月度归档： 2018 年 5 月

科技领域的下一场革命，即混合现实技术(本文中的混合现实包括增强现实和虚拟现实)，正在改变美国海军和海军陆战队进行系统培训、执行任务、维护和原型设计的方式。增强现实是将电脑生成的图像叠加在真实世界中，而虚拟现实，已经存在了数十年的时间，用户的视野被遮挡，并且完全被由电脑生成的图像所替代。这两项技术都是在视觉上使用了由电脑生成的信息。有了美国海军位于圣迭戈的Battlespace Exploitation of Mixed Reality实验室(以下简称BEMR实验室)的帮助，研究人员正在寻求使用现有的价格低廉的商用产品来研究VR和AR在军事领域的应用。

其中的一项创新，名为GunnAR统一射击系统，该系统使用增强现实头盔作为武器系统的一部分。GunnAR系统从海军的射击联络官和武器系统中获取信息，并且将其呈现在甲板上炮手的头盔中。根据BEMR实验室的说法，该技术改善了传统的获取信息和授权炮手开火的方式，美国海军在数十来年，一直使用老旧的无线电和声力电话，这些设备的声音在机枪的射击声以及必须要配备的听觉保护措施下很难听清楚。

GunnAR系统是使用虚拟现实原型技术来开发的。这种虚拟地创作任何物体，快速地进行虚拟测试，并且立刻将其应用到战士身上的能力，正在让新奇的创意在很短的时间内进入原型阶段，并且只需花费少量的资金，BEMR实验室的领导Heidi Buck说道。

“如果我想要在真实世界中开发头盔系统，我不得不去做实弹测试。我还需要站在一艘军舰的甲板上，”Buck说道。“并且你知道，所有这些都是非常昂贵且耗费时间的，并且我还需要协调一些大型的测试。与此相反，我能够将专家们虚拟的带到军舰甲板上，并且让他们观看不同的设计。他们可以预演火炮系统的工作过程，观看视野中的所有物体， 并且快速地联机重新设计，来改进火炮系统，就好像他们真的站在军舰甲板上那样。 ”

BEMR实验室隶属于美国海军旗下的空间和海上作战系统中心太平洋分部，该实验室被正在考虑游戏领域，以及所谓的沉浸式技术领域那些尖端的混合现实硬件和软件。BEMR实验室承担着为美国海军、海军陆战队和其他国防事务探索、评估和应用这些新技术的职责，因为虚拟现实和增强现实可以用在多种不同的应用场景内。

“我们专注于研究所有那些价格低廉的设备，以及如何在接下来的五年、十年、十五年、二十年内应用它们，”Buck说道。

Buck是该实验室的创始人之一，该实验室启动于三年前，获得了来自美国海军研究办公室的资助和装备。他需要设定BEMR的技术方向，进行日常的运营并且举办展示活动。在美军空间和海战系统司令部的指挥下，BEMR实验室也很快成长为了一个有变革能力的工具，已经成为美国海军旗下指挥、控制、通信、计算机、智能、监测和侦查(C4ISR)能力的一部分。

“你可以想象一下，走进一间空屋子，来观看增强现实能够如何被用来进行战场可视化，”Buck说道。“我们能够控制无人机或舰队。在虚拟环境中，我们能够创作出任何物体，并且展现任何物体。现在，我们有了这种在虚拟现实中的快速原型设计能力，我们能够非常简单地测试解决方案。这就让我们能够向军方展示这些概念，并且可以让我们更快一些地将新的能力应用到舰队中。”

通过帮助战士们预演那些危险的，成本非常昂贵或很少遇到的任务，混合现实证明了自己在培训方面的益处。BEMR实验室应用了美国海军官员们称之为虚拟设备环境的技术，可以虚拟地演练发动机部件装配和拆解过程。这可以被用来可视化任何设备的任何维护工作培训课程。另一个工具名为Aircraft Carrier Environment Simulator(航空母舰环境模拟器)，可以用来培训特定的航空母舰上任何岗位的工作人员。此外，还可以使用360°的观看设备来体验360°视频，让战士们熟悉任务，并且让他们在实际参与任务之前就能获得经验。

比如，该实验室最近帮助美国海军SEAL团队培训停靠一个潜水员运输载具(SDV)。通过使用360°技术来演练，可以虚拟地将SDV安置在一艘潜艇的干燥的甲板上，并且可以让美国海军的SEAL团队成员培训高度复杂且危险的活动，而无需面临真正的SDV停靠作业会带来的高风险和高成本。

虽然人们能够很容易地理解虚拟培训，要掌握如何将混合现实技术用于系统维护、原型设计和操作，还有一点点困难。但是，这项技术仍然被证明是有用的。尤其是，增强现实在维护作业中非常有效。“比如说你在一艘船上，上面有一些大型设备的组件无法正常工作，或者说损坏了，”Buck与我们分享道。“你可以戴上增强现实眼镜，并且看到叠加在上面的信息。接下来，该平台能够提供分步的指导，比如如何启动某个旋钮，如何拆解和修复等等。使用增强现实就像是有一个虚拟的专家或一个远程专家在你身边那样，指导你如何完成任务。”

在实际行动中，混合现实技术正在提升士兵们瞄准目标和执行任务的能力，正如美国海军从GunnAR系统中得到的那样。“在这中场景下，增强现实是非常棒的，因为炮手能够看着海面上的船只或者任何目标，并且获得叠加的增强现实信息，之后在炮手的视野中，就会出现射击指令以及其他任何炮手可能会需要的信息。你可以在船上的任何地方使用这种成像能力。你可以走到舰桥上，查看视野范围内那些你需要知道的重要信息。”Buck说道。

将虚拟现实用于原型设计“对我们来说是非常有价值的，”她肯定地说。“比如，你需要创建一个大型的军舰系统。你可以和一大群工程师、一大批设计资料一起，来开始创建这个庞大的系统。而我则能够在虚拟现实中虚拟地进行创建。我们能让专家们虚拟地来到船上，并且给出反馈。我们能查看同一个部件的不同的虚拟设计，并且无需在真实世界中花费成本来制造它。在虚拟世界中，这些都不存在。你在虚拟世界中会没有任何限制，这样我们能够很快地创建物体，并且很快地进行原型设计。”

BEMR实验室现在的座右铭是，优先在虚拟世界中设计，让每个人都认同一个设计，接下来再真正创建这个这个系统，Buck解释道。

“这将为海军带来成本的大幅降低，因为你是在真正开始生产之前就已经在测试、尝试并且确定设计方案了，”SSC Pacific的员工Patric Petrie补充道。

为了进行这些混合现实的开发工作，使用正确的工具是很重要的。为了达到这一目的，BRMR实验室正在测试任何Buck所知的产品。该实验室想要使用先进的手套来跟踪手部动作，同时使用手套和背心来提供触觉反馈。他们还想要使用眼动跟踪技术。“我们需要各种类型的硬件和设备，”她承认。“我们自己并没有在开发头显，也不想做这个，所以任何有头显产品的新公司，我都会非常非常感兴趣。并且我想与这些公司取得联系，体验他们的头显，来看看其优势和劣势。”

然而，对于一个任务是利用商业上可用的技术，来满足美国海军和海军陆战队独特的需求的实验室来说，这在有时还是一个挑战。Buck注意到，大多数的主流消费级增强现实或虚拟现实产品并不是为了严酷的军事领域而设计的。

“海军会有各种各样的特殊情况，比如从甲板上刺眼的光照环境突然走进一间黑暗的屋子，”这位实验室的领导说。“所以你的增强现实头显需要能够快速和可信赖的做出适应。普通的消费者可能会戴着头显在自己家中走动，或者去逛街。与之相比，军舰甲板上的炮手将会经历设备的振动、巨大的噪音、海浪的泼溅，各种天气状况，以及船身的晃动和摇摆。”

美国海军与行业企业有着特殊的协议，来用这些技术满足军事领域的需求，包括协同搜索和开发的协议。比如，BEMR实验室与DAQRI有一个协议，这是一家位于洛杉矶的增强现实头盔技术公司，他们帮助将硬件整合到GunnAR系统中。“实际上，我们联系了一些行业巨头，并且和他们探讨了我们独特的需求，”Buck说道。

来自实验室的官员们计划参观全国范围内的虚拟现实主题乐园和其他沉浸式体验，来增进对新技术的了解。这家正在壮大的实验室也发现它正处在一个独特的位置，他们需要雇用一些艺术家和工程师来开发模拟器所使用的3D模型和动画内容。“我们正在和好莱坞的布景设计师、电影设计师、游戏设计师和其他艺术家们合作，”Buck特别提到。

然而，目前最好的消息来自于参观过这个实验室的士兵们。平均下来，BRMR实验室每年有3000个参观者，并且其中大约有6000名士兵是因为技术演示而来的。

“我们这个实验室正在迎来很多的参观者，他们很容易就会看到混合现实技术的好处，并且能够看到这项技术在未来的应用，”Buck说道。“让这些人来参观，可以让我们收集来自不同兵种和部门的士兵们的想法。我们可以收集、审查、原型化这些想法并且根据这些想法做出改善。”

此外，该实验室的成就很快就引起来来自高层领导的注意和支持。其中一个曾经参观过的海军上将就曾说，“这就像是‘星际迷航’一样。当你面对那些你甚至从未考虑过的问题时，如果有人能够将其进行可视化，你或许可以想到一个解决方案。”Petrie说道。

对于Buck来说，BEMR实验室“真的让我们能够掌握海军和其他兵种正在面临的问题，并且或许可以通过低成本的混合现实技术来解决它们。”

最初发布于2018年5月4日

原文链接：https://www.afcea.org/content/when-mixed-reality-and-military-collide