智能作战仿真训练技术虽然取得了显著进展,但在实际应用中仍面临诸多技术瓶颈和挑战。同时,新兴技术的快速发展和军事需求的不断变化,也推动着该领域向新的方向发展。深入分析这些挑战和趋势,对于把握智能作战仿真训练的未来发展路径具有重要意义。

一、当前面临的主要技术挑战

行为真实性与决策智能的平衡是智能作战仿真系统面临的核心挑战之一。虽然基于深度强化学习的AI行为模型已经展现出强大的决策能力,但如何确保虚拟兵力的行为既足够智能又符合军事常识和条令要求,仍然是一个有待解决的问题。Prime Intellect团队在分布式强化学习训练中发现,“当模型规模达到320亿参数时,训练过程中会出现各种不稳定现象,比如梯度爆炸、熵值波动等”[4]。类似的问题在军事仿真领域同样存在,特别是当需要模拟具有不同战术风格和文化背景的对手时,AI行为模型的可控性可解释性成为关键考量[4][9]。当前的解决方案通常结合规则基和学习基方法,但如何实现两者的无缝融合仍需要进一步研究。

大规模分布式仿真的技术复杂度构成了另一重大挑战。某项目要求协同交战级作战仿真系统 “支持同时显示实体节点数量不少于50个”、“数据交互延迟不大于20毫秒”[11],这些指标在实际系统实现中面临诸多困难。随着仿真规模的扩大,网络延迟、数据一致性和负载均衡等问题会急剧增加。传统的分布式仿真技术如HLA/RTI在超大规模场景下往往表现出性能瓶颈[8]。Prime Intellect团队开发的SHARDCAST系统提供了一种可能的解决方案,该系统“负责将更新后的模型参数高效地分发给全球的参与节点”,“就像一个智能的快递网络,能够根据每个地区的网络条件和负载情况,选择最优的传输路径和速度”[4]。然而,将这种技术应用于军事仿真领域,还需要解决信息安全抗干扰等特殊需求[8] [11]

多模态人机交互的自然度和有效性也是当前的技术瓶颈。现代智能作战仿真系统需要支持语音、手势、眼动等多种交互方式,以实现高效的人机协作。VR军事训练系统虽然能够提供“高度逼真的战场环境”,但在自然交互方面仍存在明显差距[6]。特别是在压力环境下,如何确保交互系统的鲁棒性实时性,避免增加参训人员的认知负荷,是亟待解决的问题[6]。触觉反馈的精确度和同步性同样面临挑战,现有技术难以完全模拟真实武器装备的操作感受和战场环境的物理反馈。这些限制在一定程度上影响了训练效果的迁移性,特别是对于需要精细操作技能的专业训练。

验证与评估方法的科学性和全面性同样面临挑战。随着智能作战仿真系统的复杂度提升,如何客观评估系统的有效性和训练效果变得越来越困难。传统的评估方法主要依赖专家主观评价和简单统计数据,难以全面反映系统的训练价值和潜在缺陷[6]。特别是对于指挥决策等高阶认知技能的评估,缺乏公认的量化指标评估框架[7]。某项目虽然要求评估评价系统“对新追加仿真数据进行落地,对完善的数据进行导入、对任务仿真数据评估及评价处理”[11],但具体采用何种评估模型和方法并未详细说明。建立科学、系统、可操作的智能作战仿真训练评估体系,是当前研究的重要方向。

二、关键技术发展趋势

分布式强化学习与群体智能的结合代表了智能作战仿真训练的重要发展方向。Prime Intellect团队的突破性研究展示了“全球首次实现320亿参数AI模型的全球分布式强化学习训练”[4],这种技术路线有望解决大规模作战仿真中的智能行为建模问题。特别是其PRIME-RL框架“允许每台计算机独立工作,不需要等待其他计算机完成任务”[4],这种异步训练机制非常适合军事仿真中异构实体并行训练的需求。未来,结合群体智能原理,可以构建具备自组织涌现行为特性的虚拟兵力群体,更好地模拟真实战场上的复杂互动[2] [4]。这种技术将特别适用于无人机集群作战仿真等新兴领域,支持成百上千个智能实体在同一虚拟环境中的协同或对抗训练[2]

数字孪生与混合现实的融合将提升智能作战仿真训练的真实感和实用性。数字孪生技术能够创建物理实体的高保真数字副本,结合5G和物联网技术实现虚实之间的实时数据交换[6]。某国产军事仿真平台已经展现出“空天地一体化建模和零代码开发优势,能够快速复现战场环境”[3]。未来,将数字孪生与混合现实技术结合,可以在真实训练场地中叠加虚拟目标和环境要素,创造更为丰富和灵活的混合训练环境[6]。这种技术路线既能保留实装训练的真实物理交互,又能突破场地限制模拟各种战场条件,有望成为连接纯虚拟仿真和实兵演习的桥梁。特别是对于装备操作和维护训练,数字孪生技术能够提供前所未有的细节和准确性。

认知建模与心理仿真将拓展智能作战仿真训练的内涵和深度。传统的仿真系统主要关注外部行为和物理过程的模拟,而对参训人员的认知过程和心理状态关注不足。未来的智能作战仿真系统将更加注重对人类认知机制的建模和仿真,包括感知、注意、记忆、决策等心理过程[6][7]。这种深度建模不仅能够提升虚拟兵力的行为真实性,还能支持对参训人员认知状态和决策过程的实时评估和反馈。某VR系统已经能够进行“战场心理适应性训练”[6],未来的系统将进一步结合生理信号监测和认知状态识别技术,实现更为精准的心理状态评估和适应性训练。这对于培养军人在高压战场环境下的心理韧性和决策能力具有重要意义。

云边协同与弹性计算架构将优化智能作战仿真训练的资源利用效率。传统的集中式仿真架构难以灵活应对不同规模的训练需求,而完全分布式的方案又面临管理和协调的复杂性。云边协同架构通过将核心仿真逻辑部署在云端,而将实时性要求高的计算任务下放到边缘节点,可以实现资源弹性分配负载动态平衡[8] [11]。“自适应性DDS中间件”[11],反映了对这种弹性架构的需求。未来,结合5G/6G网络和AI调度算法,智能作战仿真系统将能够根据训练规模和实时需求,自动优化计算资源的分配和任务调度,在保证训练质量的同时最大化资源利用率。这种技术路线特别适合多单位联合训练和远征部队的远程训练支持。

表2:智能作战仿真训练关键技术挑战与解决方案

三、应用模式创新趋势

个性化自适应训练将成为智能作战仿真系统的重要特征。传统的军事训练往往采用“一刀切”的模式,难以充分考虑个体差异和学习特点。未来的智能作战仿真系统将能够基于参训人员的表现数据,自动调整训练难度和内容,提供定制化的训练体验[6]。特别是结合认知建模和学习分析技术,系统可以识别每位参训人员的强项和弱项,针对性地设计训练方案,优化学习曲线。VR系统已经能够“通过数据的追踪和分析,评估军人的训练表现,找出不足之处,并进行针对性的训练”[6],未来的系统将进一步提升这种个性化能力,实现训练内容和节奏的实时动态调整。这种训练模式有望显著提高训练效率和效果,特别是在技能习得的关键期。

虚实结合的混合训练将拓展智能作战仿真训练的应用场景。纯粹的虚拟训练虽然具有安全和经济的优势,但在某些技能迁移方面存在局限;而完全的实装训练则成本高昂且灵活性有限。未来的发展趋势是将两者有机结合,创造无缝衔接的训练体验[6][8]。例如,在实装训练中叠加虚拟目标和态势信息,或者在虚拟训练中引入真实装备的操控界面。中等保真度空战模拟器已经部分体现了这一理念,其“战斗机模拟座舱系统”包含“仿真座椅、主动式驾驶杆、脚蹬、双发油门”等高度仿真的硬件设备[8]。未来的混合训练系统将进一步打破虚实界限,支持训练场景和内容的灵活配置,满足不同阶段和目标的训练需求。

智能陪练与战术开发将扩展智能作战仿真系统的功能边界。传统的仿真系统主要作为被动训练平台,而未来的系统将具备更主动的智能辅助功能[4][9]。基于强大AI的虚拟陪练员可以观察和分析参训人员的表现,提供实时建议和指导;战术开发辅助功能则可以帮助指挥员快速生成和评估多种战术方案。Prime Intellect团队开发的INTELLECT-2模型已经展现出根据用户需求调整思考时间的能力——“你可以告诉它’请用2000个词来思考这个问题’或’请用6000个词深度分析’,它会相应地调整自己的推理过程”[4]。类似的技术应用于军事仿真领域,可以支持不同细致程度的战术分析和决策辅助。这种功能将使得智能作战仿真系统不仅是训练工具,更是作战研究和战术创新的平台。

终身学习与知识管理将成为智能作战仿真系统的重要延伸功能。军事专业知识和技能需要持续更新和巩固,而传统的训练系统往往缺乏对长期学习过程的跟踪和支持。未来的智能作战仿真系统将整合知识管理功能,记录每位军人的完整训练历史,识别技能衰减和知识更新需求,提供持续的学习支持[6][9]。特别是结合增强现实技术,系统可以在实装操作或日常工作中提供即时的提示和指导,实现“训练-实践-再训练”的良性循环。这种终身学习支持系统将有效解决技能保持和知识更新的挑战,特别是在技术快速发展和装备频繁更新的背景下。

智能作战仿真训练技术正处于快速发展期,虽然面临行为真实性、大规模分布、多模态交互等多方面挑战,但分布式强化学习、数字孪生、认知建模等新兴技术为解决这些问题提供了可能路径。应用模式上,个性化训练、虚实结合、智能陪练等创新方向正在拓展系统的功能和价值。未来,智能作战仿真训练将更加注重人机协同和认知增强,从单纯技能训练向综合能力培养转变,最终实现与真实作战环境的无缝衔接和训练效果的最大化迁移。

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仿真探索 | 智能作战仿真训练:挑战与趋势

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复杂系统仿真

“复杂系统仿真”是中国仿真学会装备运用实验与训练仿真专委会的公众号。该专委会面向作战实验与训练仿真中的理论、方法与技术问题研究,搭建作战实验与训练仿真领域的交流平台,促进仿真应用于战法创新研究、指挥辅助决策、各层次军事训练、装备发展与运用研究、装备作战试验与体系效能评估等方面,开展学术交流及产学研用一体化服务,期望为我国军事仿真技术的进步作出贡献。


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