ОСТИН, Техас — в классе, в резервном центре Вооруженных сил, в Остине, штат Техас, посетитель забрался на одну из 20 станций, выстроившихся вдоль стен, и пристегнул гарнитуру виртуальной реальности.
В тот же миг его перенесли в кабину Военно-морского истребителя F/A-18 Hornet. Через правое плечо он увидел крыло, нагруженное ракетами. Вой двигателей «Хорнета» и болтовня инструкторов доносились прямо до его ушей. Дроссельная заслонка, рычаг, головной дисплей, приборы, боевое пространство — все это было здесь, на 360-градусном дисплее, все, вплоть до ручки катапультируемого кресла между его ногами.
Он схватил ручку и газ, прикрепленные к станции, и тренинг начался. Инструктор велел виртуальному пилоту ослабить ручку влево и наклонить «самолет». По всему его полю зрения, даже на периферии, он увидел, как горизонт резко повернулся. И хотя он знал, что его физическое тело было совершенно неподвижно, на земле в международном аэропорту Остин-Бергстрем, он чувствовал, как колышется его живот, как будто он на самом деле летел на истребителе.
Чуть позже инструктор сказал ему, чтобы он открыл дроссель и отодвинул рукоять, чтобы выполнить петлю, а затем провел его через элементарный ствол. Все это время его разум заставлял его чувствовать и испытывать волнение при выполнении этих основных маневров с воздуха — и, что более важно, он начал понимать тонкости того, как их выполнять.
Это может быть то, как ВВС будущего готовят своих новых пилотов.
В апреле ВВС запустили первый курс Pilot Training Next, чтобы попытаться найти новый, ультрасовременный способ обучения летчиков, используя продвинутую биометрию, искусственный интеллект и системы виртуальной реальности.
Поскольку служба так остро нуждается в пилотах , особенно в истребителях , руководители ВВС ищут способы упростить учебный процесс и ежегодно выпускать больше пилотов. Они хотят выяснить, создаст ли использование универсальной виртуальной гарнитуры VR более быстрый и эффективный способ обучения, хотя официальные лица подчеркивают, что это не означает замену традиционной программы обучения пилотов для студентов.
Программа Air Education and Training Command объединяет различные технологии для подготовки пилотов в ускоренной, экономически эффективной и ориентированной на обучение среде обучения. Студенты все еще будут делать то, что делали раньше. Например, они по-прежнему будут проходить тренировку по перетаскиванию, чтобы научиться отсоединять свои парашюты, когда их волочат по земле после приземления. Они по-прежнему забираются в гипербарическую камеру, поэтому могут испытывать гипоксию или недостаток кислорода в кровотоке в контролируемой среде. И, конечно же, на них будут летать на тренажерах Т-6.
Новые технологии используются для сокращения времени и затрат на обучение, не жертвуя при этом глубиной обучения.
ВВС начали учебный эксперимент по ВР с 20 пилотами-студентами — 15 офицеров и пять военнослужащих без диплома колледжа. По словам представителей AETC, тринадцать из этих учеников получили серебряные пилотные крылья и закончили обучение 3 августа, через четыре месяца после начала занятий. Как правило, обучение пилотов занимает целый год.
Но служба надеется, что, то, чему она научится у Pilot Training Next, также революционизирует подготовку летчиков в десятках других областей карьеры, таких как медицина или техническое обслуживание.
Обучение пилотов Next также отслеживает биометрические показатели учащихся и использует искусственный интеллект для определения уровня сложности, с которым они сталкиваются в различных сценариях, для более эффективного их обучения. Учащиеся носят «шайбу» Zephyr возле своего сердца, которая измеряет частоту сердечных сокращений, частоту дыхания, пульс и уровень стресса, чтобы увидеть, насколько хорошо они реагируют на задание.
Например, он может обнаружить, если кому-то становится слишком комфортно, и бросить ему вызов. Может быть, он потерял один из двух своих двигателей, или миссия изменилась, или он столкнулся с плохой погодой, вражескими истребителями или ракетами земля-воздух. Или, если ученик расстроен и обескуражен, тренажер может отступить и позволить ему обрести уверенность.
По словам официальных лиц, когда вы сравниваете этот тренажер виртуальной реальности со старыми, устаревшими тренажерами — такими, которые используют проекторы и гидравлику для перемещения по макету кабины пилота, — разница такая, как вы смотрите фильм на экране IMAX и телевизор с диагональю 32 дюйма.
«Есть причина, по которой люди ходят в кинотеатры IMAX», — сказал в недавнем интервью майор Скотт Ван Де Уотер, заместитель директора программы Pilot Training Next. «Когда вы идете в кинотеатр IMAX и наблюдаете, как Голубые Ангелы летят в строю, возникает уровень погружения. Ты смотришь вокруг, и ты с Голубыми Ангелами. Это очень убедительно».
Точно так же учащиеся-пилоты, носящие наушники HTC VIVE Pro, не видят ничего, кроме окружающей их виртуальной среды, и слышат звуки, накачиваемые в их уши. Это облегчает «приостановку неверия», и мозг учеников начинает реагировать так, как будто они действительно находятся в кабине пилотов.
«Мы обнаруживаем, что … некоторые вещи, которые мы ожидаем могут стать препятствиями», — не проблема, сказал Ван Де Уотер. Например: «Я не могу протянуть руку и схватить ручку переключения передач, потому что там физически ничего нет. Но из-за уровня погруженности в визуальную среду ваш мозг устанавливает связи».
Иногда, по его словам, ученики настолько погружаются в тренажере, что пытаются что-то схватить в виртуальной кабине, чтобы помочь им развернуться в кресле, забыв, что его на самом деле нет.
В этот день три инструктора обучили восемь учеников на уроках воздушного боя. Студенты тихо переговаривались друг с другом, время от времени поворачивая свои головы без предупреждения, чтобы посмотреть через плечо.
ВВС рассматривали несколько коммерческих готовых VR-гарнитур, таких как Oculus Rift, но выбрали VIVE Pro, потому что его органический светодиодный дисплей имел лучшее разрешение. Он еще не достиг идеального “разрешения глазного яблока”, сказал Ван де Уотер — все еще есть некоторые детали инструментов, которые немного размыты, чем им хотелось бы, — но он достаточно хорош, и технология становится все лучше и лучше.
Несмотря на большую аутентичность, новая технология значительно дешевле устаревших симуляторов. Каждый VIVE стоит менее 1000 долларов. А если учесть сиденье, компьютер, программное обеспечение, экраны для инструкторов, палку, дроссель и другое оборудование, то каждая установка VR-симулятора стоит около 15 000 долларов. Так, весь набор из 20 тренажеров в “sim bay » обошелся примерно в 300 000 долларов.
С другой стороны, устаревший симулятор обойдется примерно в 4,5 миллиона долларов, сказал он. И студенты все равно должны были бы стоять в очереди, чтобы получить свой доступ к пульту управления.
В классе Pilot Training Next ничто не мешает всем 20 учащимся летать одновременно — даже рядом или против друг друга в одном виртуальном воздушном пространстве.
В конце дня они могут уделить немного больше времени в комнатах общежития. Каждые два студента делятся своими собственными дополнительными настройками VIVE Pro, палки и дроссельной заслонки дома для занятий в нерабочее время. ИИ системы увидит, развивает ли ученик вредную привычку, когда тренируется сам, и исправит его, прежде чем он закрепит ложные навыкм..
Ван де Уотер сказал, что студенты в традиционной среде обучения пилотов обычно совершают в среднем 1 ½ боевых вылетов в день, как на тренажере, так и на летающих тренажерах, таких как T-6 Texan.
С другой стороны, обучение пилотов у следующих студентов в среднем составляет два боевых вылета в день, сказал он.
И у этого тренажера есть и другие преимущества, сказал Ван Де Уотер. Если начинающему пилоту нужно потренироваться на петле в Т-6, он должен подождать, пока Texan будет доступен, заправлен и готов к полету. Он должен тратить время на взлет и посадку и другие действия, которые нужно выполнять при полете на реальном самолете, что ограничивает количество времени, которое он может тратить на летающие петли.
Но в VR-симуляторе, сказал он, нет никакого ожидания. Инструктор может начать его в воздухе, и он может сразу приступить к отработке своих петель. Поэтому, когда приходит время для того, чтобы этот пилот обучал следующего ученика летать в настоящем тренажере, он уже получил основы полета по петле вниз холодным.
«У них есть беспрепятственный доступ», — сказал Ван Де Уотер. «Они могут спуститься [для работы над полетом], когда захотят, в отличие от очень ограниченного ресурса, чтобы они получали только определенное количество часов в течение всего курса обучения».
А поскольку тренажеры расположены рядом друг с другом, всего в нескольких шагах друг от друга, один преподаватель может легко сидеть между двумя учениками, наблюдая за ними обоими и предлагая руководство, сказал Ван Де Уотер.
Пилот-инструктор капитан Джон «Флоп» Йорн сказал, что «Обучение пилотов Next» является гораздо менее линейным способом обучения, чем традиционная модель, которая обычно имеет набор, годовой учебный план одного урока за другим, который должен быть соблюден.
Но в рамках Pilot Training Next преподаватели могут адаптировать уроки к тому, что нужно каждому отдельному студенту, сказал Йорн. Это означает, что если ученик прирожденно владеет одной техникой полета, но ему не хватает другой, то у инструктора есть свобода сосредоточиться на недостаточном мастерстве ученика и не тратить время на то, в чем он уже хорош.
«Мы обнаружили, что, просто освободив студентов от учебной программы, они могут прогрессировать намного быстрее», — сказал Йорн. «Мне не нужно выходить [со студентом] на следующие семь поездок и практиковать этот маневр [он уже освоен]. Будь то клеверный лист, кубинская восьмерка, бочка, список можно продолжить. В традиционной модели мы тратим много времени на то, чтобы научить студентов навыкам этих маневров, в то время как они действительно могли бы сосредоточить свое внимание на других вещах, таких как полет по приборам, полет в строю или введение в них новых концепций».
Йорн также сказал, что адаптация уроков для каждого отдельного ученика — в отличие от обучения по определенной программе — заставляет его быть более креативным в том, как он преподает.
Если студенты смогут быстрее перейти к более сложным задачам, таким как полеты с другим летчиком в том же воздушном пространстве, они поднимутся для решения этих задач, сказал Йорн.
Дорогостоящая гидравлика, используемая в стандартном тренажере для перемещения кабины пилота, не добавляет много к процессу обучения, отметил Ван Де Уотер. И по мере того как графика симуляции становится все лучше и лучше, ценность воссоздания физического движения уменьшается.
«Вы не можете тренировать пять или шесть [G-сил], даже с имитатором движения», — сказал Ван Де Уотер. «Вы должны были бы поместить его в центрифугу или на американские горки. Наши глаза делают довольно феноменальную работу, заставляя нас думать, что движение есть».
Генерал-лейтенант Стивен Кваст, начальник управления воздушного образования и подготовки, согласился и предположил, что дни гидравлического тренажера, который физически ощущается как настоящая вещь, могут подходить к концу.
— Человеческий мозг не заботится о движении, — сказал он. “Вам не нужна совершенная верность в том, как она ощущается вашими пальцами, или в том, как она ощущается вашим телом. Человеческое тело быстро усваивает эти вещи. Тело нуждается в большом количестве когнитивных повторений. Так что теперь, вместо того чтобы тратить миллионы долларов на тренажер, который закреплен в одном месте и может одновременно содержать только одного человека, я могу позволить себе дать каждому свой собственный тренажер, который они могут взять домой с собой в кармане. И они могут пройти столько когнитивных повторений, сколько захотят.”
Иногда точность имитаторов старого образца “более чем недостаточна», сказал Кваст. Например, тренажер F-35, используемый ВВС, “не имеет ничего общего с реальным самолетом.”
«Почему? Потому что мы не можем себе этого позволить, потому что слишком дорого обновлять программное обеспечение в тренажере и обновлять программное обеспечение в самолете», — сказал Кваст. «Таким образом, мы модернизируем его в самолете, так что самолет является передовым. Но весь тренировочный конвейер тренируется на том, что, как они знают, не существует в самолете. … И когда они добираются до своей истребительной эскадрильи, им приходится начинать все сначала. Какая трата.
Pilot Training Next использует имеющееся в продаже программное обеспечение для имитации полета, такое как X-Plane и программа Prepar3D от Lockheed Martin, для воссоздания десятков или даже сотен различных гражданских и военных самолетов — от Texan тренажера T-6 до C-130 Hercules, до вертолетов Н-60, F-35.
И со всеми этими вариантами, сказал Ван Де Уотер, инструкторы могут давать новые вводные задания ученику, которому становится слишком комфортно в данном типе самолета, и сажать ее в незнакомый самолет. Таким образом, она должна быстро выяснить, как быстро летать, как приземляться и другие техники, уникальные для этого самолета. Это сделает ее более «универсальной» с авиационными навыками, необходимыми для полета большинства или всех самолетов — не ограничивая ее специализацией в одном конкретном самолете.
Но хотя первая партия выпускников «Обучение пилотов Next» научилась летать намного быстрее, чем учащиеся в традиционной учебной программе, рассчитанной на год, Ван Де Уотер заявил, что ВВС не стремятся полностью заменить обучение пилотов, поскольку оно существует с этой новой программой.
«Общая цель [это], как мы ускоряем обучение, как мы увеличиваем продолжительность обучения?» Ван Де Уотер сказал. «Когда они изучают эти концепции, как мы можем быстрее достичь конечной точки? Как нам стать более эффективными с нашими ресурсами, не ради ресурсов, а ради студенческого времени — доставляя их в ВВС … быстрее, чтобы у нас было больше времени с ними как с жизнеспособными боевыми авиаторами».
По словам Кваста, второй тестовый урок по обучению пилотов начнется в следующем январе. Когда они закончат, секретарь ВВС Хизер Уилсон и начальник штаба генерал Дейв Голдфайн изучат данные двух классов и решат, использовать ли этот тип модели во всех военно-воздушных силах и как.
