十八萬美元一副眼鏡 美國陸軍買了最高檔的遊戲設備_風聞

序

上個月，微軟競標成功，從美國陸軍手裏拿到了4.79億美元的軍用AR研發訂單。

美國陸軍授予微軟公司一份4.8億美元的合同，將為軍事人員配備HoloLens原型機，以提高“殺傷力、機動性和態勢感知能力”。

——微軟HoloLens拿下美國陸軍4.8億美元鉅額訂單

http://vr.sina.com.cn/news/cp/2018-11-29/doc-ihmutuec4633183.shtml

猜猜這麼大的訂單買了什麼？

1****為什麼是微軟

此前微軟曾推出HoloLens AR眼鏡（非面向普通消費者），對公司客户開發的專用版單價3000美元，軟件套裝版單價5000美元。這次美國甩出4.79億美元，有些媒體宣稱採購10萬套單兵設備，均價4790美元，似乎就是民用版設備。

HoloLens AR眼鏡

 銷售頁面

實際上，10萬套只是遠景採購數量，軍方只計劃在產品開發過程中訂購約2550套原型機。算上開發成本，合18.7萬美元一套，每副眼鏡130萬人民幣，一個鏡片65萬。

微軟這次開發的軍用AR眼鏡，是美國陸軍的新一代集成視覺增強系統（Integrated Visual Augmentation System, IVAS），也是美軍系列抬頭顯示器（Heads Up Dispaly, HUD）中的第三代，即HUD 3.0。美國陸軍在2018年8月初，與包括博思艾倫漢密爾頓控股公司、洛克希德馬丁公司、雷神公司、魔術飛躍公司與微軟等在內的25家公司，舉行了商談會議。

2018年9月28日，洛克希德馬丁公司在推特上發文公開參與競標信息

AR技術應用於軍事領域，並不是新鮮事。多年以前，美軍就宣稱為F35開發了專用的AR頭盔。該頭盔顯示器與飛機表面安裝的一系列分佈式攝像機關聯，可以使飛行員“透過”飛機無死角看到艙外環境，並附帶數字化動態標註。

F35全息衍射頭盔（綠色斑點是對駕駛員雙眼進行衍射投影的效果）

駕駛員配帶頭盔後的視野

但頭盔集成功能太多，就算美軍不斷在頭盔結構上簡化，採用碳纖維等更輕質的材料，在七八個g的過載機動狀態下，飛行員也很難承擔頭盔的加速度。同時空戰環境瞬息萬變，而全息頭盔的功能太多，運算稍微跟不上，就容易在機體快速機動中出現畫面延遲，大幅縮短戰鬥窗口期。因此，當今世界主流仍是採用衍射光柵平板玻璃作為信息化輔助：

法國陣風戰鬥機座艙

陸軍不存在空軍這種瞬時幾個G的過載機動，陸軍機動速度也不必擔心輕微畫面延遲，所以對ar應用前景很看好，但陸軍最大的問題是人員基數大，必須壓低單套設備成本。

因此這次競爭訂單的兩個公司，是由民用AR市場開發經驗的魔術飛躍公司與微軟公司。毫不意外，一度被“譽為”“美國樂視”的魔術飛躍公司在競標中落敗。

魔術飛躍公司在2015年為融資宣傳的裸眼3D技術（全息光場），事後證明為特效公司合成視頻

魔術飛躍公司AR眼鏡，受到廣泛差評

微軟此前推向民用市場的HoloLens

AR眼鏡，採用了波導光柵技術，即投影在多層玻璃或塑料薄片中全反射後，到達亞波長光柵陣列區域。通過控制光柵開關，複雜的投影重新組合成圖像，再呈現到人眼——類似路由器的波導。因此，雖然波導AR眼鏡看着是半透明鏡片，實際上是人類目前最複雜的透視光學器件之一。

全息光柵波導原理

在文章開頭的HoloLens銷售頁面可以看到，微軟售價3000美元的專用版AR眼鏡已經脱銷，説明市場對其技術給予了高度認可。美國陸軍在招標時明確提出，軍用AR眼鏡要使用波導光柵技術，微軟已經證明了自己在壓低價格的同時，將這一技術實現的能力。同時，相比魔術飛躍公司笨拙的半束縛設計，微軟在運動自由度上也有競爭優勢。更重要的是，微軟針對不同用户平台開發專用軟件，證明其在軟件開發、系統維護、數據傳輸等方面，技術門檻很低，這對於急於在24個月內看到成品的美軍來説，顯然是最佳的合作對象。

更有意思的是，急於獲得新武器的烏克蘭防務公司LimpidArmor在兩年前就將HoloLens改裝成全息坦克頭盔，以解決坦克車長對車輛周邊環境的觀察問題。不管是否提升了戰鬥性能，微軟眼鏡也算是上過戰場了。最終的競標結果並不算意外。

 LimpidArmor公司於2016年改裝的坦克頭盔

2****美軍的野望

美軍文件指出，定製軍用AR眼鏡，是軍方“實現下一代士兵殺傷能力的頭戴便攜式應用”計劃的一部分。

此前，為了提高單兵信息化集成能力，美軍已經做過諸多嘗試：

美國陸軍笨重的高科技陸地勇士套裝（已取消計劃）

 美海軍陸戰隊試用AITT（增強沉浸式團隊訓練）頭盔

美國陸軍在華盛頓舉辦的射擊模擬體驗活動

2018年10月，美國陸軍完成了第一代軍用抬頭顯示器HUD1.0的定型測試，並準備啓用。作為一款全新的增強型夜視鏡-雙筒望遠鏡系統，HUD1.0將使士兵能夠具備更好的夜間觀察能力，還可以在士兵視野上疊加如友軍位置等戰術網絡的信息。HUD1.0還能像遊戲一樣提供一個射擊十字線，用數字技術為士兵提示射擊後的子彈落點。該系統在測試中已經顯著提高了士兵的射擊技術。

戴着增強型夜視鏡的美軍士兵

美國陸軍認為，現有作戰訓練仿真度還遠遠不夠，為了使士兵在訓練期間能夠模擬實戰戰場，熟悉實戰環境下的戰術與武器運用，必須要改進訓練和模擬工具。由於HUD系列計劃制定得較早，美軍認為在現有技術能力下，HUD2.0作為早期構想的過渡裝備，已經沒有開發價值，現有技術可以直接邁入HUD3.0，從環境到敵人，對假想戰場進行全息模擬。這也就是本次微軟拿到4.79億美元開發訂單的任務由來。

為提升士兵的殺傷力、移動能力和戰況態勢感知力，在招標文件中，美軍對HUD3.0的開發提出了一系列要求，包括：具備遮陽能力、提供激光和聽覺保護、隱蔽性強的頭戴式視覺系統；具備晝夜條件下，快速獲取目標並提供遠程觀察輔助的武器瞄準具；AI輔助；多傳感器提供的晝夜環境下的融合視覺；包括士兵心率、呼吸頻率、準備狀況等在內的實時反饋，以評估小隊致死率等級；包括地形、訓練模擬軟件、訓練管理工具和相關的集成硬件，構成的綜合訓練環境；自動或輔助識別有威脅目標；模塊化開源數據等。

美軍在戰爭中發現，離開裝甲載具的士兵，在複雜戰場中，尤其是在城市與地下環境中的小型分佈式戰鬥中，易遭受敵軍伏擊，造成大量傷亡。為此，美軍希望能夠通過技術革新，至少先在訓練階段填補這一不足，對複雜戰場進行高仿真模擬，讓新兵走上戰場前，能夠進行“25次不流血的戰鬥”。

按美軍預想，HUD3.0將在有效整合殺傷力與機動能力方面，彌補作戰人員戰鬥力的不足。為此，HUD3.0將提供頭部、身體武器的集成，並提供與戰鬥節奏相匹配的檢測、目標甄別與AI輔助。此前，對離開載具後以小組為單位集體訓練的近戰士兵，缺乏對實況戰場的模擬訓練，HUD3.0將使士兵能夠“隨心所欲地訓練”。

美國陸軍目前使用的射擊模擬器，僅能用於特定任務訓練

在美國陸軍標書中，對HUD3.0的開發，分為四個階段完成，每個階段分別有對應的功能開發任務，2550套原型機，將對應四個開發階段，分批次按50套、300套、600套與1600套系統，完成階段交付：

階段交付驗收將在北極、沙漠、叢林、城市和地下環境中進行受控測試，每個階段的測試報告將影響下一階段的開發。

第一階段目標為提供集成商用傳感器概念的商業證明，並根據系統的技術能力進行實驗室測試，在4個月內交付；

第二階段將定型最終的外形設計，將現有軍用系統Nett Warrior 3.0軟件用於AR和IVAS初始架構，並展示作為小隊集體任務下，包括列出小隊武器、模擬世界地形等訓練管理能力，在11個月內交付；

第三階段將完成廣泛視野顯示，提供彈道信息與激光防護，增加建築標識工具，並在集體任務中展示包括前鋒觀察員（FO）、醫療後送（MEDEVAC）、排級無人機傳感器（Plt UAS）、小隊級四軸飛行器、排級到小隊級武器等信息，在17個月內交付；

第四階段將形成一個可現場演示的符合軍事要求的HUD3.0系統，將在21個月內交付。

最終美軍要拿到手的HUD3.0，是一個具備包括小隊突擊、反應伏擊、火情報告、敲除地堡、清理房間、偵察巡邏、交通管制、化學攻擊、地下井道障礙等一系列對複雜現實環境進行模擬能力的超級信息化作戰系統。訓練模擬軟件要能夠構建全球地形與大氣效應，生成以200平方米為基準模塊的網狀戰鬥空間。HUD3.0將實現對目標手臂信號與其它線索的觀察能力，實現系統內士兵、海軍陸戰隊成員間的非語言交流。系統不僅要能夠實時反饋人員、車輛、系統狀況，還要模擬彈藥衝擊、煙幕、間接火力等，AI還要能夠對所有實體目標（友好/敵對/中立）實現身份判斷。

由於士兵高度信息化，HUD3.0系統將充分採集戰場信息，並完美還原戰場。系統管理方不僅能在上帝視角和士兵第一視角中切換，還能觀察到每個士兵的射擊狀況、命中率、語音信息、心率、血壓、視覺追蹤等信息，並生成針對每個士兵的訓練報告，以評估訓練績效。

可以想見，這樣一套系統最終用於實戰，將把每個士兵的信息化水平，提升到科幻級別——大概類似於每人帶個鋼鐵俠面具，實現電腦遊戲都很難想象的戰場信息效果。我們可以從美國陸軍宣傳中，直觀感受一下：

3****問題

美軍上一代軍事信息化，基本實現了覆蓋所有車輛載具平台。我軍在伊拉克戰爭後，借鑑美軍體系，也加速了信息化軍事改革過程。此次美軍提出的HUD3.0，在普及至全軍實戰後，意味着信息化將從車輛“下降”到每個人。20年後的信息化戰場，怕是已經沒有傳統意義上的“單兵”了。

然而，實現設想中的效果還有很多障礙。

首先，從技術上看，綜合訓練環境STE（One World Terrain）在數據開發上，要對包括高程、意象、道路、建築物、植被、雜物的多重模擬，還要渲染熱量與視覺增強效果，為此要開發的dae、obj、fbx、gltf等格式的模型文件數據集，堪稱海量（目前美軍的模型精細度要求是1cm）。而從模擬環境到實戰戰場，還要對實地環境進行實時構建與目標物分類識別，這對系統平台的運算量、信道寬度要求，至少在目前技術條件下來説，是足以讓工程師抓狂的。

其次，在有了足夠的信息後，如何簡化、甄別，再反饋到士兵、前線指揮官與遠程作戰指揮室，也必然是一個在實戰中摸索迭代的漫長過程。

最後，不得不説，如此高度信息化的戰場指揮，排級軍官怕怕是要被信息洪流淹沒。如何在海量信息中選出自己需要的部分，也是需要在實戰中錘鍊才有的經驗。

目前，中美陸戰主力都轉向合成營模式。合成營營長要同時協調步兵、坦克、輪式步戰車、迫榴炮、支援保障等軍事單位，指揮複雜度已經提升到了傳統陸軍師的水平。連美軍都在感慨，伊拉克戰爭時期的美軍指揮體系中，由於有大量從海灣戰爭時代以來經過長期訓練的老軍官，實際作戰指揮動員效能要比今天高——也就是説，信息化硬件的提升，對指揮體系人員素質的要求也是指數化增長，如果跟不上，還不如舊模式。

在HUD3.0進入實戰後，連、排級軍官的指揮複雜度，都要上升到比合成營指揮還高的程度。合成營指揮尚且只需要考慮模塊化的軍事單位，美軍下一代排級軍官的基層指揮要直接管理幾十個人的生理、裝備、位置和目標發放，年輕的排級軍官怕是遭不住——因此該系統在相當長時間內的實際作用，應當符合美軍目前的任務描述：模擬訓練。

不過，AR技術在軍事指揮上，也已經有了不錯的功能展示。澳大利亞Saab Australia公司（微軟全系眼鏡加速推廣項目合作伙伴）曾對澳大利亞軍方開發過專用版AR系統，至少從畫面上看，高度信息化的實時3D沙盤，將使指揮官對戰場的判斷力提升一大截：

此外，AR技術在醫療、機修方面，也將提供更直觀的輔助，能夠有效提高基層操作人員的執行效率。軍事後勤領域在應用AR技術後，勢必也會有突飛猛進的發展。

而作為平民，除了祈禱這些武器最好不要進入實戰外，最大的期望就是軍用技術儘早拉動民用產品開發，讓普通人也能享受一個真實和虛幻交織的未來世界。

(作者：高流）

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