1、未来战争作战决策发展需求
摘要：元宇宙沉浸感强、虚实融合的特征为作战推演的发展提供了新机遇。从作战推演指挥决策的需求出发，依据元宇宙的主要特性，探讨其赋能作战推演领域的着力点；深度讨论作战推演元宇宙的架构及关键技术；详细介绍作战推演元宇宙的应用场景以及面向未来战争的应用展望。在元宇宙的加持下，作战推演将会形成具身体验的态势认知、虚实融合的智能决策、深度沉浸的推演评估以及跨域协作的指挥控制等核心功能的新形态，在实战化军事训练、虚实协同作战等方面具有突出应用优势。
2021年10月，Facebook公司宣布其更名为“Meta”，引爆元宇宙，“元宇宙”这一概念迅速引起世界各国的广泛关注，2021年被称为元宇宙元年。
元宇宙理念的出现与发展，来自于人们对高度沉浸感的异度空间以及超现实能力的强烈幻想与不断探索。而随着人工智能（artificial intelligence, AI）、虚拟现实（virtual reality, VR）、区块链（blockchain）等信息技术的日臻成熟，打造元宇宙的基本条件正在形成。清华大学新闻学院沈阳教授定义元宇宙，是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，以及数字孪生技术生成现实世界的镜像，通过区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和编辑。也就是说，元宇宙是在扩展现实、数字孪生的基础上发展起来的，兼具跨时空性、真实性、连接性、独立性一体。
元宇宙时代的到来将成为指挥控制系统的“赋能器”，尤其对于为指挥控制决策筹划环节提供技术和手段的作战推演，实现身临其境的态势感知、深度沉浸的推演评估体验等提供新机遇。此前王飞跃研究员就提出“平行智能指挥与控制”的核心理念，即为虚实互动的平行思想，其主要思路是以数据为驱动，构建一系列人工系统，即军事组织与系统，通过实际环境与人工系统虚实互动来完成特定军事任务及目标，并能实时反馈效果，从而提升作战能力与执行效果。而指挥控制元宇宙正是平行智能指挥与控制的发展趋势，其典型应用是作战仿真推演。
世界各国均认识到仿真推演技术在军事领域的巨大作用。美国防部高级研究计划局（Defense AdvancedResearch Projects Agency, DARPA）机构于2007年启动的深绿计划（deep green，DG），旨在动态预测战场的变化趋势，为指挥决策提供支持，其核心技术是实时的态势仿真。该计划虽于2011年暂停，但其思路和方法为作战仿真推演技术的发展奠定了基础。从2016年AlphaGo战胜李世石，到2017年AlphaGo Zero再度刷新纪录，再到2019年AlphaStar在即时战略游戏《星际争霸2》中以10∶1战胜职业高手，其核心思路都是从基于仿真推演的实践出发，从中汲取经验或训练机器学习模型。美国陆军研究院在2021年尝试将星际争霸游戏环境SC2LE改造成作战推演软件，并在其中利用深度强化学习技术进行作战方案推演。英国国防科技实验室同样在2021年提出将深度强化学习应用于军事智能博弈仿真环境，并在美国军事学院举行了美国、英国、澳大利亚、加拿大与新西兰5个国家的兵棋智能博弈比赛。以上研究进展不仅证明了多智能体强化学习在作战仿真推演中重要的实用价值，也展示了虚拟空间对于仿真对抗训练的巨大优势与前景。而元宇宙作为与现实世界映射与交互的新型虚拟现实空间，对于促进仿真推演的发展具有重要作用。因此，本文从作战推演指挥决策的发展需求出发，依据元宇宙的定义及主要特性探讨元宇宙赋能作战推演领域的主要着力点；前瞻性分析元宇宙时代作战推演虚实融生的新形态，深度讨论作战推演元宇宙的架构以及关键技术；最后详细介绍作战推演元宇宙的应用优势，以及面向未来多域联合作战场景的应用展望。
1、未来战争作战决策发展需求
以深度强化学习技术为代表的人工智能技术群快速崛起，未来战争即将进入“秒杀”时代，智能化水平加强，作战空间向多维多域延伸、作战技术向智能化灵活运用发展、作战体系向协同联动转变，作战指挥决策人员越来越需要智能决策系统帮助其应对急剧增长的海量战场信息处理工作，辅助其进行作战筹划与控制。
基于仿真技术的作战推演在以往的研究中已经取得了很好的应用效果[12]，但面向多域联合作战体系、不断更新的作战武器以及未曾谋面的作战对象等内容时，对未来作战推演指挥决策提出了以下几个方面的要求：
1）全域多维、高保真的复杂战场空间与实体快速构建
联合作战的战场环境下，由于作战范围大、参与兵种多、使用装备类目广甚至未曾使用过的新武器，作战推演平台就必须保证能在实际作战过程中对战场环境、兵力部署、武器装备与作战任务等主要因素的高保真快速呈现，同时在面向不同需求时可以实现不同粒度等级和分辨率的切换调整，为指挥员创造身临其境的态势感知环境；考虑到未来战争的复杂性、多变性以及新作战力量的发展，需要实现便捷地作战实体编辑甚至想象创造，以满足未来智能战争的战法战术研究。
2）支持人机融合的智能决策与快速响应
战场无人化是未来作战的发展趋势，使得战场进程节奏急剧加快，对决策的快速性与准确性提出了更高要求。因此，要求作战推演平台可以建立各类指挥决策节点和多种作战实体的智能模型，并能随着新型机器学习技术的发展应用，进行自适应学习从而不断迭代优化满足多样化作战；此外，还可学习人的学习与推理、问题求解、判断决策过程，将人的认知决策能力融入到智能模型中，实现人机融合的智能决策，从而缩短战场指挥决策时间、提高决策质量。
3）支持作战方案的自推演与平行仿真评估
战场局势瞬息万变，根据实时的态势快速修正作战计划在实际作战过程中，因为战争变化趋势难以把握，指挥员较难对未来的行动方向准确评估。因此，作战推演平台不仅要满足预先学习的指挥流程、战法研究与方案推演等条件，还需要满足对实际作战过程中对作战方案进行自动推演，形成科学自主的智能决策与评估能力；同时可满足多个决策预案的平行自推演评估，依据决策分支点进行连续推演，将多个方案结果可视化呈现，从而引导指挥员及时做出相应的行动调整。
4）支持分布式仿真服务与柔性调整
作战推演平台应采取分布式仿真服务方式，以满足定制多种仿真应用环境、不同精度仿真模型、可实时调整外接系统的数量与种类、提供整个系统柔性化调整需求、不断提高仿真平台的运行效率。
5）满足智能人机协同交互
一方面可通过手势、语音等自然的交互方式，实现少量作战人员与多无人系统的协同交互，实现人机在战场态势感知、行动执行等方面的自然高效协作；另一方面可通过动作、表情甚至脑电等交互识别技术，实现无人系统快速准确理解指挥员或士兵的作战意图，从而提高作战效率。
2、元宇宙的主要特性及赋能作战推演的着力点
元宇宙（Metaverse）一词最早出现在1990年代的科幻小说《雪崩》中，被描述为一个脱胎于物理世界又与物理世界平行的虚拟时空，用户可以以数字化身的形式进行交互。“元宇宙”是Metaverse的中文释义，由Meta和Verse两个词根组成。Meta源自于希腊语，表示超越（Beyond）之意，Verse由Universe演化而来，意指宇宙或者世界，合起来就是“超越宇宙”的意思，即构建一个全新的宇宙世界，对现实宇宙世界进行平行仿真，人可以在其中工作、生活、学习、社交与娱乐等。
2.1元宇宙的主要特性
基于对元宇宙的相关特征分析，元宇宙的突出特性包括具身社交性、深度沉浸性、开放创作性和交互协作性。
2.1.1具身社交性
元宇宙是人类社会形态发展的新阶梯，基于硬件技术与内容生态的完善，人们开始追求超脱于物理世界层面，实现在虚拟空间中寻求社交场景的延展。因此，社交将成为元宇宙的“刚需”。以指挥员为例，每个指挥员都对应一个独立的“数字化身”（Avatar），仿佛在虚拟空间复刻出一个真实的自己，可以利用自己的元宇宙唯一身份进行全方位社交，而且能够在不同的作战场景中获得全景式的社交感知与具身的情感体验，而且其在元宇宙中的所有活动轨迹都将被记录成为数字财产。
2.1.2深度沉浸性
沉浸感是元宇宙与现实融合的基础，“具身的临场感”是元宇宙深度沉浸性的本质表现。在增强现实、数字孪生等技术的加持下，元宇宙能实现逼真于自然环境的高保真空间效果展示，突破了现实时空的限制，为用户带来视觉、听觉、触觉与嗅觉等感官体验的扩展。用户将感受到一种“共同的具身在场感”,以第一视角进行态势感知并与其他用户交流互动。
深度沉浸感强调了人们能够在元宇宙中获得真实感知与体验，但并不等于追求现实空间内存在的“绝对真实”。
2.1.3开放创作性
元宇宙技术为内容创作提供了文字、图片与音视频之外的全新载体，例如指挥员可以在元宇宙内实现作战场景实体的编辑、兵力配置的调整与智能会话等，实现艺术性、技术性和体验性的有机结合。同时，支持多个指挥员或参谋等用户的跨域作战筹划创作及相互交流，而且元宇宙可以为群体分布式协同创新以及创新成果的保护等提供支持。
元宇宙在基础设施、标准及协议的不断迭代演进的支撑下，可以实现现实环境与虚拟世界信息畅通无阻的传输，推进多平台融合，并呈现出工具化的发展方向。
2.1.4交互协作性
元宇宙实现了虚拟空间与现实世界的融合，用户将同时拥有虚拟空间中的超现实能力以及与现实世界的作用力，在与元宇宙交互过程中获得态势感知力、作战方案决策力与执行行动力的增强。在数字孪生、物联网与脑机接口等技术支持下，虚拟空间能够打破传统物理的局限，实现人类感知与交互的升维，借助VR等虚拟现实设备增强用户交互性。
交互协作性强调了现实空间与虚拟空间的融合互联，自然人、虚拟人和机器人的“三人合一”的人机融生能力扩展。虚拟人拓展了自然人在虚拟空间的能力，机器人拓展了自然人在现实空间的能力。
2.2 元宇宙赋能作战推演的着力点
1）元宇宙可以使虚拟空间的构建与访问安全统一。虚拟空间既可以是真实作战环境的孪生化，也可以由指挥员等用户使用AI自动生成或手工构建。现有的作战仿真系统或兵棋推演系统多为作战疆域及目的单一、想定类型固定，在Web3.0的架构下,元宇宙可以实现多种作战推演虚拟空间的实时接入与互联互通；元宇宙的终极形态是去中心化的，基于区块链等技术，元宇宙中的指挥员等用户数据或武器装备数据可以进行安全地交流与共享。
2）元宇宙使得跨时空的群体交互协作更加便捷。基于传感和脑机接口等技术实现虚拟环境与真实作战环境的有机融合，指挥员等用户通过虚拟化身的形式沉浸于虚拟空间，突破时空局限实现与场景、装备等的交互控制；解决传统模拟仿真系统中单人虚实交互的形式，实现作战推演元宇宙中多人、多虚拟人、多智能体面对面的实时交互，促进协同决策与作战。
3）元宇宙对于促进军事装备的创新创作具有重要意义[17]。可编辑和创造性是元宇宙的关键特性之一，指挥员等用户可以在元宇宙中便捷地进行多疆域作战场景甚至是太空、新型作战武器、作战想定与新型作战方式等功能内容的编辑与创造，激发创意、突破理论学习和仿真作战场景的认知局限；而且依靠安全保密体系可以进行共享与合作创作并使用，不断激发用户创新设计军事装备的兴趣。
3、基于元宇宙的作战推演架构
未来虚实融生的作战推演是元宇宙赋能指挥控制的主要呈现形态，本文认为“作战推演元宇宙”是以数字孪生、人工智能、区块链、多通道人机交互、虚拟现实等多种新技术为支撑，为满足真实态势感知、决策方案快速准确生成、沉浸式推演评估等指挥控制活动的需求，创建的平行于现实作战环境的智能博弈推演空间。要注意的是作战推演元宇宙是融合智能博弈推演空间和现实作战环境的虚拟现实空间。
如图1所示，作战推演元宇宙以现实作战环境为基础，利用元宇宙加持构建了多维立体呈现的态势认知、人机融合的智能决策、多感深度沉浸的推演评估和一人多终端快速执行反馈等指控关键功能模块，对实现作战场景虚实一体性、决策智能性、效果逼真性和深度沉浸感具有突出作用，最终形成虚实融生与跨界协作的作战指控模式。
图1作战推演元宇宙架构
Fig.1The architecture of combat deduction metaverse
3.1 智能博弈推演空间与现实作战环境关系
智能博弈推演空间是平行于且超越现实作战环境的虚拟活动空间，继承并且发展了现实作战环境的所有属性、行为和社会关系。
其中的态势认知、智能决策、推演评估和指挥控制关键功能模块的实现是建立在元宇宙具身社交性、深度沉浸性、开放创作性和交互协作性基础上的。智能博弈推演空间可以提供现实作战环境抑或超现实环境的几乎所有事物，其中，用户可以实现虚实环境的跨界活动，用户包括指挥员、参谋、士兵等多种角色。例如，指挥员（自然人）可以以数字化身（虚拟人）的形式置身于智能博弈推演空间，根据作战任务需求与态势变化进行实时的兵力部署与方案预演，实现高效筹划与快速决策。
3.2 关键功能模块
作战推演元宇宙作为元宇宙在指挥控制领域的垂直应用，通过态势认知、智能决策、推演评估和执行反馈4个功能模块的联接与反馈，能为指挥员等用户提供高度沉浸、自然交互的虚实融合作战推演环境，不断增强作战体验与思维认知。
3.2.1 多维空间立体呈现的态势认知模块
态势数据非结构化、多源异构、海量且价值密度低等特点，给局部和整体都极为复杂的战场环境中的态势认知和精准决策带来诸多挑战，从海量数据中快速提取目标信息、敌方意图、战场局势及未来变化趋势等态势认知要素，辅助指挥员高效准确地进行态势评估显得愈发重要。
智能博弈推演空间可打造高度逼真的海上、野外、太空等多疆域且满足信息域、认知域等多域作战维度的战场环境呈现，实现多域多维的“立体式”实时态势智能感知；利用认知计算和深度学习对作战实时态势数据进行综合分析与处理，实现战场变化趋势的快速准确理解和滚动预测；基于沉浸式扩展现实技术实现指挥员与态势要素可交互编辑的功能，实现全面、身临其境的态势认知保障。
3.2.2 人机融合的智能决策模块
作战场景复杂多变，如何因地制宜地快速生成符合当前态势的作战方案是面临的挑战之一。
智能博弈推演空间以“数据计算和模型算法”为核心，基于大数据高效调用实时对抗的士兵、装备、环境等数据，快速构建各类作战实体、作战要素和战法的AI模型，且具备自学习的优化能力以满足多样化作战场景；通过眼动、脑电等自然交互技术，充分挖掘并学习指挥决策专家的知识经验和决策规律等，将“人的能力”引入AI模型，实现人机融合的决策方案生成；面向未来战争的高度不确定性，通过将先验知识与深度强化学习融合等方法，以期解决在不完全信息对抗下的智能决策，实现小样本环境下的“举一反三”能力，从而满足现代化作战场景下的态势快速认知，有效决策的能力，为后续的决策方案推演与优化、指挥控制行动提供可靠的决策支持。
3.2.3 多感深度沉浸的推演评估模块
推演评估是对作战方案的预先实践、推演和评估的过程，也是在作战筹划中辅助决策进而夺取战场主动的关键环节，可为指挥员评估作战效果、验证是否可行、预测作战效果、发现并规避风险提供科学的依据和指导。
智能博弈推演空间利用混合现实等技术为指挥员提供身临其境的真实作战体验，有利于准确全面掌握、快速理解战场态势，为决策方案评估奠定基础；结合深度强化学习技术对作战方案进行实时自主推演，通过自适应作战任务分支自动生成多作战预案；通过虚拟空间与现实环境中的作战要素实时映射，实现虚实互动的作战方案推演，同时指挥员等用户可在关键节点进行作战方式和作战武器等的调整与创造，有利于作战方案的动态评估与优化。
3.2.4 一人多终端快速响应的执行反馈模块
面向无人化作战的需求，改变传统无人装备一对一远程控制模式，以眼动、手势、语音等多通道自然交互技术为基础，实现“一人多终端”的指挥控制，使指挥员能在高动态战场上以最简单自然的操作与无人系统配合完成作战任务；同时通过动作、表情甚至脑电等交互识别技术，实现无人系统快速准确理解指挥员或士兵的作战意图与决策行为，从而提高作战效率；通过虚拟空间和现实环境中作战实体的关联映射，构建作战士兵、装备、部队等的数字化化身，通过以虚制实和虚实互动，不断增强优化作战实体的决策能力和作战水平,保持决策行动的整体连续和稳定，提高作战单位打击质量。
3.2.5 数据基础
数据是上述功能模块实现的基础，是实际作战、演习训练和推演评估过程中的产物，主要有场景构建数据、实时作战数据以及交互过程中的用户特征和交互行为数据，其中蕴含着决定胜负的关键因素。通过机器学习等方法建立模型和算法，开展大量的训练学习，不断优化作战方法和策略，为未来作战提供全方位、智能化和高效快捷的决策指导。
元宇宙的可创造性支持用户对多疆域、多样化的作战场景进行自定义编辑，满足作战先进概念、新型作战武器的感官增强体验，突破理论学习和仿真作战场景的认知局限，从而丰富了作战数据；利用脑机接口等交互技术，实时监测指挥员及作战人员等个体的精神状态、认知能力、判决能力等多维度特征数据，以及行为偏好、决策偏好等实时交互数据，丰富了智能决策模型训练学习的样本数据，有利于全面反映并学习用户的决策能力与作战能力等。
3.3 自然人、虚拟人和机器人相互关系
人具有全面观察力、思维想象力、记忆理解力和实践创造力，这些特性表现在作战指挥决策中，则是深刻的感知判断能力、创造性指挥能力以及在应急情形下果断决策执行和纠正错误等能力[18]，因此作战推演元宇宙中应突出“人”的主导作用，实现人机融合的指挥决策。而面对高对抗的作战环境，指挥员、士兵等人员也存在记忆容量小、注意力易分散、行动能力持续时间短等不足，这里的“人”不仅仅局限于自然环境的自然生命，而是包括自然人、虚拟人和机器人在内的3种形态，三者共融共生、“三人合一”的状态增强了人的态势感知力、作战方案决策力和执行行动力。
如图2所示，自然人是存在于现实作战环境的实体，态势场景的感知分析、兵力调用实际效果、身体素质的培养等都需要在现实世界中实现。而自然人进入智能博弈推演空间中，以虚拟人的形象呈现为实时化身，可与自然人行为进行实时映射。例如指挥员真人与指挥员化身相互映射，指挥员为其化身进行能力提供，化身可以复刻真人的身体形态、拥有真人的人格情感和知识技能，而化身通过在元宇宙中更便捷的社交和态势场景体验，有助于真人的经验、知识等更新。
图2 自然人、虚拟人与机器人的关系
Fig. 2 The relationship of natural human, virtual human and robots
机器人同样存在于现实环境，是仿照自然人（例如作战士兵）真身制作而成，要有可控制运动的身体，又要具有学习、判断和处理等能力，这些能力由士兵化身（虚拟人）的行为数据赋予。机器人的行为数据可向自然人本体反馈，扩展和丰富自然人对现实作战的认知、记忆和经验等。自然人、虚拟人和机器人三者可以进行数据交流与选择性同步。
面向具体指挥控制任务，指挥员以实时化身进入智能博弈推演空间，将人的知识与“机”的智能决策相融合，形成人机融合的决策方案并通过推演评估不断优化，将最终的决策方案呈现给指挥员真人，用于指挥包括士兵机器人在内的作战实体，而作战效果可动态反馈给指挥员。
指挥员分身拓展了指挥员同时处理多决策任务的能力。面向多任务的需求，指挥员化身可以形成多个分身，不同的分身是基于人的感知、经验、知识等能力要素进行划分的。元宇宙对于自然人不同能力的多维呈现提供了支持，即分身是指挥员不同能力的可视化展现；根据不同任务需求，匹配到最优解决该任务的分身，使一个指挥员可以拥有多个分身，在同一时刻解决多个任务。
4、关键技术
元宇宙是多项数字技术的综合应用，不仅要实现单项技术的突破，而且要实现多项数字技术的应用突破，通过多技术的叠加兼容、交互融合驱动发展，因此，实现作战推演元宇宙的沉浸性、社交性、开放协作等整体性特征，至少需要具备以下5个关键技术的综合集成。
4.1高精度实时渲染引擎
高精度实时渲染是支撑未来虚实融生作战推演的核心技术，对硬件能力要求较高。传统的渲染技术在指控领域应用中多为离线渲染，而且存在着交互延迟、网络拥塞与未加密保护等问题。而面向实时作战推演的需求，需要实时渲染技术，满足高保真与极低延迟的虚拟作战仿真推演环境构建，通过推演决策探索出最优作战方案并直观展示给指挥人员，有效提高作战推演的真实感和沉浸感。
实时渲染对算力要求极高，因此，智能博弈推演空间需要建立边缘算力+终端算力模式，同时需要构建专门面向指挥部门的通信及IT基础设施服务。同时考虑到不同决策主体的场景信息感知需求，可以实现变粒度的信息呈现，既能满足自然人的态势感知真实感，又能有效避免智能体因决策信息过载而导致的决策速度过慢。
4.2 人工智能技术
在虚拟现实的作战推演过程中，智能决策是最关键的部分之一，以深度强化学习为主的人工智能技术将发挥出明显的优势。深度强化学习中的深度神经网络（深度学习）可以提取态势场景的深层特征，实现对态势场景的信息快速提取与准确理解；而强化学习可以利用信息与环境不断交互并获得反馈，通过自我博弈实现智能决策。智能博弈推演空间的建立，将更加利于深度强化学习进行训练，可以其解决试错成本过高以及难以在现实环境中推广的瓶颈问题。
面向日益复杂的态势场景，众多态势要素以及多元异构的数据使得准确感知态势环境十分困难，无法直接通过强化学习实现智能决策。深度学习具有强大的特征提取能力，能够感知态势场景的深层特征，准确理解态势要素的内在含义。因此，将现实作战环境的态势场景输入到智能博弈推演空间，利用深度学习技术将当前态势信息进行快速准确的特征提取与分类，得到敌我兵力与作战目标等要素；然后在推演环境中结合强化学习技术进行作战方案生成与武器装备效果验证等，将大大降低实际验证效率与成本。
4.3 多通道人机交互
多通道交互技术包括眼动跟踪、骨骼姿态检测、语音交互、脑电交互与手势交互等，是为指挥控制元宇宙用户提供沉浸式的虚拟现实体验阶梯。未来虚实融生的作战推演空间中的3种用户，要实现人+虚拟人的智能协同决策、人+机器人的协同作战，必然需要依靠多通道、多模态的人机交互技术。通过自然人机交互设备、穿戴式远程指挥决策、沉浸式的虚拟现实空间，创造身临其境的战场态势感知环境、实现跨域分布式协同作战模式，促进虚拟世界和现实世界的高效互动，达到“三人合一”的效果。
除此之外，通过引入多通道人机交互技术，采集并存储相关领域的指挥与参谋专家的实时交互行为数据，分析领域专家的决策行为和认知规律等，计算对不同区域、事件与任务的注意力分布与关注度，实现辅助智能决策。
4.4 区块链
区块链作为高效安全的数据管理模式，是未智能博弈推演空间数据的安全保障。
在数据存储方面，区块链去中心化和不可篡改的特性，可以有效解决所有推演数据集中于服务器所带来的安全隐患；此外，可实现推演数据的加密保护，有效保证推演数据的安全性。
对于实时的作战（推演）数据，需要保证执行反馈之后数据才可被修改，促进数据的有序传输；对于推演数据复盘，每个推演人员既可以是数据的请求者，也可以是数据的提供者。区块链用户可以创建数据块，方便访问自身创建的数据，这对于推演人员查看复盘结果具有积极意义。
数据分享方面，区块链透明开放的特性可满足推演数据安全共享的需求。作战推演空间的每个用户都是具有平等权限的节点，除各用户私有信息加密外，基于协商一致的规范和协议，数据对有权限用户公开，可自动安全地共享推演数据。
4.5扩展现实技术
扩展现实技术（extended reality，XR）包括VR、增强现实技术（augmented reality，AR）和混合现实（mixed reality，MR），为作战推演元宇宙的实现奠定了技术基础，这既是生成虚拟空间及对象的工具，也是用户进入元宇宙的人机接口，增强用户的沉浸感、交互性及想象力。简言之，通过XR设备识别并理解用户活动及其所在的物理环境，帮助其构建可靠和准确的虚拟现实环境。
在作战推演元宇宙中，用户可利用扩展现实技术建立自身在智能博弈推演空间中的“化身”，并且结合眼动追踪、人体姿态估计、脑机接口等自然交互设备，获得视觉、触觉甚至是脑神经等感官增强，获得超现实的深度沉浸感，使个体战力增强。需要注意的是，在实时作战推演中，扩展现实技术的应用需要解决掩体遮挡、运动模糊、干扰噪声和图像/视频极低延迟等相关问题。
5、作战推演元宇宙的应用与展望
5.1 作战推演元宇宙的应用优势
5.1.1 实战化的军事训练
实战化训练是走向未来战场、打赢未来战争的重要途径。通过元宇宙打造高度逼真的海上、野外甚至是太空等多域且可按需切换的战场环境，为作战士兵提供一种身临其境的战场体验；着眼未来战争规律及特点，从复杂、恶劣、变化多端的战场条件出发，构造逼真、沉浸感强的实战化训练环境，让士兵在酷似实战的多维空间中感受和体验未来战争的激烈和残酷性，不断锻炼体力、精神、意志，实现作战能力与战术的提高。
5.1.2 社交体验的军人教育
元宇宙可以让军人教育培训摆脱阶段性培训的特点，提供“便携的”学习机会。在元宇宙中可根据士兵的能力、学习地点与时间个性化定制高质量、碎片化的学习体验，通过多感官增强使士兵突破理论学习的认知局限，提升学习的便携性和可持续性；基于元宇宙的具身社交性，军人可以以“化身”形式携带个人的能力、历史战斗记录等信息，与其他军人之间进行沉浸式的交互学习体验，增强团队合作能力等。
5.1.3 武器装备研制与效果验证
利用元宇宙+作战推演原型系统检验新型武器装备的设计方案和技术性能等的合理性，加快研制周期，以形象化的效果呈现验证武器装备的战术性能及有效性；可在研制、训练、使用等不同阶段灵活编辑、构造、调试不同武器装备的三维形态、作战效能参数（包括射程、命中精度、毁伤效能等），以及激光、微波、电磁等新概念武器的高逼真使用效果体验，运用数字孪生技术精准模拟在多种使用场景下的作用评估，促进武器装备系统迭代加速化。
5.1.4 先进作战概念验证
作战推演元宇宙更为逼真高效的对作战先进概念进行演示验证，对于未来军事行动中从全维度的沉浸式方式对条令、训练、指挥人员素养、组织、装备和士兵体验来评估技术综合集成的影响；指挥员和士兵可以超越现有条件，基于元宇宙的开放创造性将想象中的概念、战斗操作、队形等进行真实呈现，在动态虚拟空间中进行战术训练。
5.1.5 指挥决策演示与虚实协同作战
在实际作战过程中，在算力允许的条件下实现毫秒级别的态势决策结果反馈，将多种决策方案、资源部署、规划路线等进行多维立体呈现和动态推演，辅助指挥员决策，这将是未来作战的决胜因素；通过虚拟空间和现实环境中作战实体的关联映射，构建作战士兵、装备、部队等的数字化化身，通过虚实互动和自学习，不断增强优化作战实体的决策能力和作战水平，形成虚实一体的高效作战部队与武器系统。
5.2 面向未来战争的作战推演元宇宙应用展望
未来多域和跨域作战，不仅包括陆、海、空、天等物理域，还包括情报战、信息战、电子对抗、网络攻防、舆论战等认知域和信息域，如何应用作战推演元宇宙打造沉浸式虚拟空间，增强多军兵种的跨域作战能力，呈现出多域融合、跨域攻防、人机融合、虚实协同的全新作战形态，具体过程如下：
5.2.1 深度沉浸的态势认知
深度沉浸的态势认知是基于作战推演元宇宙的智能认知模块和推演评估模块进行的具身态势感知、兵力配置以及作战效果验证等一系列指挥决策活动，突破现有作战推演仿真环境与空间的局限性，使指挥员等能够在作战推演元宇宙中获得真实的态势认知体验，而且可以在自由穿梭于智能博弈推演空间与现实作战环境之间的同时获得超现实的沉浸体验。
就具身态势感知而言，作战推演元宇宙可以打造逼真的多域作战场景，而且使指挥员有“具身的临场感”，即能够利用穿戴设备与脑机接口等以“化身”的形式置身于其中，与现实中的博弈实体、武器装备以及场景等进行实时流畅的互动与智能反馈，进行实时全方位的综合态势感知；利用协同编辑功能等对不同实体之间的相互关系与指示方向等实时态势情况进行标绘，并对多用户及异地远程用户共享，从而大幅提高态势理解效率，为用户提供一种面对面的交流研讨体验。
兵力配置是指利用元宇宙的功能编辑与群体创造功能，在推演评估模块实现多维度深度沉浸的兵力搭配设置，充分发挥元宇宙的。指挥员可以在元宇宙中持续操控装备、调整位置与修改参数；可进行战前预演、战中及时调整和战后总结，并对不同兵力搭配下的推演效果进行可视化与立体化测试，辅助实现兵力配置方案选择。
武器效果验证是指以作战推演元宇宙空间的高保真性、创造扩展性以及灵活操控性等功能为基础，根据实际的作战任务需求对配置的武器装备进行高保真的效果验证。武器验证结果能及时反馈、并动态调整参数，显著消解武器实际应用效果不显著、目标实现差异大等问题；高保真的武器效果验证实现了武器效果的虚实环境高度一致性和武器部署的高度迁移性。
5.2.2 虚实融合的协同决策与平行推演
虚实融生的协同决策方案生成是指挥员等用户基于元宇宙中现实与虚拟空间融合互联的特性，在现实作战环境和智能博弈推演空间中任意切换、作战方案构想与计划实时验证优化。按照脑机融合程度不同，作战推演元宇宙中虚实融生的协同决策方案生成可分为扩展现实体验、数字孪生呈现、人脑融合的脑机密切协同3个发展阶段。融合发展过程使现实作战环境与智能博弈推演空间的界限逐步模糊，逐步解决了两者融合受阻问题。
基于作战推演元宇宙的智能决策模块，针对不同的战场、作战方式及敌方，将虚拟战场、装备、指挥员和士兵等数字模型进行仿真对抗训练，通过虚实互动和自学习，不断优化决策模型；同时指挥员可作为数字化身随机切入智能博弈推演空间中优化作战计划与策略，尤其针对战略级等艺术性决策任务，将多参谋的观点进行自动抽取、相似性分析并融合集成到智能规划算法中，实现“人脑+AI”的协同决策。
在多感深度沉浸的推演评估模块，让指挥员根据当前态势进行虚实平行推演，将真实环境的人员、装备、场景等映射在虚拟空间中，利用深度强化学习技术实现与实际作战同步运行的自推演；并能实时预测未来战场态势，将高度沉浸的态势结果反馈给指挥员进行作战指挥决策，进而影响实际作战，实现虚实互动、以虚促实的平行推演模式。
5.2.3 跨域指挥控制与虚实协同作战
基于元宇宙的特性，尤其是其交互创作性，使跨越空间的指挥调度和深度协作的实现成为了可能，基于统一的信息传输标准与协议，实现指挥控制过程中多虚拟空间、多兵种之间的互动与协调，指挥员与多虚拟实体、多作战装备等终端跨域分布式联合指挥控制，满足“一人多任务”的作战指挥，为人机快速协作决策、高效流畅互动提供新的模式和途径。
跨域资源调度与共享：作战资源主要包括信息资源、兵力资源与装备资源等。基于元宇宙的具身社交性，将多参谋、多指挥员的异地交互决策信息调用与共享，实现融合多人智慧的知识创造与共享；在资源调度与共享过程中，利用区块链技术等保证涉密资源的保护与传输范围，满足资源的安全获取与传输；面向分布式、多模态及动态变化的兵力与装备资源调度需求，可充分利用元宇宙中物体可探索、工具可操控以及数据全生命周期监控等功能，实现跨空间资源的调度，还可预先验证调度资源的作战效果，发挥资源灵活机动的潜能。
虚实群体协同作战：从生理、心理、认知能力、判决能力和学习能力多维度构建虚拟指挥员、虚拟士兵等，从而构建虚实一体的作战部队；指挥员实体能够与智能博弈推演空间中的虚拟人进行行为映射，而且可直接与虚拟空间中的士兵虚拟人、虚拟作战武器进行交互，实现指挥员对现实作战环境中的士兵实体、士兵机器人、作战武器等的远程指挥调度，促成跨越虚实空间的协同指挥控制，大幅提高多任务与多对象的指挥控制能力；尤其针对网络战、信息战等，可在虚拟空间实施有针对性的舆论、网络攻击等欺骗干扰，控制社会基础设施，影响作战进程，塑造已方有利的局势来促成现实物理空间作战优势，实现“以虚制胜”的作战模式。
6、关键技术
面对初露端倪的智能化战争，立足适应多变的战场环境及复杂的多任务需求，预先学习、推演多类型智能作战单元在作战全程的多种情况，探索智能化战争的制胜机理，建设面向未来战争的智能作战推演平台是辅助作战筹划与决策的一种有效方法。而沉浸感强、虚实融合与协作性强的元宇宙给作战推演的发展得来更多新可能，应该密切关注元宇宙相关技术的发展，积极开展指挥控制基本理论与应用方面的探索，推进作战推演空间关键功能模块的完善与实战应用。此外，虚实融生的作战推演空间不仅可以为军事作战提供系统保障，还可被广泛应用于组织抢险救灾、突发事件应急救援与警务执法等行动模拟演练和指挥决策领域。
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