2020年11月16日，美国《驱动》网站披露，近日两家美国公司完成了一次具有相当创新性的空战模拟测试，首次让飞行员驾驶实装和虚拟的人工智能（AI）目标进行了狗斗。测试在驾驶舱中引入增强现实（AR）技术，将虚拟目标显示在飞行员眼前，而这次的虚拟目标是以歼－20战斗机为原型创建的。测试由Red 6公司与EpiSci公司联合开展，这是美军向战斗机飞行员提供AR训练技术的第一步，该技术能够让他们与虚拟目标作战。使用AR与AI结合的方式不仅可以为给行员模拟真实的外军威胁，也有助于解决一系列战术模拟。
一、AR训练技术实用化
1． 机载战术增强现实系统
机载战术增强现实系统（ATARS）由Red 6公司设计，是一种基于头盔显示器的系统，向真实的驾驶舱增加增强现实所需的显示和控制系统，可以在白天和动态情况下以数字方式生成虚拟目标，让虚拟目标融入真实世界使飞行员可以目视观察并允许在实时飞行中与目标对抗。Red 6公司的增强现实技术，已经能够在户外和严苛的高速动态环境中工作，通过将虚拟（Virtual）和构造仿真（Constructive）资产引入真实世界，促进在视距内对合成威胁进行对抗，充分发挥了实况－虚拟－建设性（LVC）训练的潜力。这项技术突破为空战训练提供了一种新的范式。
当增强现实技术能够与战机驾驶舱外的环境无缝融合时，它可以为飞行员提供在真实环境中感知视距内合成威胁的能力。ATARS系统被宣传为首个“动态户外环境”的宽视场、全彩色增强现实技术解决方案。一方面，增强现实在诞生初期不适用于户外，而且不适用于动态环境，它只是一种室内解决方案。为了能让AR系统适应户外使用，Red 6创建了一个室外跟踪系统，精确到足以在高速下实时生成图像；另一方面，视场角及不同景深对焦能力对于AR也很重要。当前的F－35头盔具有大约只有35度的视场，在显示的延迟上有存在问题。Red 6已经实现了105度的视场，后续交付的产品即将达到150度的视场。人类的视场处于180度，更大的视场有助于缓解AR导致的眩晕和类似的不适。ATARS的设计为与平台无关，AR软件并不依赖于特定的平台并且可以集成到任何系统中，可与空军头盔配合使用，下拉后显示AR图像。当解决好飞行员最关心的显示技术和目标技战术水平后，该技术有望进入飞机作战飞行程序（OFP）或飞机的嵌入式训练系统中，使其与机载任务系统集成在一起。
2． 虚拟化的AI目标未来，飞行员将需要与AI协同，训练是引入该技术的理想领域。通过训练提前让飞行员了解、信任AI技术，能为未来使用一系列无人化装备做更充分的准备。虽然AI控制的战斗机可能会在不久问世，但这套系统现在已经准备好为训练带来新的能力，为美军维持、提升战斗机飞行员的作战能力提供直接效益。在这场视距内对抗AI目标的狗斗中，首次使用人工智能技术进行空战，EpiSci公司的战术人工智能技术展示了驱动一架高保真战斗机工作的能力。报道表示，EpiSci公司借鉴了之前在美国国防高级研究计划局（DARPA）“阿尔法机器狗”项目中经验，在人工智能系统中创建其战术人工智能技术。通过这种方式，以往只能在传统的地面模拟器上应用的人工智能模拟技术被引入到驾驶舱中，这样就能让飞行员在真正的战斗机里与虚拟的歼－20作战。
二、发展历程
1． 技术发展Red 6是一家专注于开发实时机上增强现实飞行员训练系统的创业公司，于2017年底成立。创始人是前英国皇家空军（RAF）战斗机飞行员，服役有10年左右的时间，毕业于战斗机武器学校，是第一个为美空军驾驶F－22的非美国人。
Red 6公司的发展历程（美国Red 6公司图片）
在2019年2月邀请美空军试飞员学校、空战司令部、空军研究实验室等单位进行了一次地面演示，参观了原型演示，首先证明了AR技术可以在地面上的静态环境中起作用。第二次演示在2019年11月，目标模拟出在空中的静态物体。这次演示在南加州天空上模拟了一个500英尺乘500英尺的立方体，并且没有侧面为了让飞机穿过立方体。当飞机靠近时，它会变大，随着飞机在它周围飞行，可以观察到尺寸变化，证明了这项技术的真正沉浸性。
然后，生成了一架KC－46加油机，进行了虚拟的空中加油训练。测试飞机从后部进入，到达预对接位置。可以清楚的看的加油机尾部的加油硬杆，然后精确的完成了对接。这是世界上第一次使用增强现实的实装加油训练。
2． 投资情况Red 6在过去两年中一直通过美空军创新工场AFWERX与美空军合作，AFWERX是美空军的一项计划，目标在空军内孵化创新技术，改变中小型企业、非传统供应商对与空军合作的看法，并缩短可长达十年的研制程序。Red 6于2018年1月与美空军签署了小型企业创新研究（SBIR）合同，与空战司令部的训练支持中队合作。目前已收到SBIR的第一和第二阶段合同款，总计160万美元，同时还筹集了总计580万美元的风险投资。Red 6的技术已获得美空军的初步认可，被授予SBIR第三阶段合同，也是第一家获得AFWERX第三阶段支持的公司。现在空军正在准备一份价值2500万美元的SBIR第三阶段合同，有望在12月中旬前完成合同签署。除了来自军方的投资，2020年6月Red 6获得了洛克希德·马丁风险投资公司的战略投资。洛克希德公司认为，增强现实系统可以应用于当前以及未来的飞机。这笔资金将用于加速ATARS的开发和商业化。
3． 后续计划模拟在大型飞行编队中的飞行场景，包括与无人驾驶的“忠诚僚机”一起飞行是一种适用AR的典型场景。ATARS系统的下一步计划是将其部署到空军的T－38 Talon教练机上，计划于2020年底前开始推进，这也是首次集成到空军平台上。正在研究的方案之一是用于T－38的战术编队，目标解决在编队训练时用AR虚拟的飞机代替其它实装教练机的陪伴。AR使编队飞行训练更安全，因为飞行员撞到另一架飞机的可能性较小。空军越来越多地尝试将AR和VR整合到从维护到培训到任务计划再到作战的方案中。它认为飞行员可以通过数字方法快速学习，这种方法反应更快，所需的传统资源更少，例如教练和某些专用设备。Red 6也在和AETC讨论在未来飞行员训练（PTN计划）的下一堂课中使用该技术。PTN计划主要依靠虚拟现实（VR）技术提升学员水平，虽然AETC目前没有将AR整合到培训中的计划，但是PTN作为一个训练技术创新计划，有助于AR技术发挥作用。
三、用于训练的意义
1． 应对对等威胁随着其它大国的崛起，美国五角大楼将训练准备工作的重点从支持伊拉克和阿富汗的二十年地面行动转变为大国之间的正面空中冲突。来自其它大国的下一代隐身战斗机及综合防空系统也许会成为对等威胁，使美空军可能会陷入视距内的空空对抗。目前的视距内空战训练存在局限性，很难模拟这些威胁能力，而且训练方法与1950年代相差不大。
五代机之间的较量有可能会发生在视距内（网络图片）
战斗机飞行员训练需要一定量和数量的敌机。美军主要面临的是目标复杂度的问题，其拥有先进的第5代机和升级后的第4代机没有受到足够的挑战。全任务模拟器仍然无法以足够的保真度复制飞行员的许多认知负担，例如压力。但是AR训练技术解决了视距内的实装训练问题。2． 完善LVC训练LVC训练已经成为一种主流的训练方式，但还不是一个完美的解决方案，因为不支持对视距内的训练。当合成实体（无论是虚拟的还是构造的）一旦进入9到18公里附近的范围内时，飞行员便开始从“战术”过渡到“拳头”，然而此时透过舱盖往外看，会发现外面什么都没有。目前的实装与模拟器对抗技术可以模拟飞行员需要精通的某些超视距训练，但是还不能适用于视距内对抗。因为没有办法将这些实体综合纳入飞行员的视野，飞行员只能通过传感器完成交互，无法肉眼发现。模拟器在战斗机飞行员的训练中起着极其重要的作用，非常适合重复性的训练和任务流程驱动的训练。但是，模拟器无法模拟飞行员在外面实际驾驶飞机时的压力，如来自燃油bingo、持续过载、被跟踪、生命处于危险之中时的压力。
