VR技术在民航训练领域中的应用与定位
虚拟现实在民航训练领域中的应用与定位
（映维网 2020年03月13日）随着虚拟现实技术的不断发展，特别是2016年以来头盔式虚拟现实设备的普及，VR技术已经走出实验室，在游戏、教育和训练领域得到大量应用。特别是虚拟现实技术具有的高逼真度、低成本和高安全性的特点，受到训练领域广泛欢迎。航空训练领域本身是虚拟现实技术的发源地之一，从大型动态D级飞行模拟器、CAVE式交互系统到低端的FTD、IPT都有实际应用，现阶段以头盔和手柄为主要交互方式的VR系统也开始逐渐运用在飞行员、乘务员和机务人员的训练中。（下文提到的VR技术特指以头盔为显示载体的虚拟现实技术）
本嘉宾稿作者为李洪鹏（微信：martinelee）
李洪鹏是北京弘宇飞拓科技有限公司、大眼XR实验室创始人之一，北航飞行器设计专业博士（后辍学创业）。在空军航空大学从事飞行员、机务教学16年。现从事航空航天VR/AR开发工作，带领团队为国产大飞机、国产新型航空发动机、多项重大航天项目提供VR/AR技术支持。
但是现实是受到成本、合规以及技术本身的缺陷等一系列问题的影响，VR技术在航空训练领域的应用效果并不十分理想。我们认为主要原因是大部分人只看到了VR技术的优势一面，忽略它存在的一些限制，很多应用超出了VR技术的适用边界，造成了实际应用过程中人们对它产生了负面的评价。我作为一个有过航空训练领域专业背景的VR/AR从业者，准备从分析VR技术的优势和限制入手，划清VR技术的适用边界，结合VR/AR行业开发经验谈谈虚拟现实在民航训练领域中的应用与定位。
1. VR技术用于训练领域的理论依据
1.1. 训练的定义
训练一般是指有计划有步骤地通过学习和辅导掌握某种技能。有意识地使受训者发生生理反应，从而改变受训者素质、能力的活动。其中有两个要点，一是目的是让受训者获取某种技能，而不是知识，这就是训练和理论教育的区别；二是它是通过使受训者发生生理反应，改变受训者的素质和能力，也就是说它主要是通过让受训者不断的受到外界刺激，进行反馈操作，最终生成本能的生理反馈。这种生理反馈和对操作的认知一起组成了受训者的技能。比如羽毛球运动员训练，就是让运动员反复地接打来球，对来球形成固定的大脑反馈和肌肉记忆，从而逐渐的形成高水平的羽毛球技战术能力。再比如航空机务人员训练，通过不断的重复某个特殊流程操作，把某些操作技巧固化在生理反馈中，把对该流程的理论理解、现象判断和操作程序强化在大脑中，形成稳定可靠的操作技能。
1.2. 技能构成
训练工作的最终目的就是要形成某种特定的技能。每种复杂的技能都有两部分组成：动作技能和认知能力。比如飞行员驾驶技能，同时需要上述两种能力的综合，第一步大脑认知形成对飞机和环境的态势感知，再由知识和经验对下一步的操作进行判断，第二步由手脚完成大脑的操作指令。这两种能力都需要大量反复操作才能完成，训练工作就是这种重复过程。
1.3. 技能形成关键
技能形成的关键就是在训练行为的辅助下，形成较好的技能迁移，技能迁移是心理学中的一个概念，在训练领域就是指在训练环境中形成的技能水平，是否在真实操作中能够有效的复现，成为真正的操作技能。比如，通过背记训练手册学习了飞行驾驶技能，直接上飞机进行驾驶就非常难，因为书本上的知识只是抽象概念，无法形成很好的大脑反馈和肌肉记忆，可以认为通过背记看书的训练行为，技能迁移度就很差，无法形成有效的技能迁移。而通过看驾驶视频、飞行教员手把手演示进行学习后，直接上飞机驾驶就有一定可能性，就是说飞行教员亲手指导这种训练行为的技能迁移度相对较高，相对容易形成驾驶技能。而进行飞行模拟器这种手段训练后，就几乎可以无缝的进行飞行驾驶工作了。也就是说飞行模拟器训练这种训练手段的技能迁移度非常的高，能高效的形成飞行驾驶技能。
从上面的案例可以看出飞行模拟器训练之所以比背记书本高效得多，就是因为从该训练过程形成的训练技能可以非常有效的迁移到真正的飞机驾驶活动中去。而飞行模拟器之所以技能迁移度高主要是三个原因，一是场景逼真，反馈刺激非常接近真实飞机驾驶过程。飞行模拟器是按照真实飞机1:1比例进行构建，飞机驾驶舱内的设施和真飞机完全相同，窗外的视景也通过计算机视觉手段对真实飞行场景进行模拟。二是程序准确，飞行模拟器的控制逻辑完全按照真实飞机设计，在训练某个操作项目时所进行的每一步都与真实驾驶操作保持完全一致。三是反馈真实，受训者在每一次的操作过程中所接收到的物理和信息反馈都是与真实驾驶飞机的操作反馈完全相同，无论操作是否正确，受训者都能获取正向和负向的认知刺激，这对于最终形成知识和技能的记忆都至关重要。通过这种反复训练出来的飞行员所形成的技能所包含的知识结构、大脑反馈和肌肉记忆就与真实驾驶操作的非常接近了，到真实操作飞机的时候就能够很好的实现迁移。
D级FFS（Full Flight Simulator，全动态飞行模拟器），内部与真实飞机驾驶舱完全一致，并拥有相同的操作逻辑，是飞行员训练过程中最重要手段之一
1.4. 优秀训练手段的两大要素
因此从上面分析我们可以认为，一个好的训练手段应该同时具备两个要素：一是训练场景（包括环境和所用工具）和操作程序能够完美的还原真实工作场景和过程。二是能够以交互的形式有效的形成操作反馈，通过训练者不断的循环操作，以肌肉记忆和操作认知的方式将技能固化在学习者身体中。一种训练手段同时拥有了以上两要素就会大大提高技能迁移水平，加速技能的形成，从而获得最佳的训练效果
2. 现阶段民航训练手段的一些短板和不足
本文所关注的民航训练工作类型主要包括飞行员初始阶段的飞行驾驶训练和复训、机务人员的维修技能训练和乘务人员的乘务技能训练。在这些领域里训练手段存在着一些短板和不足：
2.1. 手段相对落后
现阶段民航领域还是以传统训练手段为主，在建立理论认知阶段还是主要依靠纸质教材、视频动画、PPT、CBT媒介，这些训练工具绝大部分还是以单向输入为主，不能够较好的模拟真实训练环境、缺乏互动，学习过程主要依靠学生的理解和记忆。后期的培训工具逐步引入了一些交互功能，但受限于开发工具和终端平台的功能限制无法生成有效的大脑反馈和肌肉记忆，技能迁移率低。
以平板电脑为载体的CBT软件界面
2.2. 训练装备成本偏高
进入实操训练阶段，无论是飞行员使用的FTD/IPT、机务人员使用的维修训练设备、还是乘务人员使用的客舱训练模拟机设备等装备都比较昂贵，更不用说动辄上亿元的全动飞行模拟器，加上维护设备所需要的维护、场地和运营费用往往导致使用成本居高不下。
2.3. 训练沉浸感不足
除了前面提到的全动飞行模拟机是完全构建了驾驶舱内部设备和外部环境的综合训练场景以外，目前其他所有阶段的训练工具都只是提供了部分、或者压根儿就没有场景的模拟。这使得训练的效果大打折扣，受训者在仅能接收到部分外界刺激的条件下所形成的反馈，在某种意义上可能会形成错误的认知与技能。这就好比初学开车的驾驶员可以在笔直公路上飞驰，但一旦进入环境复杂的城市道路就状况百出是一样的道理。飞行训练的最终目的是培养飞行员在面临各种复杂的内外部环境之下，依然能够安全地处置各种突发状况，由此可见训练环境的模拟对训练效果的重要意义。
2.4. 培训效率低
主要有两方面的因素造成了民航训练效率瓶颈，一是训练手段相对落后，完成训练科目所需训练周期相对较长。二是由于训练装备使用成本高，导致训练装备数量有限，很难满足所有学员同时使用需求。比如机务人员在进行飞机维修训练时，由于可用于训练的训练用机数量有限，只能轮换进行训练，降低了训练效率。
2.5. 特情、故障等存在安全隐患类项目难以有效实施培训
安全是民航业的底线，所有操作都必须在安全的前提下进行，训练工作也不例外。但是有些特殊的训练科目会存在一定的安全隐患，比如飞行员特情处置具有高风险性，处置不当会威胁航空器安全和飞行员生命；机务排除故障训练如果处置不当会对运行的设备造成损害；乘务员紧急撤离训练也容易造成人员受伤等问题。这些存在安全隐患的科目只能在模拟器或者模拟装备中进行，而由于模拟器使用成本高昂，这些涉及航空器安全的科目往往会得不到充分的训练，会对民航的日常运行造成一定的威胁。
3. VR技术的特点及优势
前面文中提到，一个优秀的训练工具必须同时具备完美还原真实训练环境和程序，以及以交互的形式有效的形成操作反馈两个特点。VR技术的高逼真度、高沉浸感能够很好的还原训练场景；VR设备的良好互动体验可以让训练者方便快捷的与训练对象进行交互，有效的形成操作反馈。因此VR工具就具备了成为优秀训练工具的基本条件。此外VR技术还有一些我们平时容易忽视的特性：
VR飞机发动机维修训练应用可以让受训者在完全虚拟的环境下展开互动训练
3.1. 成本相对较低、
实际上以现有开发流程，开发一款高水准的VR训练软件成本并不低，低成本是指它具有边际成本的属性，该属性是任何IT产品共有的属性，即首件产品价格昂贵，但是一旦进行大规模复制应用，其边际成本接近于零，类似的案例还有CPU芯片、操作系统、软件等。即使算上系统维护和服务费用VR系统一旦大规模推广应用，其成本也会被摊薄的很低。
此外低成本还是与大型模拟器、CAVE以及实装训练器材相比较而言。在很多行业应用中甚至会有好几个数量级的差异，比如核电站的VR操作训练，飞机VR飞行模拟训练等等。
核电站模拟训练装置
3.2. 安全无风险
一些行业的训练过程往往会存在一些安全风险，比如飞行特情处置、消防逃生演练、危险品处置等等，这些训练一旦处置不当会造成财产损失甚至人身伤害，比如消防逃生演练需要大量人员参与，其中任何一个参与者操作不当都有可能造成人身伤害，往往难以实施。VR技术能够让训练在全虚拟的环境中进行，不仅受训者处置错误不会造成任何损失，还能够再现因操作失误造成的飞机失事、危险品爆炸等灾难场面给受训者予以警示。
3.3. 打破空间、时间的限制
利用虚拟现实技术，可以建立起任何尺度的视角，彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，受训者还可以进入训练对象的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在浓缩成很短的时间内呈现给使用者。这项优势可以让受训者在训练的同时，充分了解操作对象的内部结构、工作过程以及原理，在形成操作反馈的同时加深对操作原理的理解，这是别的技术手段很难达到的。
VR宇宙探索软件可以让体验者拥有现实世界无法实现的视角
4. 现阶段VR技术存在的缺陷
VR技术有着很多其它技术无法比拟的优势，受到社会的普遍认可，但是要将这项技术在工程实践中实施，我们不能只看它优秀的一面，还应该清醒的认识到它的短板，这样才能明白它的适用边界在哪里，避应用中的风险。我们总结了8个与民航训练领域相关的VR技术缺陷，逐一进行分析，还有诸如FOV问题、自我认知问题等与民航训练应用相关性不强就不逐一列出。
4.1. 合规问题
民航业高度重视法规问题，所有行为必须符合民航法规和制度。训练工作也不例外。民航法规中对各类参与运营人员的能力要求、培训内容、过程、时长等都有详尽的法律规定，所有训练活动都必须在法律规则框架内运行。目前局方对理论训练阶段采用何种培训手段来开展并没有明确的要求，规章中只是列明了需要完成的内容。除了全动模拟机的使用和时数有明确的要求，包括是否使用FTD或者IPT等设备，都完全取决于营运人自己对训练大纲的设计。所以说在理论训练阶段对新技术的运行还是遵循“规章不禁止则是允许”的原则。但如果一旦新技术的一些缺陷，比如说对视力的潜在影响逐渐暴露，局方就会干预。所以由于VR技术进入商业应用时间不长，人们对其特性并未完全掌握，在使用时应非常的谨慎。
4.2. 开发成本偏高
开发成本偏高与前面提的成本相对较低并不冲突，前面提到的成本低是因为能够大规模应用摊博成本，而很多民航机构的应用只在本单位范围内，应用群体有限，核算下来开发成本整体上偏高。现有的VR应用开发流程类似于游戏开发，流程长参与者多、对开发者技能水平要求高，且行业中还未出现简单易学能够大面积推广的套装式开发工具。这些因素综合起来造成一款优秀的VR训练应用开发成本往往居高不下，比纸质书籍、视频、动画等传统培训手段成本高出不少。而航企大多对成本控制都非常严格，如果一款训练软件的开发成本太高，其应用就会受到很大影响。
4.3. 设备舒适性有待改进
虽然经过几年的迭代和改进，现在的VR设备佩戴起来已经比最初的VR设备舒适很多，但是还在一定程度上存在舒适性问题，包括头盔重量偏大、受连线影响身体和头部移动受限、长期佩戴不舒适等等。这些舒适性问题会对儿童、有颈椎问题的用户等特殊使用群体造成影像，也会导致VR技术在需要大范围灵活移动、需要长时间不间断进行的训练中应用受到影响。飞行员、机务或者乘务人员的一般训练科目都会持续比较长的时间，模拟机训练的甚至会达到4个小时（加上课后讲评甚至会达到5.5个小时），如果无法保证长期佩戴的舒适性，VR技术在这些领域应用就会受到限制。不过随着VR技术的不断演进舒适性的问题会很快得到较好的解决，不久的未来VR设备会做到很好的性能和舒适性的统一。
华为超短焦VR眼镜是解决舒适性问问题的一个代表性案例
4.4. 力反馈缺陷
在一般的游戏或者商业VR应用中，人们很少用到力反馈，而在训练领域应用中力反馈占有非常重要的角色，但不幸的是，力反馈是现今VR系统中的最大的短板。从工效学角度上看VR设备就是一款带有输入输出功能的交互设备，它有效的解决了视觉输出，但是它无法有效实现力反馈输出，无法形成完整的工效学闭环。在民航领域的操作中会广泛的使用力反馈作为信息输入，比如飞行员操纵飞机时，不仅要通过视觉获取机外环境和仪表参数信息来判断飞机的状态，还要通过驾驶杆的反馈力（尤其是波音系列飞机）来感知飞机状态以及修正操作动作偏差、通过按键和旋钮的形状差异带来的触觉差异实现盲操和防差错。与飞行员类似机务人员也有很多需要力反馈辅助操作的，比如通过振动来判断设备工作状态、打保险时通过工具上细微的力反馈来判断施力角度和力度等等。
飞机驾驶舱很多旋钮通过形状差异进行防差错设计，需要飞行员通过训练形成触觉记忆
要进行上面提到的这些技能的训练，就需要力反馈设备的辅助，而现阶段VR装备的力反馈性能非常有限，大部分手柄设备只能产生振动来模拟触碰。Dexmo是现阶段比较先进的额力反馈手套能够较好的模拟抓握感，也能输出一定的按压和敲击反馈。但是力反馈仅限于手部，也无法模拟触觉反馈。因此现阶段VR系统仍然无法很好的进行一些需要力反馈的训练。由于力反馈系统会涉及到复杂的控制、材料、机电专业的问题，短期内很难有较大进展，在可预见的未来力反馈短板仍然是影响VR技术在训练领域应用的重要因素。
4.5. 纱窗效应
当前VR设备的显示像素密度还普遍偏低，影像进入人眼的像素密度未达到视觉分辨率极限，人们可以看清显示原件上的晶格，造成了所谓的晶格效应或者叫纱窗效应。
纱窗效应除了会造成使用者观看上的不适，还会对很多行业应用带来一些问题，在很多民航训练场景中如果使用VR设备进行训练，有可能会因为纱窗效应无法看清目标，比如在飞机座舱如果离针式仪表稍微远些，表针的宽度就会降到一个像素以下，人们就无法看清表针，类似的情况还有很多，机务和乘务人员也会因为纱窗效应看不清屏幕或者标签上的字符，必须凑近才可以，这不仅让训练操作变得别扭，与受训者日常的操作习惯是不符的。
纱窗效应不仅与VR显示单元的像素密度有较大关系，还与光学机构设计有关，这些领域的迭代速度很快，相信不久的将来纱窗效应就能得到很好的解决。
4.6. 输入方式灵活度和精度有限
现在VR系统常见的输入方式是手柄，少数厂商如Oculus已经较好的解决了手势追踪问题。手柄方式现在主要问题是灵活度不足，虽然Quest等VR装置的手柄能部分模拟人手的动作，实现抓握、指向、按压等基本动作，但对于复杂的手部操作就无能为力了。而手势追踪技术现阶段能够实现的精度不足，并且在没有力反馈辅助的情况下， “空对空”的操作精度更加有限。
在民航训练领域有很多需要精细操作的训练，比如在驾驶舱控制面板上旋钮和电门密集度非常高，无论手柄还是手势操作都无法实现快速而准确的定位和操作。机务训练领域有一些细小零部件的拆装，需要细微的动作和高精度的操控，现有VR输入设备也无法实现。
波音737飞机顶部控制面板集旋钮和电门非常密集
4.7. 眩晕
眩晕在医学上叫晕动症，是一种普遍的生理现象，不仅发生在使用VR设备的时候，晕车、晕船也是晕动症。一般认为晕动症是因为人类视觉系统和前庭系统的感知冲突造成的，沉浸的VR场景通过欺骗人类的视觉系统让人产生了运动的感觉，而前庭系统却无法感知到这种运动，两者发生了冲突，导致了晕动症。VR从原理上无法完全避免晕动症的产生，只能尽可能的降低它的发生概率，一般会从硬件和软件上同时进行改进，比如降低延迟、改进内容的制作方法等等，从实践来看现在的VR设备和内容产生的眩晕已经比VR设备刚推出的几年有了很大的改善。
从我们在航空领域的VR开发实践来看，眩晕的产生一般认为是没有规律的，和身体状况、飞行经验没有直接关系。个别些经验丰富，身体强壮的飞行员正确使用VR设备时也会产生眩晕，而一些身体瘦弱不经常运动的人却能够承受高运动强度的VR内容。这就给VR应用在行业推广带来麻烦，因为无法预测哪些使用群体和个体会产生眩晕，无法使用VR设备。如果一种VR训练应用不能普及到每一个人，有个别人因为眩晕无法使用的话，一般来说这种应用就无法真正在行业中有效推广。
4.8. 视力损伤
现在还没有明确的医学证据证明VR设备的使用会带来明显的视力损伤，同时也没有足够的证据证实使用VR设备不会造成视力问题。但是现代社会电子产品对青少年视力造成的伤害已经成为比较严重的社会问题，对这个问题的担忧往往会传导到在VR设备的使用上。我们在参与飞行学员的训练项目时，经常会被问到是否会导致飞行学员视力损伤，我们也没有足够的证据证明它的安全性，这就导致在涉及飞行员相关的训练时，VR的应用就非常谨慎，甚至对导致项目失败。
5. VR技术在民航训练领域中的应用定位
我们认为所有技术的成长和发展都会遵循丛林法则。在丛林里有复杂的生态多样性，多种生物共存形成一个复杂的生态系统，这些生物既竞争又合作，每种生物都有独特的优势和地位，没有哪种生物具有全面的生存优势，独享整个空间。狮子即使再强大，也不可能在草原上只有狮子一种动物，羚羊和昆虫都因为独特的优势生存下来。而每种生物也有自己最适合的生存空间范围，雨林里大猩猩在树上称霸，但是如果掉到河里也只能成为鳄鱼的美餐。
VR设备和PC、电视、平板电脑、手机等设备一起共同组成了交互设备的生态圈。有观点认为VR/AR将来会替代掉手机、平板电脑，我们不这么认为，VR设备和手机都拥有不同的优势，会长期共存，不可能完全互相替代，两种设备都会在它适用范围内充分发挥它的效能。在民航训练领域也一样，VR技术只有在其适用范围内进行应用才能充分发挥其效能，获得好的训练效果。我们从飞行员、机务人员和乘务人员的训练三个角度分别对其适用范围和应用可能性予以分析。
5.1. 飞行员训练
飞机驾驶与其他驾驶工作一个重要差异就是高脑力负荷，即指在某些飞行阶段需要在极短时间内迅速而准确的完成一系列的判断和操作。飞行员需要同时调动多种感觉器官对外界信息进行感知，除了用视觉感知外部视景和仪表参数、听觉感知告警声响外，还需要通过前庭系统感知飞机的运动状态，通过力反馈感知飞行手柄的反馈力度和各种控制键的状态。这些操作需要通过反复的训练转化为熟练的认知反馈和带有肌肉记忆性质的动作技能。而大部分涉及力反馈的训练都需要实体设备，现阶段VR设备的力反馈设备无法达到要求。VR设备到底能在飞行训练过程中发挥怎样的作用，还需要通过规避现有VR技术局限寻找合适的应用场景。此外还需要考虑合规的要求，必须在民航法规规则范围内开展训练。具体来说，我们认为现阶段要想在飞行员训练中应用VR技术的优势就必须避开需要力反馈参与的训练内容。
5.1.1. 驾驶舱布局学习与熟悉
商用客机的驾驶舱布局非常复杂，飞行学员在进入程序训练前需要熟记各个面板上的仪表和控制设备的位置和功能。成本的原因不会在飞行模拟器上进行学习，一般采用挂图的方式或者在IPT（程序练习器）上进行。挂图是平面形式，需要通过理解建立起和驾驶舱形成的空间映射，这种技能迁移效率比较低。IPT虽说是低端的训练设备，但也涉及硬件和软件的投入，面向个体的普及率无法达到较高的水平。这一类的训练便可以使用VR技术手段进行替代，飞行学员可以佩戴VR头盔在沉浸式环境下进行布局学习，VR技术能够很好的再现真实座舱环境，其技能迁移程度非常高。
使用VR设备进行驾驶舱布局学习与熟悉一般在飞行驾驶技能形成的初期阶段，以个人学习的形式为主，在这一阶段局方并未强制约定哪种手段进行，因此对VR技术的应用没有法规障碍，关键还是取决于用户和局方对应用方案培训效果的认可程度。这种训练应用不需要力反馈参与，如果广泛推广，其终端成本很低，需要注意的是尽量采用分辨率高的VR设备，防止纱窗效应带来的仪表读取困难。
5.1.2. 高等级训练设备的辅助训练工具
尽管全动（D级）飞行模拟器的训练效果最佳，但由于其价格非常昂贵，航空公司处于训练成本的考虑，无法大量使用高等级训练设备来进行人员培训。为了合理利用训练资源，飞行员在进入全动模拟器之前需要先在成本相对较低的IPT（程序训练器）上完成基础的程序训练。不过IPT的成本依然比较高，教员数量也有限，因此也面临无法大规模应用的矛盾。
我们可以利用VR程序进行预先训练解决这一问题，也就是在进入高等级训练设备训练之前，学员先在VR环境下将整个操作程序进行熟悉，保证在进入训练设备进行操作技能训练之前，已经熟知了这些技能的认知内容，进而再利用带有力反馈的真实飞行手柄和控制装置来训练需要有肌肉记忆的动作技能。这相当于在高等级训练设备和书本、CBT之间加入一级VR训练装置，进行程序性认知技能训练。这样会大大提高整体的训练效率和水平。该种方法目前已经在美国空军飞行员培训的PTN计划中得到应用，最终结果证明了插入的这个VR训练装置会大大提高整体的训练效率，减少了在高等级训练设备上的训练时间。
插入VR程序训练应用实际上就是细分了训练级别，充分利用了VR训练应用低成本的优势，将程序操作训练内容剥离出来单独进行训练，并且绕开需要力反馈参与的技能训练。而且这种VR应用的方式只是辅助训练方式，最终还是需要满足局方对高等级训练设备的使用要求，但这种培训方案的设计，解决了合规的问题，最终提高了整体训练效率。
5.2. 机务技能训练
笔者是航空机务出身，有过很多年的机务教育培训经历，机务技能培训一般分为三种类型：基本技能训练、维护流程训练和排故训练。基本技能训练主要是指拆装保险、开关舱口盖等涉及细微手部和肢体动作的动作技能训练，这类训练需要通过反复操作形成肌肉记忆，最终形成熟练的动作技能。这类精细操作动作技能会涉及到力反馈，往往需要通过工具的力反馈来判断施力角度和力度，现阶段VR领域的输入方式精度有限，力反馈技术很不成熟，难以提供训练所需要的高精度输入和力反馈，所以这类训练不适合在VR方式下进行。而另外两种类型技能训练则是VR技术的优势所在：
Tengo interactive的民航机务训练软件
5.2.1. 维护流程训练
民航领域非常强调操作程序，所有的操作都需要按照事先设计好的流程进行，机务工作也是如此，维护操作（如航前绕机检查、更换轮胎等）有严格的顺序要求，并且每一步都有严格操作标准。这就需要进行反复的操作训练才能形成熟练的维护技能。实际训练中由于训练装备有限，机务人员实践机会有限，往往只是通过书本或者CBT进行记忆，很难形成有效的技能迁移。而VR工具的特性就是能够进行复杂的交互操作，可以将维护工作按照流程要求开发成VR训练软件，机务人员可以在虚拟环境中反复的操作形成最终操作技能。这种VR交互训练程序不仅训练效果比传统手段好很多，而且效率也会比传统手段要高，这两点也在我们这些年的VR训练程序开发实践中得到了验证。
5.2.2. 排故训练
机务排故训练类似于医生对病人病情进行诊断，需要综合多种故障现象来判断原因所在，而故障的复现在传统训练中一直是个难题，特别是复杂故障现象，比如主要部件裂纹、发动机喘振甚至很多机务人员一生中都未曾见过，并且在实践中有些危险故障是无法进行复现的，机务人员只能通过视频和图片来进行记忆，缺乏对故障现象的全方位了解，这种方式训练获得的技能是有欠缺的。而VR技术则可以有效弥补传统训练手段的短板，VR技术能够精确的模拟故障发生的现象，并能够通过分解动画等方式来演示故障成因，不仅让机务人员在训练中有效的获取故障现象，而且还能直观的给与故障原理演示。
5.3. 乘务技能训练
与一般人想象不同，乘务人员训练在民航法规中是有严格的类型、流程、内容和时长要求，在应急生存训练和飞机飞行训练中有大量处置流程和飞机设备使用训练，这些训练一般情况下都需要在模拟客舱中进行反复实训和演练，与飞行员和机务人员面临的问题相同，就是成本高效率低。乘务人员大量的处置程序和设备使用训练没有力反馈辅助对于最终的训练效果影响不大，所以可以使用VR技术应用进行训练。
乘务模拟训练器
5.3.1. 机上设备使用
机上设备使用训练虽然难度较小，但是仍然需要占用大量的实际装备和模拟客舱的训练资源，可以在实训操作前使用VR应用进行预先训练，利用VR技术交互性好的优势，进行设备使用程序和注意事项的培训，由于这些技能主要是程序认知性的，不需要或者需要很少的力反馈协助，VR训练技术完全可以胜任。这些设备使用VR培训是预先性质的，并不替代实际装备和模拟客舱的培训，只是事先完成了大部分程序性技能训练，提高培训质量，缩短培训时间（部分民航培训是有时间要求的，在这些训练过程中VR训练暂时只可以提高培训质量，不能压缩培训时间，但是有可能通过长期实践的验证来修正一些法规要求），与民航法规并无冲突。
5.3.2. 一般和紧急状况处置
乘务员在飞机上的大部分行为也都是程序化的，有明确的处置流程规定，包括一般和紧急处置流程，这些训练同样要占用模拟客舱甚至需要大量的人员进行保障。特别是紧急情况处置流程不仅训练过程成本高而且有一定的安全风险，不能进行反复训练。这些处置操作程序性很强，完全可以使用VR应用进行训练，不仅成本很低，而且无风险，还能反复训练，提高技能水平。这些VR训练与设备使用训练一样，可以作为实际演练前的预先训练，降低训练成本，提高训练效率，同时符合民航法规要求。
应急逃生训练
6. VR技术在民航领域中的应用策略
笔者从事了将近10年的航空航天领域VR应用开发工作，从外人看来VR行业从默默无闻变成了投资人追捧的对象，又接着走入了所谓的低谷。而从我看来VR技术的势头是一直向上的，因为它能够提供给使用者的价值越来越大，同时也被社会大众越来越多的接纳。这个视角的不同在于是否愿意挖掘VR技术在培训领域的应用价值，而不是单纯的给个人创造财富。这些年的开发实践也带来了一些思考，就是如何在民航训练领域应用VR技术，并为民航培训领域带来真正的改变。正值疫情期间，沉下心总结了5条自己的思考和心得，供大家进行讨论。
6.1. 转换视角，坚持价值导向
我们VR行业中总有些观点，认为我们VR技术这么好，为什么在好多行业中都火不起来？其实这是视角出了问题，自己家的孩子自己怎么看都好看，我们应该尝试着从客户的角度看这个问题，VR技术究竟能给客户带来哪些价值？与ToC的应用注重流量不同，ToB更注重价值，所有的应用都是要带来价值的，就是要给客户赚钱或者省钱的，一个表面上好看而没有实际价值的技术不可能受到客户的追捧，B端客户绝对理性，不可能为面子掏腰包。我们在将VR技术在该行业进行应用之前应该先问问，是不是能给这个行业带来价值。
6.2. 聚焦教育、训练、设计领域
想要创造价值就需要选对领域，实际上VR技术在行业应用上比较尴尬，现阶段交互显示装置（显示器、键盘鼠标、平板电脑、手机）已经能够比较好的满足大多数行业的需求，再加上以上提到的一些缺陷，VR技术沉浸和交互优势的应用并不能为一些行业带来额外的价值。而教育、训练和设计领域则有强烈的沉浸式虚拟场景以及数字化再现的需求，虚拟训练会在成本上和效率上比真实装备训练有很大优势，是未来VR在B端的主要应用方向。
6.3. 从痛点着手，提供真正有价值产品
在一个领域中如何创造价值？就必须从痛点入手，就是帮助客户解决遇到的难题。痛点其实也分真痛点和假痛点，只有真痛点才是真问题。就比如曾经被力捧的VR旅游、VR观影我个人认为本阶段都是假痛点，只是看上去痛而已。VR旅游大家现在都已经很清楚了，类似于早年的世界公园项目，真正想旅游的人会去现场，不想旅游的人也没有足够的好奇心驱使，不会消费VR产品。VR观影无法普及则是人类行为习惯和使用场景导致，人类的观影行为与吃饭类似，不仅是个人的享受过程，还是一种分享的社交行为，现阶段VR技术无法解决多人观影问题。而个人观影往往和享用零食、饮料同时进行，带上VR头盔以后完全无法兼顾，这也是目前这类应用不被大众所接受的主要原因之一。
而VR训练可以将训练层次细分，降低实装和高端训练装备使用时间，提高培训效率。VR设计可以降低工程样机或者泥模在设计过程中使用频率，不仅节省了成本更加快了设计迭代速度，都能切切实实的带来价值。
6.4. 采用细分和差异化结合策略
在做VR行业开发时我们坚持丛林法则，即坚持优势的多样性，细分训练层级的同时与其他训练手段搭配进行。比如前面提到的在飞行员训练中和飞行模拟器、IPT搭配进行，发挥出各自手段的最大优势，而不是简单的想取代某个现有的训练手段。并且虚拟现实技术也可以细分成多种方式，比如常见的VR头盔、桌面级的虚拟现实训练程序、基于网页的虚拟现实应用和基于平板电脑的虚拟现实应用，在各个场景下都有独特的优势，可以搭配使用，满足用户的差异化需求。
6.5. 要有耐心，逐渐培养客户认知和习惯
我们大部分客户都是航空航天领域的，由于信息不对称，客户对VR技术的期望往往很高，认为就像《头号玩家》电影里那样达到完全与真实世界相同的体验，对前面提到的VR技术的缺陷几乎没有认知。这就需要做好客户教育工作，讲清技术现状，管理客户预期，并从尝试性Demo开始与行业用户一同探索。
技术的进步向来都是需要时间的，一项技术从诞生到走到主流都需要整个社会去慢慢接纳，前期往往需要花大量的精力进行客户培训，等到技术慢慢被社会所认同，基础人群多了，才能实现广泛应用。现阶段由于VR用户群体还很少，我们在开展VR技术培训需要从手柄的使用和瞬移训练开始。等到VR设备真正普及到每个家庭里，所有人都能不经培训就熟练使用VR设备，这项培训才会成为历史。就像早年计算机培训是从打字和鼠标的使用开始的，而现在这些都是一个受过一定教育的普通民众应该具有的基本技能。
总之我们认为VR/AR技术会在各行业都有很大的应用前景，但是与所有的技术行业一样，VR行业需要我们每个从业者和爱好者不仅需要有一股热情，更需要有耐心，从价值出发，脚踏实地的不断探索、思考和实践。
致谢：
感谢珠海翔翼航空技术有限公司模拟器技术专家陈颖、华欧航空培训有限公司的飞行员培训专家杨志强以及空军某部机务专家杜永涛对本文的巨大贡献，他们不仅为本位提供了专业方面的参考，还提供了大量独到的视角和精彩的观点。
