李 晶， 崔 程， 張 秋

(1國家藥品監(jiān)督管理局高級研修學(xué)院， 北京 100073；2北京都市森林科技有限責(zé)任公司， 北京 102299)

當(dāng)前階段, 各級政府機關(guān)組織的食品安全突發(fā)事件應(yīng)急演練主要形式為線下分組實訓(xùn)角色扮演。 演練過程中成立指揮部, 參演人員根據(jù)不同的單位分為綜合協(xié)調(diào)組、 事故調(diào)查組、 醫(yī)療救治組、 檢測評估組、 社會穩(wěn)定組、 新聞宣傳組等, 演練知識載體以視頻、 PPT、 文檔為主。 這種應(yīng)急演練模式比較枯燥、 缺乏互動、 演練地域局限、 成本高、 知識資源無法共享。 國家應(yīng)急管理部?應(yīng)急管理信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃框架2018—2022年? 指出, 堅持創(chuàng)新驅(qū)動原則, 推動人工智能、 移動互聯(lián)、 虛擬現(xiàn)實(VR)、 增強現(xiàn)實(AR) 等新一代信息技術(shù)深度應(yīng)用, 加強應(yīng)急管理應(yīng)用創(chuàng)新、 模式創(chuàng)新等[1]。 工信部?關(guān)于加快推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見? 指出, 在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面, 要發(fā)展端云協(xié)同的VR 網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和應(yīng)用服務(wù)聚合平臺, 促進VR 教育資源開發(fā), 實現(xiàn)規(guī)模化示范應(yīng)用[2]。 本研究主要利用VR 技術(shù)打造一個開放式的食品安全突發(fā)事件應(yīng)急演練開放式虛擬仿真線上云平臺, 提供沉浸式、 互動性、 開放性、 共享性的應(yīng)急演練資源和方式, 推進VR ＋應(yīng)急演練的應(yīng)用示范, 集中開發(fā)成體系的VR 應(yīng)急演練資源, 推動資源共享與應(yīng)用, 培養(yǎng)相關(guān)政府所需的科技人才。

1 食品安全突發(fā)事件虛擬應(yīng)急演練現(xiàn)狀

1.1 虛擬演練資源匱乏

目前, 國內(nèi)食品安全突發(fā)事件應(yīng)急演練主要是以線下為主, 資源很難實現(xiàn)共享, 優(yōu)質(zhì)的、 體系化的應(yīng)急演練資源匱乏。 由于受到各種環(huán)境因素的限制, 應(yīng)急演練也不可能采用實際模擬的方式, 使每個人均能置身于災(zāi)難事件的真實的環(huán)境中, 因此需要VR 應(yīng)急演練資源使受訓(xùn)者“沉浸” 于相對真實的虛擬災(zāi)害現(xiàn)場, 從而增強受訓(xùn)者的臨場感覺, 提升災(zāi)難應(yīng)急演練人員的快速反應(yīng)以及處置能力[3]。 然而, 由于VR 應(yīng)急演練資源開發(fā)成本較高, 適配虛擬仿真的應(yīng)急演練資源尤為匱乏。

1.2 在線應(yīng)急演練工具缺乏

絕大部分應(yīng)急管理制度散見于部門規(guī)章, 缺乏系統(tǒng)性和權(quán)威性。 各單位制作的應(yīng)急演練平臺, 形式和內(nèi)容過多借鑒了國家總體制度, 個性和特征不夠, 內(nèi)容不夠豐富[4], 大部分為封閉的系統(tǒng), 各單位之間無法共享,且基本為簡單的直播/視頻播放工具, 在線應(yīng)急演練體驗差。

1.3 信息技術(shù)對應(yīng)急演練改革提升的賦能不夠

探索互動式、 游戲式、 探索式的應(yīng)急演練方法,將傳統(tǒng)線下角色扮演式的應(yīng)急演練與新技術(shù)融合, 將新技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急演練, 構(gòu)建食品安全應(yīng)急演練知識體系, 有計劃地培養(yǎng)各單位的組織管理和處理突發(fā)公共衛(wèi)生事件的能力[5], 對于應(yīng)急演練工作者是個重要的課題。

2 食品安全突發(fā)事件應(yīng)急演練開放式虛擬仿真線上云平臺建設(shè)

2.1 優(yōu)勢

2.1.1 提升應(yīng)急演練信息化水平 依托虛擬現(xiàn)實、 多媒體、 人機交互、 數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù), 推進現(xiàn)代信息技術(shù)與應(yīng)急演練項目深度融合、 拓展應(yīng)急演練內(nèi)容的廣度和深度、 延伸應(yīng)急演練時間和空間, 實現(xiàn)應(yīng)急演練的整體均衡發(fā)展, 提升整體應(yīng)急演練水平。

2.1.2 推動應(yīng)急演練資源共建共享 將虛擬現(xiàn)實與應(yīng)急演練資源結(jié)合的應(yīng)急演練云平臺, 能夠開發(fā)成體系的VR 應(yīng)急演練資源, 實現(xiàn)應(yīng)急演練資源的共享與協(xié)同,推進VR ＋應(yīng)急演練的應(yīng)用示范作用。

2.1.3 變革應(yīng)急演練方式 全新的沉浸式應(yīng)急演練體驗改變傳統(tǒng)填鴨式應(yīng)急演練的弊端, 為各級單位提供嶄新的應(yīng)急演練手段和應(yīng)急演練方式, 引導(dǎo)參演人員從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí), 激發(fā)參演人員的創(chuàng)造力和積極性, 提高學(xué)習(xí)效率, 滿足參演人員多樣化學(xué)習(xí)與全面發(fā)展的需要。

2.2 設(shè)計理念

依賴高精度3D 模型的傳輸、 人機交互以及多人協(xié)同的VR 技術(shù), 對應(yīng)急演練場景、 應(yīng)急演練模式和應(yīng)急演練資源進行設(shè)計。

2.2.1 應(yīng)急演練場景設(shè)計理念 (1) 立體化: 實現(xiàn)高成本、 高風(fēng)險應(yīng)急演練場景, 還原歷史場景。 (2) 可交互: 參演人員從應(yīng)急演練場景的“旁觀者” “評判者” “記錄者” 到“身臨其境” 可與場景互動的參與者。

2.2.2 應(yīng)急演練模式設(shè)計理念 演練教員與參演人員互動＋演練人員與知識點互動: 復(fù)雜、 抽象的知識以生動、 形象、 直觀的形式展現(xiàn), 讓參演者在與之交互、 探索甚至游戲中學(xué)習(xí), 打破傳統(tǒng)應(yīng)急演練模式的局限。 遠程沉浸式應(yīng)急演練: 全景式還原線下演練場景, 減少遠程應(yīng)急演練的效果損耗。

2.2.3 應(yīng)急演練資源設(shè)計理念 體系化、 模塊化、 專業(yè)化、 開放、 共享、 交互性、 理論/實訓(xùn)一體化。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計

依托通信技術(shù)、 云環(huán)境、 互聯(lián)網(wǎng)、 大數(shù)據(jù)、 VR、移動互聯(lián)、 智能終端等新興信息技術(shù)與先進設(shè)備, 開啟一種全新的教學(xué)模式[6], 構(gòu)建優(yōu)質(zhì)資源共建共享的應(yīng)急演練云平臺。

2.3.1 總體平臺方案設(shè)計 打造集“備課、 應(yīng)急演練、實訓(xùn)、 測評” 等功能于一體的一站式、 開放式虛擬仿真線上云平臺。 如圖1 所示, 平臺本身包含豐富的VR 應(yīng)急演練資源及實用的備課、 應(yīng)急演練和測評工具。 通過備課工具中的模型編輯器、 課件編輯器等軟件平臺, 通過適配自己現(xiàn)有的硬件平臺、 PC、 VR 頭盔等, 制作自己的實訓(xùn)體系。 同時, 提供開放接口實現(xiàn)第三方資源接入云平臺固有的素材資源, 不斷豐富教學(xué)資源。 第三方資源也可以通過售賣的方式創(chuàng)收。 平臺可部署應(yīng)用于各級政府單位不同的場景。 具體平臺邏輯架構(gòu)如圖2所示。

圖1 總體平臺方案設(shè)計

圖2 總體平臺邏輯架構(gòu)

2.3.2 系統(tǒng)功能模塊

(1) 3D 應(yīng)急演練資源包含豐富、 優(yōu)質(zhì)、 專業(yè)的3D模型、 圖片、 視頻、 音頻、 課件、 習(xí)題、 模擬實驗等多種類型的應(yīng)急演練資源, 3D/VR 應(yīng)急演練資源依據(jù)應(yīng)急演練大綱開發(fā), 通過動畫或交互設(shè)計將知識點形象化呈現(xiàn)。 多種模型分類與風(fēng)格, 方便創(chuàng)作者快速地獲取素材, 制作、 分享VR 教學(xué)內(nèi)容。 允許本地導(dǎo)入所有主流格式的圖片、 視頻、 音頻、 3D 資源等專業(yè)教育資源。平臺的應(yīng)急演練資源、 軟件與課程適配市面所有主流的應(yīng)急演練硬件的交互體驗, 如互動白板/大屏、 PC、多種形式的VR 設(shè)備、 移動設(shè)備等。 3D 模型編輯支持3D 應(yīng)急演練資源的在線實時設(shè)計和二次編輯, 如材質(zhì)、添加備注標(biāo)簽(文字標(biāo)簽及語音標(biāo)簽)、 爆炸及剖切等,包括模型材質(zhì)編輯(金屬、 玻璃、 陶瓷等材質(zhì))、 顏色調(diào)節(jié)面板、 可調(diào)整曝光率、 粗糙度等, 滿足應(yīng)急演練需求。 ①爆炸: 通過爆炸和部件位置調(diào)整, 可自動生成模型解構(gòu)動畫。 使用縮放、 移動、 旋轉(zhuǎn)等功能, 調(diào)整子模型的基礎(chǔ)屬性, 方便學(xué)生了解零部件的組成關(guān)系。 ②添加標(biāo)簽: 模型中的各個子模型可添加文字標(biāo)簽、 語音標(biāo)簽, 方便導(dǎo)演講解、 參訓(xùn)人員學(xué)習(xí)。 ③剖切: 當(dāng)模型較復(fù)雜時, 使用剖切功能、 截取模型的橫截面以放大模型細節(jié)展示, 導(dǎo)演方便講解、 參訓(xùn)人員也能更容易學(xué)習(xí)到模型中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)演根據(jù)自己的應(yīng)急演練設(shè)計, 簡單操作即可制作生動立體、 靈活交互的3D 應(yīng)急演練知識點。

(2) 以導(dǎo)演實際應(yīng)用為導(dǎo)向的備課工具包含模型編輯器、 課件編輯器、 習(xí)題編輯器、 實驗?zāi)M器。 3D 演練模塊包括編輯場景路線圖模塊、 編輯初始化文件模塊、 配置動漫腳本模塊和執(zhí)行演練命令模塊[7]。 平臺可包含各種工具軟件, 進行虛擬現(xiàn)實應(yīng)用制作、 學(xué)習(xí), 零編程和圖形化方式快速制定交互和行為邏輯, 支持導(dǎo)演和創(chuàng)作者釋放靈感的真正潛力, 提升創(chuàng)作的效率與質(zhì)量。

(3) 個人云端賬戶。 隨時隨地, 只要登錄網(wǎng)頁即可進行課件的編輯整理, 數(shù)據(jù)存儲可保存用戶課件數(shù)據(jù)和資源庫數(shù)據(jù)。 每個賬戶添加2 個管理賬戶用于管理外部賬戶訪問該受訪設(shè)備時的受訪權(quán)限, 通過雙重驗證綁定的方式, 防止因1 個管理賬戶密碼泄露導(dǎo)致受訪設(shè)備的信息泄露的情況, 提升受訪設(shè)備的安全訪問程度[8]。 平臺同時具備完善的接入服務(wù)體系, 多類型內(nèi)容接入, 支持Unity、 UnrealEngine4 等開發(fā)引擎創(chuàng)作的內(nèi)容接入,可讓創(chuàng)作者的應(yīng)用更快抵達用戶, 全平臺的推廣資源以及強大的分發(fā)功能。 采用國際主流云端數(shù)據(jù)加密算法[9]加密, 保護內(nèi)容安全。

(4) 應(yīng)急演練資源共享。 云端存儲, 實現(xiàn)應(yīng)急演練資源云端共享及分發(fā), 提供全面的數(shù)據(jù)分析, 讓導(dǎo)演和創(chuàng)作者可以在第一時間獲取與內(nèi)容相關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù), 幫助了解應(yīng)急演練知識體系并助力VR 創(chuàng)作。

(5) 協(xié)同服務(wù)。 多人協(xié)同服務(wù), 可通過系統(tǒng)添加好友、 群組。 實現(xiàn)異地分享應(yīng)用多人協(xié)同VR 操作, 實時溝通, 隨時隨地在線協(xié)同, 完成VR 內(nèi)容評估、 操作、審議等。

(6) 平臺注冊與使用。 平臺注冊登錄方式多元化,可以直接手機號或郵箱注冊, 也可以使用第三方微信注冊使用。 平臺內(nèi)容主要包括主頁、 我的應(yīng)用、 庫、 內(nèi)容平臺、 資源平臺、 軟件平臺。 每個內(nèi)容資源包含路徑位置、 點贊功能、 收藏功能、 瀏覽人數(shù)、 點贊人數(shù)、 收藏人數(shù)、 產(chǎn)品詳情、 推薦硬件配置和運行程序。

(7) 用戶功能。 用戶可以直接上傳、 售賣和下載素材, 并且上傳的素材可以編輯對應(yīng)的素材描述、 發(fā)布類型、 素材文件、 封面設(shè)計、 上傳文件； 可以直接在平臺中線上支付購買相應(yīng)內(nèi)容； 可查看、 下載自己賬號中應(yīng)用、 模型、 素材、 課件等相應(yīng)內(nèi)容； 可編輯自己資料、名稱、 在線、 下線等功能； 可根據(jù)授權(quán)同時1 個賬戶多終端同時在線, 設(shè)備授權(quán)、 軟件授權(quán)均可自由掌握等。

2.4 技術(shù)指標(biāo)

2.4.1 云端共享、 渲染和流推送 接入高速穩(wěn)定、 低時延的通信網(wǎng)絡(luò), 實現(xiàn)內(nèi)容上云、 渲染上云, 為應(yīng)急演練提供優(yōu)秀的顯示畫質(zhì)和更低的渲染時延, 確保整個應(yīng)急演練系統(tǒng)的沉浸體驗效果, 并將圖像和音頻以流的方式推送到終端設(shè)備。

2.4.2 多端無縫銜接 可實時連接各種VR 設(shè)備、 移動設(shè)備或PC, 內(nèi)容呈現(xiàn)和交互協(xié)作無縫銜接。

2.4.3 遠程異地應(yīng)急演練 單用戶帶寬占用低至2 MB, 支持1 000 人以上同時授課, 實現(xiàn)異地應(yīng)急演練更好地交流、 探索和學(xué)習(xí)。

2.4.4 實時交互反饋 可實現(xiàn)應(yīng)急演練環(huán)境中的所有內(nèi)容(包括人、 物、 場) 的實時交互, 同步反饋, 實現(xiàn)無卡頓、 無時延的真實互動體驗, 直觀高效。

3 應(yīng)用與推廣

3.1 加強示范應(yīng)用

將本研究開發(fā)的應(yīng)急演練云平臺在食品安全應(yīng)急演練體驗中心以及各級政府單位和企業(yè)實際工作中進行應(yīng)用, 評估應(yīng)急演練實際實施運用的質(zhì)量效果, 不斷完善改進。

3.2 加強交流合作

加強與各級政府單位和企業(yè)之間的交流與合作, 進行各類VR 課程及應(yīng)急演練資源的開發(fā)與提升, 融入全新的應(yīng)急演練理念、 應(yīng)急演練方法, 并及時在云平臺中進行采納。

3.3 形成行業(yè)聚合優(yōu)勢

依托各級單位和企業(yè)關(guān)于應(yīng)急演練的專業(yè)優(yōu)勢及綜合優(yōu)勢, 整合VR 行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢資源, 將云平臺打造成集合一批優(yōu)質(zhì)虛擬仿真應(yīng)急演練/實訓(xùn)/實驗關(guān)鍵性核心產(chǎn)品, 形成行業(yè)聚合優(yōu)勢, 服務(wù)于全食品安全應(yīng)急演練產(chǎn)業(yè)鏈。

4 結(jié)論

食品安全突發(fā)事件應(yīng)急演練開放式虛擬仿真線上云平臺可有效整合應(yīng)急演練資源, 協(xié)助有關(guān)政府部門開展食品安全應(yīng)急演練、 決策和綜合防范, 加快突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)速度, 保障應(yīng)急指揮決策的精準(zhǔn)性, 提高應(yīng)急處置效果。 同時, 將推動我國應(yīng)急演練領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 完善我國整體食品安全應(yīng)急管理技術(shù)體系。