(资料图片仅供参考)

美国陆军的IVAS系统从2018年最初立项至今已有近5年的时间,随着版首批原型机的交付,IVAS项目的首季大戏似乎离剧终越来越近,虽然结局未知,但已经可以清晰的看到该项目的发展脉络。爱因斯坦说: “如果想预知未来,需要先了解过去。” 也许借助对IVAS系统的演化和改进的了解,可以推测一下未来IVAS的发展。

首先,美军为啥需要IVAS。这个问题最重要也是最难说清楚。展开说的话至少能写好几篇文章。如果简单粗暴的归纳一下,答案是:人类在和计算机融合的道路上越走越远,已经有能力开始进行空间计算,而空间计算能力可以转化成战斗力的有效提升。那啥是空间计算呢?是苹果的营销词汇么?不然,空间计算是在电脑对客观世界和环境的感知和理解上,将虚拟的抽象/具象信息有机的显示在现实世界中,从而极大促进人类对信息的感知/理解/处理/反应速度与深度。可以说,空间计算是继计算机和互联网之后的下一个重大发展阶段,标志着计算机和现实世界开始能够互相了解有机融合。以IVAS系统为例,士兵可以在现实世界的训练场砖墙后发现隐蔽着的虚拟敌人,进行极度贴近实战的训练;或者在城市战中标出对面居民楼5楼第2个窗户后的敌人狙击手的位置供所有的战友射击参考;乘坐在不同步战或直升机中的班组可以看到同一个三维作战地型图,在下车/机降前对作战计划进行讨论和修改。而这一切的前提是单兵头显系统能够对士兵所处环境进行实时的认知和理解。这也是为什么IVAS头显上除了3个夜视/热象镜头外还有6个头部追踪/深度感知镜头。理解了这个就不难再理解为什么佩戴ENVG-B的士兵无法通过简单叠加在视野中的画面实现同样的功能,以及拥有世界最强夜视仪「ENVG-B」的美军为何仍执意花费数百亿美元打造新系统。

民用技术的发展和成熟对军用技术有着极大的推动作用。例如,1994年大地勇士项目立项的时候正值个人电脑蓬勃发展,小型化技术逐渐成熟使便携式计算机和单兵头显成为可能。2018年IVAS立项的时候也是民用和商用VR/AR技术逐渐成熟,使单兵空间计算系统的研发成为可能(军用VR/AR训练系统可以回溯到更早),IVAS也是基于微软的Hololens 2民用头显系统发展而来。从生物学上看,人类是双目动物,左右眼的视差使人类可以通过移动头部来快速感知周围环境的空间\事物的大小/距离/速度等重要信息。同时,人类在空间中的移动/探索/认知也依赖于现实世界中各种空间标记和特征。因此历史上发展出来的各种导航工具如地图、指南针就是针对这一需要发展出的抽象解决方案。之所以说是抽象是因为从二维地图到三维世界人类需要比较长的时间学习,理解,和转化,以便应用在三维的现实世界中。而IVAS这样的空间计算平台可以大大缩短这一过程,极大提升空间认知效率和信息沟通质量。

那么目前和版的IVAS到底差在哪儿。首先是重且压脸,佩戴不舒服。这个问题涉及到多个技术要求:1. 一体化设计虽然有利于提高设备集成度和可靠性,但也使重量集中在头盔前部,让头显重心远离颈椎承重点,降低了佩戴舒适感。2. 军用产品需要运行在各种野外恶劣环境中,对产品的耐用性提出了严格的考验,加固件的使用不可避免的增加了重量。3. 美军对屏幕外的透明面罩的强度/防护性能也有要求,这也增加了头显的重量。其次是可靠性,版在测试中暴漏出显示器边缘模糊,丢帧等问题,而屏幕显示问题可以直接导致士兵出现眩晕,恶心等不适反应,说自废武功也不算太夸张;好在问题已经通过使用反馈暴露出来,接下来要看厂商如何解决了。再次是版夜视性能不足,通过技术改进,版的IVAS已经可以达到PVS-14夜视仪的成像水平。

那么版IVAS到底做了哪些改进。最直观的是头显和交互/计算模块之间碍事的又粗又长的“暴风线缆”消失了,版通过将计算模块安装在头盔后面大大缩短了数据线缆的长度和重量,使其不再妨碍士兵的战术动作。另外分体式设计有利于平衡头显重量,使重心更贴近颈椎承重点,改善了佩戴舒适性。ENVG-B夜视仪也是通过后置电池盒的方法达到同样的效果。夜视模块使用了来自日本佳能的技术,据说夜视效果远超版。屏幕视野从版的70度减小到60度,虽然可视面积小了但提高了刷新率和分辨率,提升了舒适性,减少了晕动症的出现;通过取消巨大的面罩,头显重量应该也轻了,同时还能改善面部散热,提高了舒适性。 版的面罩设计非常不利于需要经常剧烈运动的士兵的脸部散热和排汗;“铰接”式设计让头显在不用时可以像传统夜视仪一样方便的翻上去。

说了这么多,版性能到底如何还要等第10山地师的兄弟们测试回来才能知道。就目前民用XR/MR技术而言,业界的共识是还需要4、5年的时间才能成熟。美国陆军部长和参谋长在国会听证会上坦言了解这一现实,并说愿意通过不断迭代更新使这一装备最终完善并形成战斗力。相较民用产品,军版对于体积/舒适性/价格的宽容度要高不少,比如Hololens2的3500美元的定价对于普通用户而言依然很贵,但军用的IVAS可以轻松卖到4万美元。对于此次交付的版IVAS原型机,陆军说如果设备可靠性、舒适性、夜视性能通过了这次测试,接下来将进行更多测试,最终装备一线部队。如果没通过测试,将重新进行招标,陆军可能会修改设计要求。因此,无论此次测试顺利与否,陆军高层对空间计算发展趋势的认知已达成共识,美军这一混合现实系统的装备只是早晚的问题。

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