李宏海

1.解放軍91336 部隊(duì) 河北秦皇島 066326

開展護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、航空母艦等水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,可有效提升艦艇戰(zhàn)斗力[1],對(duì)奪取現(xiàn)代海戰(zhàn)勝利至關(guān)重要,世界各國海軍對(duì)其都極為重視.

為滿足作戰(zhàn)訓(xùn)練需求,國內(nèi)建設(shè)了很多模擬訓(xùn)練系統(tǒng),開展了大量研究工作,文獻(xiàn)[2]設(shè)計(jì)了船艇機(jī)電綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng),文獻(xiàn)[3]構(gòu)想了基于真實(shí)作戰(zhàn)場景的雷達(dá)訓(xùn)練模擬器,文獻(xiàn)[4]研究了水面艦艇光電干擾系統(tǒng)模擬訓(xùn)練問題,文獻(xiàn)[5-6]在艦艇編隊(duì)指揮控制、作戰(zhàn)系統(tǒng)等方面開展了一體化模擬訓(xùn)練探索,文獻(xiàn)[7]討論了美軍分布式交互仿真（distributed interactive simulation,DIS）、聚合層仿真協(xié)議（aggressive level simulation protocol, ALSP）、高層體系結(jié)構(gòu)（high level architecture, HLA）、試驗(yàn)與訓(xùn)練使能體系結(jié)構(gòu)（test and training enableing architecture, TENA）、公共訓(xùn)練儀器體系（common training instrumentation architecture, CITA）等仿真架構(gòu)及其在大規(guī)模訓(xùn)練中的應(yīng)用.美國海軍在聯(lián)合訓(xùn)練層次,把海軍、陸軍和空軍集成到一個(gè)虛擬戰(zhàn)場空間進(jìn)行訓(xùn)練,在海軍合同訓(xùn)練層次,把水面艦艇、潛艇、艦載機(jī)集成到類似虛擬戰(zhàn)場空間訓(xùn)練,在單平臺(tái)訓(xùn)練層次,實(shí)現(xiàn)了全艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練[8].但限于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平,國際、國內(nèi)模擬訓(xùn)練在沉浸感、逼真度、規(guī)模等方面,均無法滿足現(xiàn)代體系化海戰(zhàn)訓(xùn)練要求[9].

元宇宙表現(xiàn)為一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界的虛擬世界[10],從系統(tǒng)仿真角度理解, 這個(gè)虛擬世界是一個(gè)超大規(guī)模分布交互式仿真系統(tǒng),其核心本質(zhì)與水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練一致,均為系統(tǒng)仿真,因而有專家學(xué)者認(rèn)為系統(tǒng)仿真是元宇宙重要基礎(chǔ)技術(shù)之一[11].

鑒于水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練與元宇宙本質(zhì)相通,以系統(tǒng)仿真為紐帶,借助元宇宙沉浸感強(qiáng)、逼真度高、規(guī)模大、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)[11],逐步改造現(xiàn)有作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng),建設(shè)元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng),支持全艦員、全流程、全要素、可擴(kuò)展、高沉浸感、高逼真度、高敏捷性的體系對(duì)抗背景下進(jìn)行作戰(zhàn)訓(xùn)練,在技術(shù)上完全可行,是未來水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練的發(fā)展趨勢.

為實(shí)現(xiàn)元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,需要考察當(dāng)前水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練形式存在問題,設(shè)計(jì)元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng),探索實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù),確立作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展目標(biāo),合理規(guī)劃作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展步驟,指引訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè).

1 水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練

水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練是一種對(duì)抗性訓(xùn)練,主要有實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)和模擬訓(xùn)練兩種形式[12-13],實(shí)現(xiàn)上都是構(gòu)設(shè)貼近作戰(zhàn)實(shí)際的場景,將對(duì)抗雙方置于作戰(zhàn)場景中展開對(duì)抗,區(qū)別在于構(gòu)設(shè)作戰(zhàn)場景的方式.

實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)以實(shí)際自然環(huán)境、真實(shí)作戰(zhàn)平臺(tái)、真實(shí)武器和實(shí)體靶標(biāo)為主構(gòu)設(shè)作戰(zhàn)場景,由導(dǎo)演部根據(jù)對(duì)抗雙方作戰(zhàn)行為裁定作戰(zhàn)結(jié)果,推動(dòng)對(duì)抗過程,存在安全保密難、兵力動(dòng)用多等問題,為解決這些問題,作戰(zhàn)訓(xùn)練開始向模擬訓(xùn)練形式發(fā)展.

模擬訓(xùn)練利用仿真技術(shù)構(gòu)建作戰(zhàn)場景,對(duì)抗雙方使用物理的、半實(shí)物的或者數(shù)字的仿真作戰(zhàn)平臺(tái)與武器裝備在虛擬自然環(huán)境下展開模擬對(duì)抗.當(dāng)前仿真建模技術(shù)、大規(guī)模聯(lián)合仿真技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)水平下,模擬訓(xùn)練在作戰(zhàn)規(guī)模、沉浸感、逼真度等方面與實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)仍有較大差距[2-9]：訓(xùn)練或針對(duì)單個(gè)作戰(zhàn)人員、單個(gè)作戰(zhàn)部門裝備操作,或針對(duì)戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)指揮決策,不能滿足體系作戰(zhàn)背景下全艦人員協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練需要；不能準(zhǔn)確得出雷達(dá)探測結(jié)果、電磁環(huán)境變化過程、導(dǎo)彈飛行軌跡、艦艇運(yùn)動(dòng)規(guī)律等關(guān)鍵作戰(zhàn)要素,不能準(zhǔn)確反映關(guān)鍵要素對(duì)作戰(zhàn)的直接、間接影響；艦艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)高沉浸感代價(jià)極大,通常只仿真與訓(xùn)練對(duì)象直接相關(guān)的視覺、聽覺.

隨著水面艦艇信息化水平的不斷提高,尤其是指揮控制、預(yù)警探測、導(dǎo)彈火炮等作戰(zhàn)相關(guān)功能系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化,水面艦艇超視距、非接觸作戰(zhàn)的特征愈發(fā)明顯,艦艇官兵大多數(shù)情況下可通過顯示器、蜂鳴器、燈光等設(shè)備感知戰(zhàn)場態(tài)勢,通過計(jì)算機(jī)操控武器裝備.得益于這一趨勢,實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)中開始融合仿真技術(shù),以仿真模型驅(qū)動(dòng)實(shí)際裝備,實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)與模型訓(xùn)練邊界逐漸模糊.

2 元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

與當(dāng)前應(yīng)用于模擬訓(xùn)練的主流分布交互仿真架構(gòu)相比,元宇宙優(yōu)勢在于天然可接入大量地理位置分布的、功能各異的各類AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）應(yīng)用節(jié)點(diǎn)、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）應(yīng)用節(jié)點(diǎn),并能夠?qū)?yīng)用節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一在同一時(shí)空下進(jìn)行數(shù)字化交互.其中,AR 應(yīng)用節(jié)點(diǎn)將其他應(yīng)用節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)字世界疊加到現(xiàn)實(shí)世界,使人將數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界感受為一個(gè)整體[14]；VR 應(yīng)用節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行仿真建模并產(chǎn)生部分?jǐn)?shù)字世界,混合其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的部分?jǐn)?shù)字世界,借助感官仿真設(shè)備使得整個(gè)數(shù)字世界能給人身臨其境的感官體驗(yàn)[15].

元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)要充分發(fā)揮元宇宙優(yōu)勢,解決當(dāng)前訓(xùn)練中存在的問題：一是利用現(xiàn)代水面艦艇超視距、非接觸作戰(zhàn)的特征,使用AR 技術(shù)為現(xiàn)實(shí)世界水面艦艇疊加包括環(huán)境、對(duì)手的數(shù)字世界,使用VR 技術(shù)為受訓(xùn)官兵提供接近真實(shí)作戰(zhàn)的感官體驗(yàn),解決沉浸感問題；二是借助元宇宙帶來的建模技術(shù)、計(jì)算技術(shù)進(jìn)步,構(gòu)建更加貼近實(shí)際的仿真模型,解決作戰(zhàn)過程與結(jié)果逼真度問題；三是將實(shí)際或虛擬的作戰(zhàn)平臺(tái)、武器裝備、作戰(zhàn)人員等作為應(yīng)用節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng),統(tǒng)一在同一時(shí)空下運(yùn)行,形成全面覆蓋敵、我、環(huán)境等關(guān)鍵要素的虛實(shí)合一作戰(zhàn)場景,解決訓(xùn)練規(guī)模問題.

2.2 系統(tǒng)組成與功能

如圖1 所示,元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練仍以紅藍(lán)對(duì)抗方式開展,訓(xùn)練系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)與當(dāng)前模擬訓(xùn)練系統(tǒng)組成類似,主要包括紅方節(jié)點(diǎn)、藍(lán)方節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)以及導(dǎo)控評(píng)估節(jié)點(diǎn),區(qū)別在于各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部組成與功能.

圖1 訓(xùn)練系統(tǒng)基本組成圖Fig.1 The composition diagram of the training system

2.2.1 紅方節(jié)點(diǎn)

紅方節(jié)點(diǎn)在作戰(zhàn)訓(xùn)練不同發(fā)展階段,由實(shí)際受訓(xùn)艦艇、友軍實(shí)際兵力、虛擬受訓(xùn)艦艇、虛擬友軍兵力的不同組合組成.

實(shí)際受訓(xùn)艦艇和友軍實(shí)際兵力,要能夠接收由計(jì)算節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)字世界數(shù)據(jù),并將其疊加到受訓(xùn)人員所使用的顯示控制設(shè)備；要能夠采集受訓(xùn)人員操作并傳輸?shù)接?jì)算節(jié)點(diǎn).

虛擬受訓(xùn)艦艇主體是艦艇三維模型,相當(dāng)于實(shí)際艦艇作戰(zhàn)層面的數(shù)字孿生,需要采用VR、腦機(jī)接口等技術(shù)為受訓(xùn)人員提供與身在實(shí)際艦艇一致的感受,三維模型要能夠接收受訓(xùn)人員操作和計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),對(duì)操作和數(shù)據(jù)作出與實(shí)際裝備一致的反應(yīng),要能夠采集受訓(xùn)人員操作數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算節(jié)點(diǎn)；虛擬友軍兵力不需要建立三維模型,但要能模擬友軍實(shí)際兵力的各種作戰(zhàn)行為并將行為數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算節(jié)點(diǎn).

2.2.2 藍(lán)方節(jié)點(diǎn)

藍(lán)方節(jié)點(diǎn)在作戰(zhàn)訓(xùn)練不同發(fā)展階段,由實(shí)際平臺(tái)與裝備、配訓(xùn)人員、虛擬平臺(tái)與裝備、虛擬人員的不同組合組成.

實(shí)際平臺(tái)與裝備是與紅方進(jìn)行對(duì)抗的作戰(zhàn)平臺(tái)及其搭載的武器裝備,包括飛機(jī)、艦艇、潛艇等作戰(zhàn)平臺(tái),以及反艦導(dǎo)彈、魚雷、雷達(dá)、電子干擾等具體裝備,由配訓(xùn)人員以強(qiáng)敵戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)操作,使用物理手段模擬強(qiáng)敵兵力.

虛擬平臺(tái)與裝備重點(diǎn)模擬強(qiáng)敵裝備作戰(zhàn)能力,不需要建立三維模型,但要具備交互接口,供配訓(xùn)人員和虛擬人員操作,虛擬人員為計(jì)算機(jī)生成的強(qiáng)敵人員,使用強(qiáng)敵戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)操作虛擬平臺(tái)與裝備.

節(jié)點(diǎn)要能夠采集配訓(xùn)人員、虛擬人員操作數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算節(jié)點(diǎn), 要能夠接收計(jì)算節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)字世界數(shù)據(jù)并疊加到實(shí)際平臺(tái)與裝備、虛擬平臺(tái)與裝備.

2.2.3 戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點(diǎn)

戰(zhàn)場環(huán)境有實(shí)際、虛實(shí)結(jié)合、虛擬3 種形態(tài),戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點(diǎn)存在于后兩種形態(tài),負(fù)責(zé)采集實(shí)際環(huán)境數(shù)據(jù),負(fù)責(zé)生成海洋地理環(huán)境、大氣環(huán)境和電磁環(huán)境等環(huán)境數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算節(jié)點(diǎn).

2.2.4 計(jì)算節(jié)點(diǎn)

計(jì)算節(jié)點(diǎn)保證對(duì)抗雙方在同一時(shí)空、同一戰(zhàn)場環(huán)境下對(duì)抗,是訓(xùn)練系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn).

計(jì)算節(jié)點(diǎn)采集紅方節(jié)點(diǎn)、藍(lán)方節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),按照描述作戰(zhàn)規(guī)律的仿真模型,計(jì)算雙方數(shù)據(jù)所代表作戰(zhàn)行為對(duì)作戰(zhàn)過程與結(jié)果的影響,生成數(shù)字世界數(shù)據(jù)并傳輸給紅藍(lán)雙方,驅(qū)動(dòng)對(duì)抗過程；按照描述戰(zhàn)場環(huán)境變化規(guī)律的仿真模型,計(jì)算作戰(zhàn)行為對(duì)戰(zhàn)場環(huán)境的影響,并將結(jié)果數(shù)字化輸出給雙方,使雙方可通過環(huán)境變化來感知戰(zhàn)場態(tài)勢變化,重點(diǎn)模擬電磁環(huán)境變化.

2.2.5 導(dǎo)控評(píng)估節(jié)點(diǎn)

與現(xiàn)有訓(xùn)練系統(tǒng)類似,導(dǎo)控評(píng)估節(jié)點(diǎn)主要功能包括想定生成、過程監(jiān)視、指揮控制、結(jié)果裁決、效果評(píng)估等.

2.3 元宇宙相關(guān)技術(shù)支撐

元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)是一個(gè)高沉浸感、高逼真度、超大規(guī)模、虛實(shí)合成、人在回路的分布交互式仿真系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)充分發(fā)揮元宇宙相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢,解決當(dāng)前訓(xùn)練系統(tǒng)問題.考察訓(xùn)練系統(tǒng)組成與功能要求,以及元宇宙相關(guān)技術(shù)特點(diǎn),訓(xùn)練系統(tǒng)重點(diǎn)需要元宇宙效果優(yōu)化類技術(shù)和綜合集成類技術(shù)支撐.

2.3.1 效果優(yōu)化類技術(shù)

效果優(yōu)化類技術(shù)解決當(dāng)前各類訓(xùn)練系統(tǒng)沉浸感不足、逼真度不夠問題.

沉浸感技術(shù)支撐方面,主要針對(duì)受訓(xùn)人員,用于紅方節(jié)點(diǎn),利用VR/AR/MR、裸眼3D、全息投影、腦機(jī)接口等交互技術(shù), 實(shí)現(xiàn)視覺增強(qiáng)、聽覺延展、數(shù)字味覺、意識(shí)映射、體感交互等具身認(rèn)知效果,使得受訓(xùn)人員在受訓(xùn)過程中通過眼、耳、鼻、舌、身、意獲取的信息與實(shí)戰(zhàn)基本一致,獲得的體驗(yàn)接近實(shí)戰(zhàn),需要重點(diǎn)關(guān)注腦機(jī)接口技術(shù).

逼真度優(yōu)化技術(shù)支撐方面,主要針對(duì)作戰(zhàn)過程與結(jié)果,用于各節(jié)點(diǎn)的虛擬兵力、虛擬平臺(tái)與裝備、虛擬人員、虛擬戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)過程與結(jié)果等仿真模型,利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字孿生、人工智能等技術(shù),實(shí)現(xiàn)虛實(shí)合成作戰(zhàn)過程和結(jié)果與實(shí)戰(zhàn)貼近,需要重點(diǎn)關(guān)注基于軍事大數(shù)據(jù)的仿真建模技術(shù)和人工智能技術(shù).

1）腦機(jī)接口技術(shù)

沉浸感達(dá)到真?zhèn)坞y辨程度是作戰(zhàn)訓(xùn)練的最高目標(biāo),追求參訓(xùn)人員在訓(xùn)練中的聽覺、視覺、觸覺等感知與真實(shí)作戰(zhàn)時(shí)感知一致,參訓(xùn)無法分辨訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn),依靠當(dāng)前基于三維顯示、音頻播放等外部刺激式沉浸感強(qiáng)化手段很難實(shí)現(xiàn),突破口在腦機(jī)接口技術(shù).需要使用腦機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)“從機(jī)到腦”信息交互,直接將計(jì)算節(jié)點(diǎn)計(jì)算得到的外部感官體驗(yàn)信息傳遞至大腦,目前的研究以“從腦到機(jī)”為主,“從機(jī)到腦”尚待突破[16],暫不滿足訓(xùn)練系統(tǒng)需求.

另外,腦機(jī)接口技術(shù)在軍事方面的研究與應(yīng)用,已經(jīng)涵蓋戰(zhàn)場態(tài)勢感知、指揮控制等方面[17],未來必將大量應(yīng)用于水面艦艇作戰(zhàn),作戰(zhàn)訓(xùn)練需要緊跟這種趨勢.

2）基于軍事大數(shù)據(jù)的仿真建模技術(shù)

軍事大數(shù)據(jù)是所有軍事對(duì)象、軍事活動(dòng)、戰(zhàn)場環(huán)境及其他相關(guān)數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)處理與服務(wù)的全集[18].

訓(xùn)練系統(tǒng)要建立戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)實(shí)體、交戰(zhàn)結(jié)果等多個(gè)方面、不同粒度的仿真模型,由于戰(zhàn)爭的復(fù)雜性以及對(duì)抗過程、作戰(zhàn)結(jié)果的不確定性,采用機(jī)理分析、數(shù)學(xué)描述等基于因果關(guān)系的傳統(tǒng)建模方法難以保證模型逼真度,可采用基于軍事大數(shù)據(jù)的仿真建模[19],重點(diǎn)研究建模對(duì)象狀態(tài)變化與其他作戰(zhàn)實(shí)體狀態(tài)變化之間的相關(guān)關(guān)系,形成輸入輸出與實(shí)際一致的仿真模型.

3）人工智能技術(shù)

訓(xùn)練系統(tǒng)要對(duì)作戰(zhàn)人員建模,重點(diǎn)模擬人類在作戰(zhàn)方面的自由意志[19],包括作戰(zhàn)指揮行為、戰(zhàn)術(shù)決策行為、裝備控制行為、情緒波動(dòng)、戰(zhàn)斗決心等,這類仿真模型與人工智能高度契合,是作戰(zhàn)方面的人工智能.

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的發(fā)展進(jìn)步加快了人工智能技術(shù)突破[20],世界主要軍事強(qiáng)國大力推進(jìn)空戰(zhàn)、指揮決策、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域人工智能項(xiàng)目,已經(jīng)取得一定研究成果[21], 這些成果經(jīng)適當(dāng)改造可用于訓(xùn)練系統(tǒng).

2.3.2 綜合集成類技術(shù)支撐

綜合集成類技術(shù)利用高速無線傳輸、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、元宇宙管理等技術(shù),將大量實(shí)際實(shí)體、虛擬實(shí)體集成在同一虛擬時(shí)空中運(yùn)行,主要解決當(dāng)前各類訓(xùn)練系統(tǒng)支持同時(shí)在線實(shí)體數(shù)量不足,即訓(xùn)練規(guī)模問題,需要重點(diǎn)關(guān)注戰(zhàn)場信息標(biāo)準(zhǔn)化描述、元宇宙管理等技術(shù).

1）戰(zhàn)場信息標(biāo)準(zhǔn)化描述技術(shù)

訓(xùn)練系統(tǒng)要求水面艦艇、作戰(zhàn)飛機(jī)、戰(zhàn)場環(huán)境、仿真模型等虛實(shí)實(shí)體在同一虛擬時(shí)空環(huán)境下運(yùn)行,實(shí)體之間、不同實(shí)體各組成部分之間必然存在大量信息交互,為實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的靈活加入退出,需要在實(shí)體以及實(shí)體組成部分層次對(duì)戰(zhàn)場信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述.

戰(zhàn)場信息標(biāo)準(zhǔn)化描述是戰(zhàn)場信息交換標(biāo)準(zhǔn)化工作的一部分,從各個(gè)軍兵種到聯(lián)合作戰(zhàn)層面的研究工作已經(jīng)開展多年,取得了一定成果,但主要集中在實(shí)體之間的信息交換,未研究實(shí)體內(nèi)部各組成部分信息交換[22],與訓(xùn)練系統(tǒng)要求尚有較大差距.

2）元宇宙管理技術(shù)

訓(xùn)練系統(tǒng)事實(shí)上形成了一個(gè)訓(xùn)練元宇宙,需要使用元宇宙管理技術(shù),管理虛擬空間與真實(shí)空間的泛在連接與空間融合所使用的海量軟硬件資源,即對(duì)實(shí)際裝備、仿真模型、VR/AR/MR、裸眼3D、全息投影、腦機(jī)接口等軟硬件設(shè)備實(shí)施資源、會(huì)話、時(shí)空一致性等方面管理[23].

資源管理包括資源描述、資源尋址、資源發(fā)現(xiàn)、資源分配等, 會(huì)話管理主要管理異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中資源與資源、資源與資源用戶之間的交互[24],資源管理與戰(zhàn)場信息標(biāo)準(zhǔn)化描述技術(shù)、會(huì)話管理技術(shù)配合,主要滿足訓(xùn)練系統(tǒng)彈性需求.

時(shí)空一致性管理是實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),原本產(chǎn)生于系統(tǒng)仿真領(lǐng)域,已成為元宇宙的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù).與系統(tǒng)仿真相比,元宇宙節(jié)點(diǎn)更多、規(guī)模更大,元宇宙應(yīng)用必然催生時(shí)空一致性管理技術(shù)進(jìn)步,從而滿足訓(xùn)練系統(tǒng)需要.

3 元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展規(guī)劃

實(shí)現(xiàn)元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,依賴于元宇宙相關(guān)支撐技術(shù)的突破,隨著這些技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,可將實(shí)際作戰(zhàn)平臺(tái)及武器裝備逐步數(shù)字化,建成以數(shù)字世界為主的元艦艇、元編隊(duì)、元戰(zhàn)場,解決當(dāng)前水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練中存在的各種問題.

按照訓(xùn)練系統(tǒng)中紅藍(lán)雙方兵力以及環(huán)境數(shù)字化、虛擬化程度, 考慮訓(xùn)練規(guī)模和元宇宙未來發(fā)展,將元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展劃分為6 個(gè)階段, 如圖2 所示. 其中, 第6 階段“全面戰(zhàn)爭”是最高發(fā)展目標(biāo).

3.1 以實(shí)抗實(shí)

紅方由受訓(xùn)人員、實(shí)際艦艇、友軍實(shí)際兵力組成,友軍為艦艇、飛機(jī)等?？兆鲬?zhàn)平臺(tái),藍(lán)方由實(shí)際平臺(tái)、實(shí)際裝備模擬的強(qiáng)敵裝備、配訓(xùn)人員扮演的強(qiáng)敵人員組成,戰(zhàn)場環(huán)境為實(shí)際環(huán)境.

主要利用實(shí)際艦艇信息注入、強(qiáng)敵戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)模擬、時(shí)空一致性、交戰(zhàn)結(jié)果動(dòng)態(tài)裁決、動(dòng)態(tài)全息三維顯示[23]等技術(shù)實(shí)現(xiàn). 此階段紅方受訓(xùn)人員知道在訓(xùn)練,但所見、所聽與實(shí)戰(zhàn)基本一致.

3.2 虛實(shí)結(jié)合

紅方組成與第1 階段一致,藍(lán)方強(qiáng)敵人員仍由配訓(xùn)人員扮演,但作戰(zhàn)平臺(tái)及裝備發(fā)展為虛擬平臺(tái)、虛擬裝備,戰(zhàn)場環(huán)境發(fā)展為虛實(shí)結(jié)合.

主要利用強(qiáng)敵裝備作戰(zhàn)能力模擬、作戰(zhàn)過程數(shù)學(xué)仿真、虛擬環(huán)境生成等技術(shù),受訓(xùn)人員作戰(zhàn)感受與上一階段一致.

3.3 智能強(qiáng)敵

紅方友軍兵力發(fā)展為虛擬兵力, 友軍擴(kuò)展到艦艇、岸基部隊(duì)、潛艇、飛機(jī)、衛(wèi)星等全部作戰(zhàn)平臺(tái),藍(lán)方強(qiáng)敵人員發(fā)展為虛擬人員,戰(zhàn)場環(huán)境仍為虛實(shí)結(jié)合.

主要利用人工智能模擬強(qiáng)敵與我方人員作戰(zhàn)行為、聯(lián)合作戰(zhàn)行為模擬、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等技術(shù),受訓(xùn)人員作戰(zhàn)感受與前兩階段一致.

3.4 難辨真?zhèn)?/h3>

紅方受訓(xùn)人員范圍擴(kuò)展至全艦,包括艦艇損管、航海、輪機(jī)、醫(yī)療等非直接作戰(zhàn)部門,友軍擴(kuò)展陸、海、空、戰(zhàn)略支援、聯(lián)勤保障等各兵種兵力,藍(lán)方為全虛擬,戰(zhàn)場環(huán)境發(fā)展為虛擬.

主要利用火焰、震動(dòng)、障礙物、氣味等非視覺感受反饋技術(shù),受訓(xùn)人員作戰(zhàn)感受與實(shí)戰(zhàn)基本一致.

3.5 聯(lián)合對(duì)抗

在上一階段基礎(chǔ)上超越水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練范疇,訓(xùn)練規(guī)模擴(kuò)展至全軍聯(lián)合,可開展聯(lián)合對(duì)抗背景下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,帶動(dòng)其他軍兵種兵力訓(xùn)練.

主要利用人工智能模擬強(qiáng)敵聯(lián)合作戰(zhàn)指揮員、腦機(jī)接口、高性能作戰(zhàn)過程計(jì)算等技術(shù),受訓(xùn)人員難以從作戰(zhàn)感受上分辨訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn).

3.6 全面戰(zhàn)爭

元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練最高階段,擴(kuò)大戰(zhàn)爭模擬規(guī)模至與強(qiáng)敵及其盟友之間的全面戰(zhàn)爭,引入能源戰(zhàn)、經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)、輿論戰(zhàn)、外交戰(zhàn)、認(rèn)知戰(zhàn)等作戰(zhàn)樣式,形成戰(zhàn)爭元宇宙,可開展全面戰(zhàn)爭背景下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,也可帶動(dòng)對(duì)全體戰(zhàn)爭相關(guān)人員訓(xùn)練,受訓(xùn)人員完全無法分辨訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn).

4 結(jié)論

與實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)、模擬訓(xùn)練等訓(xùn)練形式相同,元宇宙下水面艦艇作戰(zhàn)訓(xùn)練,依然是通過讓官兵參加戰(zhàn)爭預(yù)實(shí)踐來提升作戰(zhàn)能力,創(chuàng)新在于采用了基于元宇宙的戰(zhàn)爭預(yù)實(shí)踐形式,能夠形成更加接近實(shí)際的作戰(zhàn)場景,為受訓(xùn)者提供高逼真度、高沉浸感作戰(zhàn)體驗(yàn),解決當(dāng)前訓(xùn)練中存在的問題,可推廣到其他項(xiàng)目訓(xùn)練,以及戰(zhàn)法研究、作戰(zhàn)試驗(yàn)、武器裝備發(fā)展論證等軍事應(yīng)用.