十八万美元一副眼镜 美国陆军买了最高档的游戏设备_风闻

序

上个月，微软竞标成功，从美国陆军手里拿到了4.79亿美元的军用AR研发订单。

美国陆军授予微软公司一份4.8亿美元的合同，将为军事人员配备HoloLens原型机，以提高“杀伤力、机动性和态势感知能力”。

——微软HoloLens拿下美国陆军4.8亿美元巨额订单

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

猜猜这么大的订单买了什么？

1****为什么是微软

此前微软曾推出HoloLens AR眼镜（非面向普通消费者），对公司客户开发的专用版单价3000美元，软件套装版单价5000美元。这次美国甩出4.79亿美元，有些媒体宣称采购10万套单兵设备，均价4790美元，似乎就是民用版设备。

HoloLens AR眼镜

 销售页面

实际上，10万套只是远景采购数量，军方只计划在产品开发过程中订购约2550套原型机。算上开发成本，合18.7万美元一套，每副眼镜130万人民币，一个镜片65万。

微软这次开发的军用AR眼镜，是美国陆军的新一代集成视觉增强系统（Integrated Visual Augmentation System, IVAS），也是美军系列抬头显示器（Heads Up Dispaly, HUD）中的第三代，即HUD 3.0。美国陆军在2018年8月初，与包括博思艾伦汉密尔顿控股公司、洛克希德马丁公司、雷神公司、魔术飞跃公司与微软等在内的25家公司，举行了商谈会议。

2018年9月28日，洛克希德马丁公司在推特上发文公开参与竞标信息

AR技术应用于军事领域，并不是新鲜事。多年以前，美军就宣称为F35开发了专用的AR头盔。该头盔显示器与飞机表面安装的一系列分布式摄像机关联，可以使飞行员“透过”飞机无死角看到舱外环境，并附带数字化动态标注。

F35全息衍射头盔（绿色斑点是对驾驶员双眼进行衍射投影的效果）

驾驶员配带头盔后的视野

但头盔集成功能太多，就算美军不断在头盔结构上简化，采用碳纤维等更轻质的材料，在七八个g的过载机动状态下，飞行员也很难承担头盔的加速度。同时空战环境瞬息万变，而全息头盔的功能太多，运算稍微跟不上，就容易在机体快速机动中出现画面延迟，大幅缩短战斗窗口期。因此，当今世界主流仍是采用衍射光栅平板玻璃作为信息化辅助：

法国阵风战斗机座舱

陆军不存在空军这种瞬时几个G的过载机动，陆军机动速度也不必担心轻微画面延迟，所以对ar应用前景很看好，但陆军最大的问题是人员基数大，必须压低单套设备成本。

因此这次竞争订单的两个公司，是由民用AR市场开发经验的魔术飞跃公司与微软公司。毫不意外，一度被“誉为”“美国乐视”的魔术飞跃公司在竞标中落败。

魔术飞跃公司在2015年为融资宣传的裸眼3D技术（全息光场），事后证明为特效公司合成视频

魔术飞跃公司AR眼镜，受到广泛差评

微软此前推向民用市场的HoloLens

AR眼镜，采用了波导光栅技术，即投影在多层玻璃或塑料薄片中全反射后，到达亚波长光栅阵列区域。通过控制光栅开关，复杂的投影重新组合成图像，再呈现到人眼——类似路由器的波导。因此，虽然波导AR眼镜看着是半透明镜片，实际上是人类目前最复杂的透视光学器件之一。

全息光栅波导原理

在文章开头的HoloLens销售页面可以看到，微软售价3000美元的专用版AR眼镜已经脱销，说明市场对其技术给予了高度认可。美国陆军在招标时明确提出，军用AR眼镜要使用波导光栅技术，微软已经证明了自己在压低价格的同时，将这一技术实现的能力。同时，相比魔术飞跃公司笨拙的半束缚设计，微软在运动自由度上也有竞争优势。更重要的是，微软针对不同用户平台开发专用软件，证明其在软件开发、系统维护、数据传输等方面，技术门槛很低，这对于急于在24个月内看到成品的美军来说，显然是最佳的合作对象。

更有意思的是，急于获得新武器的乌克兰防务公司LimpidArmor在两年前就将HoloLens改装成全息坦克头盔，以解决坦克车长对车辆周边环境的观察问题。不管是否提升了战斗性能，微软眼镜也算是上过战场了。最终的竞标结果并不算意外。

 LimpidArmor公司于2016年改装的坦克头盔

2****美军的野望

美军文件指出，定制军用AR眼镜，是军方“实现下一代士兵杀伤能力的头戴便携式应用”计划的一部分。

此前，为了提高单兵信息化集成能力，美军已经做过诸多尝试：

美国陆军笨重的高科技陆地勇士套装（已取消计划）

 美海军陆战队试用AITT（增强沉浸式团队训练）头盔

美国陆军在华盛顿举办的射击模拟体验活动

2018年10月，美国陆军完成了第一代军用抬头显示器HUD1.0的定型测试，并准备启用。作为一款全新的增强型夜视镜-双筒望远镜系统，HUD1.0将使士兵能够具备更好的夜间观察能力，还可以在士兵视野上叠加如友军位置等战术网络的信息。HUD1.0还能像游戏一样提供一个射击十字线，用数字技术为士兵提示射击后的子弹落点。该系统在测试中已经显著提高了士兵的射击技术。

戴着增强型夜视镜的美军士兵

美国陆军认为，现有作战训练仿真度还远远不够，为了使士兵在训练期间能够模拟实战战场，熟悉实战环境下的战术与武器运用，必须要改进训练和模拟工具。由于HUD系列计划制定得较早，美军认为在现有技术能力下，HUD2.0作为早期构想的过渡装备，已经没有开发价值，现有技术可以直接迈入HUD3.0，从环境到敌人，对假想战场进行全息模拟。这也就是本次微软拿到4.79亿美元开发订单的任务由来。

为提升士兵的杀伤力、移动能力和战况态势感知力，在招标文件中，美军对HUD3.0的开发提出了一系列要求，包括：具备遮阳能力、提供激光和听觉保护、隐蔽性强的头戴式视觉系统；具备昼夜条件下，快速获取目标并提供远程观察辅助的武器瞄准具；AI辅助；多传感器提供的昼夜环境下的融合视觉；包括士兵心率、呼吸频率、准备状况等在内的实时反馈，以评估小队致死率等级；包括地形、训练模拟软件、训练管理工具和相关的集成硬件，构成的综合训练环境；自动或辅助识别有威胁目标；模块化开源数据等。

美军在战争中发现，离开装甲载具的士兵，在复杂战场中，尤其是在城市与地下环境中的小型分布式战斗中，易遭受敌军伏击，造成大量伤亡。为此，美军希望能够通过技术革新，至少先在训练阶段填补这一不足，对复杂战场进行高仿真模拟，让新兵走上战场前，能够进行“25次不流血的战斗”。

按美军预想，HUD3.0将在有效整合杀伤力与机动能力方面，弥补作战人员战斗力的不足。为此，HUD3.0将提供头部、身体武器的集成，并提供与战斗节奏相匹配的检测、目标甄别与AI辅助。此前，对离开载具后以小组为单位集体训练的近战士兵，缺乏对实况战场的模拟训练，HUD3.0将使士兵能够“随心所欲地训练”。

美国陆军目前使用的射击模拟器，仅能用于特定任务训练

在美国陆军标书中，对HUD3.0的开发，分为四个阶段完成，每个阶段分别有对应的功能开发任务，2550套原型机，将对应四个开发阶段，分批次按50套、300套、600套与1600套系统，完成阶段交付：

阶段交付验收将在北极、沙漠、丛林、城市和地下环境中进行受控测试，每个阶段的测试报告将影响下一阶段的开发。

第一阶段目标为提供集成商用传感器概念的商业证明，并根据系统的技术能力进行实验室测试，在4个月内交付；

第二阶段将定型最终的外形设计，将现有军用系统Nett Warrior 3.0软件用于AR和IVAS初始架构，并展示作为小队集体任务下，包括列出小队武器、模拟世界地形等训练管理能力，在11个月内交付；

第三阶段将完成广泛视野显示，提供弹道信息与激光防护，增加建筑标识工具，并在集体任务中展示包括前锋观察员（FO）、医疗后送（MEDEVAC）、排级无人机传感器（Plt UAS）、小队级四轴飞行器、排级到小队级武器等信息，在17个月内交付；

第四阶段将形成一个可现场演示的符合军事要求的HUD3.0系统，将在21个月内交付。

最终美军要拿到手的HUD3.0，是一个具备包括小队突击、反应伏击、火情报告、敲除地堡、清理房间、侦察巡逻、交通管制、化学攻击、地下井道障碍等一系列对复杂现实环境进行模拟能力的超级信息化作战系统。训练模拟软件要能够构建全球地形与大气效应，生成以200平方米为基准模块的网状战斗空间。HUD3.0将实现对目标手臂信号与其它线索的观察能力，实现系统内士兵、海军陆战队成员间的非语言交流。系统不仅要能够实时反馈人员、车辆、系统状况，还要模拟弹药冲击、烟幕、间接火力等，AI还要能够对所有实体目标（友好/敌对/中立）实现身份判断。

由于士兵高度信息化，HUD3.0系统将充分采集战场信息，并完美还原战场。系统管理方不仅能在上帝视角和士兵第一视角中切换，还能观察到每个士兵的射击状况、命中率、语音信息、心率、血压、视觉追踪等信息，并生成针对每个士兵的训练报告，以评估训练绩效。

可以想见，这样一套系统最终用于实战，将把每个士兵的信息化水平，提升到科幻级别——大概类似于每人带个钢铁侠面具，实现电脑游戏都很难想象的战场信息效果。我们可以从美国陆军宣传中，直观感受一下：

3****问题

美军上一代军事信息化，基本实现了覆盖所有车辆载具平台。我军在伊拉克战争后，借鉴美军体系，也加速了信息化军事改革过程。此次美军提出的HUD3.0，在普及至全军实战后，意味着信息化将从车辆“下降”到每个人。20年后的信息化战场，怕是已经没有传统意义上的“单兵”了。

然而，实现设想中的效果还有很多障碍。

首先，从技术上看，综合训练环境STE（One World Terrain）在数据开发上，要对包括高程、意象、道路、建筑物、植被、杂物的多重模拟，还要渲染热量与视觉增强效果，为此要开发的dae、obj、fbx、gltf等格式的模型文件数据集，堪称海量（目前美军的模型精细度要求是1cm）。而从模拟环境到实战战场，还要对实地环境进行实时构建与目标物分类识别，这对系统平台的运算量、信道宽度要求，至少在目前技术条件下来说，是足以让工程师抓狂的。

其次，在有了足够的信息后，如何简化、甄别，再反馈到士兵、前线指挥官与远程作战指挥室，也必然是一个在实战中摸索迭代的漫长过程。

最后，不得不说，如此高度信息化的战场指挥，排级军官怕怕是要被信息洪流淹没。如何在海量信息中选出自己需要的部分，也是需要在实战中锤炼才有的经验。

目前，中美陆战主力都转向合成营模式。合成营营长要同时协调步兵、坦克、轮式步战车、迫榴炮、支援保障等军事单位，指挥复杂度已经提升到了传统陆军师的水平。连美军都在感慨，伊拉克战争时期的美军指挥体系中，由于有大量从海湾战争时代以来经过长期训练的老军官，实际作战指挥动员效能要比今天高——也就是说，信息化硬件的提升，对指挥体系人员素质的要求也是指数化增长，如果跟不上，还不如旧模式。

在HUD3.0进入实战后，连、排级军官的指挥复杂度，都要上升到比合成营指挥还高的程度。合成营指挥尚且只需要考虑模块化的军事单位，美军下一代排级军官的基层指挥要直接管理几十个人的生理、装备、位置和目标发放，年轻的排级军官怕是遭不住——因此该系统在相当长时间内的实际作用，应当符合美军目前的任务描述：模拟训练。

不过，AR技术在军事指挥上，也已经有了不错的功能展示。澳大利亚Saab Australia公司（微软全系眼镜加速推广项目合作伙伴）曾对澳大利亚军方开发过专用版AR系统，至少从画面上看，高度信息化的实时3D沙盘，将使指挥官对战场的判断力提升一大截：

此外，AR技术在医疗、机修方面，也将提供更直观的辅助，能够有效提高基层操作人员的执行效率。军事后勤领域在应用AR技术后，势必也会有突飞猛进的发展。

而作为平民，除了祈祷这些武器最好不要进入实战外，最大的期望就是军用技术尽早拉动民用产品开发，让普通人也能享受一个真实和虚幻交织的未来世界。

(作者：高流）

谢谢各位阅读本文，马前卒工作室将给大家带来更多精彩原创文章