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隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是2016年以來頭盔式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的普及，VR技術(shù)已經(jīng)走出實驗室，在游戲、教育和訓(xùn)練領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。特別是虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有的高逼真度、低成本和高安全性的特點，受到訓(xùn)練領(lǐng)域廣泛歡迎。航空訓(xùn)練領(lǐng)域本身是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)源地之一，從大型動態(tài)D級飛行模擬器、CAVE式交互系統(tǒng)到低端的FTD、IPT都有實際應(yīng)用，現(xiàn)階段以頭盔和手柄為主要交互方式的VR系統(tǒng)也開始逐漸運用在飛行員、乘務(wù)員和機務(wù)人員的訓(xùn)練中。
但是現(xiàn)實是受到成本、合規(guī)以及技術(shù)本身的缺陷等一系列問題的影響，VR技術(shù)在航空訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用效果并不十分理想。我們認(rèn)為主要原因是大部分人只看到了VR技術(shù)的優(yōu)勢一面，忽略它存在的一些限制，很多應(yīng)用超出了VR技術(shù)的適用邊界，造成了實際應(yīng)用過程中人們對它產(chǎn)生了負(fù)面的評價。我作為一個有過航空訓(xùn)練領(lǐng)域?qū)I(yè)背景的VR/AR從業(yè)者，準(zhǔn)備從分析VR技術(shù)的優(yōu)勢和限制入手，劃清VR技術(shù)的適用邊界，結(jié)合VR/AR行業(yè)開發(fā)經(jīng)驗談?wù)勌摂M現(xiàn)實在民航訓(xùn)練領(lǐng)域中的應(yīng)用與定位。
訓(xùn)練一般是指有計劃有步驟地通過學(xué)習(xí)和輔導(dǎo)掌握某種技能。有意識地使受訓(xùn)者發(fā)生生理反應(yīng)，從而改變受訓(xùn)者素質(zhì)、能力的活動。其中有兩個要點，一是目的是讓受訓(xùn)者獲取某種技能，而不是知識，這就是訓(xùn)練和理論教育的區(qū)別;二是它是通過使受訓(xùn)者發(fā)生生理反應(yīng)，改變受訓(xùn)者的素質(zhì)和能力，也就是說它主要是通過讓受訓(xùn)者不斷的受到外界刺激，進行反饋操作，最終生成本能的生理反饋。這種生理反饋和對操作的認(rèn)知一起組成了受訓(xùn)者的技能。比如羽毛球運動員訓(xùn)練，就是讓運動員反復(fù)地接打來球，對來球形成固定的大腦反饋和肌肉記憶，從而逐漸的形成高水平的羽毛球技戰(zhàn)術(shù)能力。再比如航空機務(wù)人員訓(xùn)練，通過不斷的重復(fù)某個特殊流程操作，把某些操作技巧固化在生理反饋中，把對該流程的理論理解、現(xiàn)象判斷和操作程序強化在大腦中，形成穩(wěn)定可靠的操作技能。
訓(xùn)練工作的最終目的就是要形成某種特定的技能。每種復(fù)雜的技能都有兩部分組成：動作技能和認(rèn)知能力。比如飛行員駕駛技能，同時需要上述兩種能力的綜合，第一步大腦認(rèn)知形成對飛機和環(huán)境的態(tài)勢感知，再由知識和經(jīng)驗對下一步的操作進行判斷，第二步由手腳完成大腦的操作指令。這兩種能力都需要大量反復(fù)操作才能完成，訓(xùn)練工作就是這種重復(fù)過程。
技能形成的關(guān)鍵就是在訓(xùn)練行為的輔助下，形成較好的技能遷移，技能遷移是心理學(xué)中的一個概念，在訓(xùn)練領(lǐng)域就是指在訓(xùn)練環(huán)境中形成的技能水平，是否在真實操作中能夠有效的復(fù)現(xiàn)，成為真正的操作技能。比如，通過背記訓(xùn)練手冊學(xué)習(xí)了飛行駕駛技能，直接上飛機進行駕駛就非常難，因為書本上的知識只是抽象概念，無法形成很好的大腦反饋和肌肉記憶，可以認(rèn)為通過背記看書的訓(xùn)練行為，技能遷移度就很差，無法形成有效的技能遷移。而通過看駕駛視頻、飛行教員手把手演示進行學(xué)習(xí)后，直接上飛機駕駛就有一定可能性，就是說飛行教員親手指導(dǎo)這種訓(xùn)練行為的技能遷移度相對較高，相對容易形成駕駛技能。而進行飛行模擬器這種手段訓(xùn)練后，就幾乎可以無縫的進行飛行駕駛工作了。也就是說飛行模擬器訓(xùn)練這種訓(xùn)練手段的技能遷移度非常的高，能高效的形成飛行駕駛技能。
從上面的案例可以看出飛行模擬器訓(xùn)練之所以比背記書本高效得多，就是因為從該訓(xùn)練過程形成的訓(xùn)練技能可以非常有效的遷移到真正的飛機駕駛活動中去。而飛行模擬器之所以技能遷移度高主要是三個原因，一是場景逼真，反饋刺激非常接近真實飛機駕駛過程。飛行模擬器是按照真實飛機1:1比例進行構(gòu)建，飛機駕駛艙內(nèi)的設(shè)施和真飛機完全相同，窗外的視景也通過計算機視覺手段對真實飛行場景進行模擬。二是程序準(zhǔn)確，飛行模擬器的控制邏輯完全按照真實飛機設(shè)計，在訓(xùn)練某個操作項目時所進行的每一步都與真實駕駛操作保持完全一致。三是反饋真實，受訓(xùn)者在每一次的操作過程中所接收到的物理和信息反饋都是與真實駕駛飛機的操作反饋完全相同，無論操作是否正確，受訓(xùn)者都能獲取正向和負(fù)向的認(rèn)知刺激，這對于最終形成知識和技能的記憶都至關(guān)重要。通過這種反復(fù)訓(xùn)練出來的飛行員所形成的技能所包含的知識結(jié)構(gòu)、大腦反饋和肌肉記憶就與真實駕駛操作的非常接近了，到真實操作飛機的時候就能夠很好的實現(xiàn)遷移。
D級FFS(Full Flight Simulator，全動態(tài)飛行模擬器)，內(nèi)部與真實飛機駕駛艙完全一致，并擁有相同的操作邏輯，是飛行員訓(xùn)練過程中最重要手段之一。
因此從上面分析我們可以認(rèn)為，一個好的訓(xùn)練手段應(yīng)該同時具備兩個要素：一是訓(xùn)練場景(包括環(huán)境和所用工具)和操作程序能夠完美的還原真實工作場景和過程。二是能夠以交互的形式有效的形成操作反饋，通過訓(xùn)練者不斷的循環(huán)操作，以肌肉記憶和操作認(rèn)知的方式將技能固化在學(xué)習(xí)者身體中。一種訓(xùn)練手段同時擁有了以上兩要素就會大大提高技能遷移水平，加速技能的形成，從而獲得最佳的訓(xùn)練效果。
民航訓(xùn)練工作類型主要包括飛行員初始階段的飛行駕駛訓(xùn)練和復(fù)訓(xùn)、機務(wù)人員的維修技能訓(xùn)練和乘務(wù)人員的乘務(wù)技能訓(xùn)練。在這些領(lǐng)域里訓(xùn)練手段存在著一些短板和不足：
現(xiàn)階段民航領(lǐng)域還是以傳統(tǒng)訓(xùn)練手段為主，在建立理論認(rèn)知階段還是主要依靠紙質(zhì)教材、視頻動畫、PPT、CBT媒介，這些訓(xùn)練工具絕大部分還是以單向輸入為主，不能夠較好的模擬真實訓(xùn)練環(huán)境、缺乏互動，學(xué)習(xí)過程主要依靠學(xué)生的理解和記憶。后期的培訓(xùn)工具逐步引入了一些交互功能，但受限于開發(fā)工具和終端平臺的功能限制無法生成有效的大腦反饋和肌肉記憶，技能遷移率低。
乘務(wù)員在飛機上的大部分行為也都是程序化的，有明確的處置流程規(guī)定，包括一般和緊急處置流程，這些訓(xùn)練同樣要占用模擬客艙甚至需要大量的人員進行保障。特別是緊急情況處置流程不僅訓(xùn)練過程成本高而且有一定的安全風(fēng)險，不能進行反復(fù)訓(xùn)練。這些處置操作程序性很強，完全可以使用VR應(yīng)用進行訓(xùn)練，不僅成本很低，而且無風(fēng)險，還能反復(fù)訓(xùn)練，提高技能水平。這些VR訓(xùn)練與設(shè)備使用訓(xùn)練一樣，可以作為實際演練前的預(yù)先訓(xùn)練，降低訓(xùn)練成本，提高訓(xùn)練效率，同時符合民航法規(guī)要求。
而通過六自由度平臺以及VR技術(shù)集合的六自由度運動平臺系統(tǒng)，可以有效的引導(dǎo)飛行學(xué)院在地面上進行飛行模擬訓(xùn)練和操作，經(jīng)過專業(yè)和長期的訓(xùn)練，可以在實際操作中更快的掌握技能，大大節(jié)省了成本，提高安全性。南京全控科技一直致力于六自由度平臺系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，憑借過硬的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)，深受廣大客戶好評，我們也將始終重視行業(yè)的發(fā)展和需求，不斷拓展技術(shù)能力，希望與各位展開廣泛合作!
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