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隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是2016年以來頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的普及，VR技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)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(shí)技術(shù)具有的高逼真度、低成本和高安全性的特點(diǎn)，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(shí)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(shí)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(yùn)用在飛行員、乘務(wù)員和機(jī)務(wù)人員的訓(xùn)練中。
但是現(xiàn)實(shí)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(shí)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(yàn)談?wù)勌摂M現(xiàn)實(shí)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(diǎn)，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(jìn)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(yùn)動員訓(xùn)練，就是讓運(yùn)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(jī)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(qiáng)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(jī)和環(huán)境的態(tài)勢感知，再由知識和經(jīng)驗(yàn)對下一步的操作進(jìn)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(shí)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(jī)進(jìn)行駕駛就非常難，因?yàn)闀旧系闹R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(jìn)行學(xué)習(xí)后，直接上飛機(jī)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(jìn)行飛行模擬器這種手段訓(xùn)練后，就幾乎可以無縫的進(jìn)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?yàn)閺脑撚?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(jī)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(shí)飛機(jī)駕駛過程。飛行模擬器是按照真實(shí)飛機(jī)1:1比例進(jìn)行構(gòu)建，飛機(jī)駕駛艙內(nèi)的設(shè)施和真飛機(jī)完全相同，窗外的視景也通過計算機(jī)視覺手段對真實(shí)飛行場景進(jìn)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(shí)飛機(jī)設(shè)計，在訓(xùn)練某個操作項(xiàng)目時所進(jìn)行的每一步都與真實(shí)駕駛操作保持完全一致。三是反饋真實(shí)，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(shí)駕駛飛機(jī)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(shí)駕駛操作的非常接近了，到真實(shí)操作飛機(jī)的時候就能夠很好的實(shí)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(shí)飛機(jī)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(shí)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(jī)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(shí)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(jī)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(jìn)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(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練。這些處置操作程序性很強(qiáng)，完全可以使用VR應(yīng)用進(jìn)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(shí)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(yùn)動平臺系統(tǒng)，可以有效的引導(dǎo)飛行學(xué)院在地面上進(jìn)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(shí)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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