電磁態(tài)勢(shì)通過(guò)虛實(shí)疊加，多層數(shù)據(jù)同步充分展示；作戰(zhàn)人員能夠最大限度地利用戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息并與其他指揮人員實(shí)時(shí)共享，從而大大提高作戰(zhàn)指揮中的態(tài)勢(shì)感知效率。沉浸式的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息也可以很方便地在指揮所進(jìn)行二次加工，然后按需定制分發(fā)給遠(yuǎn)方作戰(zhàn)單元，遠(yuǎn)方作戰(zhàn)人員只需通過(guò)特制眼鏡即可獲得可視化的態(tài)勢(shì)信息，為其作戰(zhàn)行動(dòng)提供便捷的信息支援。

2.2 多通道人機(jī)交互

多通道交互（Multi-Modal Interaction，MMI）技術(shù)遵從“以人為中心”的原則，基于語(yǔ)音識(shí)別、視線追蹤、肢體語(yǔ)言和腦機(jī)接口等新興交互技術(shù)，充分利用人的多種感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)通道，以并行、非精確方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互［15］。

語(yǔ)音識(shí)別目前已較為成熟，利用語(yǔ)音進(jìn)行指令輸入和信息接收（如語(yǔ)音播報(bào)文電內(nèi)容）能夠很好地降低指揮作戰(zhàn)人員的手眼負(fù)擔(dān)。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)還涉及“語(yǔ)音糾偏”（方言轉(zhuǎn)換為普通話）和“語(yǔ)音<—>文字”互轉(zhuǎn)換，這能夠很好解決語(yǔ)言通信中的方言困惑和噪聲干擾等問(wèn)題。隨著AI 技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音識(shí)別將更為智能，未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)中甚至可以利用“聲紋特征”對(duì)指揮作戰(zhàn)人員的身份進(jìn)行安全認(rèn)證，從而有效防止敵方信息欺詐。

視線追蹤是通過(guò)傳感器捕捉瞳孔、角膜特征信息，進(jìn)而映射計(jì)算出用戶的交互意圖。視覺(jué)通道具有直接、自然和雙向的優(yōu)勢(shì)，利用視點(diǎn)進(jìn)行命令傳遞能夠獲得最為直接高效的交互效率。作為“心靈的窗口”，視覺(jué)信息能夠很好地反應(yīng)人的心理活動(dòng)，指揮控制系統(tǒng)能夠基于視覺(jué)特征對(duì)指揮作戰(zhàn)人員的交互意圖和認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行精確推理，從而自適應(yīng)地提供所需信息和其他交互幫助，減少其手動(dòng)搜索和切換的操作負(fù)擔(dān)。

肢體語(yǔ)言是人類最自然的行為，利用人的肢體動(dòng)作進(jìn)行交互，同樣體現(xiàn)了“以人為中心”的交互理念，是適應(yīng)指揮人員與指揮控制系統(tǒng)間的一種新的自然人機(jī)交互技術(shù)［16］。肢體語(yǔ)言中的手勢(shì)識(shí)別已在一些娛樂(lè)場(chǎng)景中得以應(yīng)用，在未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)中，肢體語(yǔ)言交互可以無(wú)縫融合到沉浸式顯示環(huán)境中，利用手勢(shì)對(duì)疊加的顯示圖層進(jìn)行隱顯、縮放、移動(dòng)等操作，能夠有效提高交互操作的便捷性。

指揮控制系統(tǒng)中多通道融合交互，能夠多維提取操作人員交互意圖，利用各通道優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不僅能夠彌補(bǔ)單通道識(shí)別準(zhǔn)確率和交互效率不高的問(wèn)題，還能平衡感官通道之間的使用負(fù)擔(dān)。通過(guò)多通道并行、非精確的自然交互方式，可以大大減輕操作人員的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，使其能夠投入更多注意力到指揮決策中。

2.3 人機(jī)融合智能交互

面對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的快速、復(fù)雜、多變與其龐大的數(shù)據(jù)量，單純依靠指揮人員進(jìn)行讀取、分析、并作出決策已不再現(xiàn)實(shí)，人機(jī)協(xié)同交互是必然趨勢(shì)。

指揮決策是人機(jī)交互的目的，基于未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的特征及AI 技術(shù)的局限性，指揮控制系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)是人機(jī)協(xié)同、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。人擅長(zhǎng)歸納、推理、決策、指揮等藝術(shù)性要求高的活動(dòng)，具有主動(dòng)性、思想性、創(chuàng)造性，但人的生理和心理狀態(tài)易受環(huán)境影響。機(jī)器則擅長(zhǎng)搜索、存儲(chǔ)、計(jì)算、優(yōu)化等技術(shù)性要求高的活動(dòng)，具有精準(zhǔn)性、快速性、重復(fù)性。并且相對(duì)于人類，機(jī)器能夠突破生理機(jī)能、消除認(rèn)知偏差、提供最優(yōu)方案。目前的人機(jī)協(xié)同僅是物理域的融合，機(jī)器承擔(dān)數(shù)據(jù)的定量分析功能，人主導(dǎo)定性的決策功能，二者的融合程度不夠深，即“形合而神不合”。未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)向人機(jī)深度融合轉(zhuǎn)變，更要強(qiáng)調(diào)人、機(jī)共同認(rèn)知和決策，實(shí)現(xiàn)人定性、判斷、決策與機(jī)器定量、分析、學(xué)習(xí)等行為在決策層面的深度融合，逐步形成人機(jī)協(xié)同深度融合的指揮決策體系。

人機(jī)協(xié)同深度融合的指揮決策應(yīng)體現(xiàn)在3 方面。在信息輸入端，人機(jī)融合智能不單獨(dú)依據(jù)機(jī)器獲取的客觀數(shù)據(jù)或是人感知到的主觀信息，而是將二者有機(jī)融合起來(lái)，再結(jié)合人和系統(tǒng)的先驗(yàn)知識(shí)，生成全新的輸入信息；在信息處理階段，也是智能產(chǎn)生的重要階段，將人的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)與機(jī)器的計(jì)算優(yōu)勢(shì)融合起來(lái)，當(dāng)人與機(jī)的決策出現(xiàn)不一致時(shí)，應(yīng)當(dāng)建立包括“容忍、信任、匹配、調(diào)度、切換、說(shuō)服、接受”等沖突消解的協(xié)調(diào)準(zhǔn)則，從而形成一種新的智能求解模式；在決策輸出端，將人在決策中具備的價(jià)值效應(yīng)疊加到機(jī)器迭代的算法之中與之匹配，從而產(chǎn)生有機(jī)化與概率化相互調(diào)節(jié)的優(yōu)化判斷。通過(guò)人機(jī)融合決策的不斷適應(yīng)，人會(huì)對(duì)慣性常識(shí)行為進(jìn)行有意識(shí)的思考，而機(jī)器也會(huì)從人在不同條件下的決策中學(xué)習(xí)價(jià)值權(quán)重的區(qū)別。人機(jī)之間的理解將會(huì)由單向性變?yōu)殡p向性，人的主動(dòng)性將與機(jī)器的被動(dòng)性深度融合，從而實(shí)現(xiàn)1+1>2 的效果。

2.4 情感計(jì)算

情感計(jì)算就是賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識(shí)別、理解和表達(dá)人的情感狀態(tài)的能力，使系統(tǒng)更智能化和人性化。情感計(jì)算的研究主要集中在識(shí)別人的諸如“喜悅、恐懼、傷心、生氣、厭惡”等情緒狀態(tài)［10］。針對(duì)指控系統(tǒng)人機(jī)交互實(shí)際，操作人員工作中的情感狀態(tài)可以總結(jié)為：“正常狀態(tài)”、“過(guò)度興奮狀態(tài)”“生理疲勞狀態(tài)”、“心理緊張狀態(tài)”和“應(yīng)激狀態(tài)”，顯然，后4種情緒狀態(tài)都難以保證可靠的人機(jī)交互過(guò)程。并且不同情感狀態(tài)需要的應(yīng)對(duì)措施也是不同的，因此，準(zhǔn)確識(shí)別和理解操作人員的情感計(jì)算對(duì)于指控系統(tǒng)人機(jī)交互過(guò)程的可靠性至關(guān)重要。

指控系統(tǒng)人機(jī)交互過(guò)程操作人員的情感狀態(tài)識(shí)別可基于行為數(shù)據(jù)和生理信號(hào)。研究表明，人的行為數(shù)據(jù)（如聲音信號(hào)、面部表情、眼動(dòng)特征）和生理數(shù)據(jù)（如心率、血壓、皮膚電、血氧飽和度、腦電信號(hào)）能夠表征人的情感狀態(tài)?？紤]到人的行為數(shù)據(jù)可能受到主觀因素的干擾，基于生理數(shù)據(jù)的情感計(jì)算更具有客觀性。特別是近些年來(lái)，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展使得人機(jī)交互中的情感識(shí)別越來(lái)越成為可能?；谀X電信號(hào)的情感計(jì)算，首先需要在特定的場(chǎng)景下誘發(fā)人的情感反應(yīng)（如長(zhǎng)時(shí)間的視覺(jué)搜索行為誘發(fā)人的疲勞狀態(tài)），同時(shí)采集實(shí)時(shí)腦電信號(hào)，然后從腦電信號(hào)中提取特殊頻段的腦電波（如α 波、β波、γ 波、θ 波）作為特征參數(shù)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如SVM 分類器）訓(xùn)練和預(yù)測(cè)不同腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)的情感反應(yīng)。

雖然腦電信號(hào)被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)情感計(jì)算的生理數(shù)據(jù)，但由于目前腦電信號(hào)的采集比較復(fù)雜，且腦電信號(hào)易受場(chǎng)景和其他信號(hào)的干擾，因此，在指控系統(tǒng)中僅僅通過(guò)腦電信號(hào)去監(jiān)測(cè)操作人員的情感狀態(tài)是有難度的。未來(lái)，隨著傳感技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的進(jìn)一步發(fā)展，基于行為數(shù)據(jù)和多種生理數(shù)據(jù)結(jié)合的情感計(jì)算可能成為現(xiàn)實(shí)。對(duì)于指控系統(tǒng)人機(jī)交互過(guò)程，行為數(shù)據(jù)和生理數(shù)據(jù)的采集不能干擾操作人員的正常任務(wù)，而應(yīng)當(dāng)是在合適的時(shí)機(jī)以最恰當(dāng)?shù)姆绞浇o予操作人員提醒和輔助。

3 結(jié)論

未來(lái)，在加速指揮控制系統(tǒng)智能化發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視指揮控制系統(tǒng)人機(jī)交互方式的變革?；谛滦妥匀蝗藱C(jī)交互技術(shù)，未來(lái)的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備多維沉浸式的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示模式；支持融合語(yǔ)音、面部表情、視線、手勢(shì)、生理信號(hào)等多種交互方式；能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)指揮人員的生理及心理狀態(tài)，并根據(jù)特定場(chǎng)景自動(dòng)切換適宜的交互通道組合。在提升交互效率和可靠性的基礎(chǔ)上，通過(guò)人機(jī)協(xié)同深度融合決策，最大限度地為操作人員減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)，從而為作戰(zhàn)指揮和控制提供技術(shù)保障。