體感科技的國防運用
2020.12.18
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壹、新聞重點
體感科技主要可分為三大類型。首先，「擴增實境」（Augmented Reality, AR）是指將虛擬內容疊加到現實世界中的元素上，典型的AR體驗涉及攝影機等光學元件以及定位辨識技術的應用。第二，「虛擬實境」（Virtual Reality, VR）則是創建一個數位化「沉浸式環境」（immersive environment），以代替來自現實世界的刺激。身體與動作的追蹤是VR的核心功能，使用者利用觸覺控制器，頭戴式裝置和耳機來操縱和移動對象。第三，「混合實境」（Mixed Reality, MR）則是更加強調真實環境與沉浸式體驗的導入使用。目前相關技術已受到美國軍方與國防大廠認可。透過AR技術的使用，波音公司（Boeing）可以提升25%的電子線束組裝效率，奇異公司（General Electric）則能夠增加46%的訂單處理速度。[1] 美軍近來也首次使用VR技術，藉由在駕駛艙內配置頭戴顯示器，協助F-22戰機駕駛員模擬與中國殲20戰機的對抗情境。[2]
貳、安全意涵
一、VR藉由沉浸式環境提升訓練成效
以VR為基礎的訓練能夠提供陸海空三軍不同的戰場情境模擬，透過沉浸式訓練加深參與者對於特殊情境的體驗（如高空跳傘、戰機纏鬥與幽閉空間等），可有效提升訓練效能。虛擬技術在可以帶來「做中學」（Learning by doing）的效果，這被認為是較有效率的一種學習方式。根據勤業眾信（Deloitte）所發布的報告，在警察機關的直升機任務訓練中，透過虛擬技術進行訓練的警員，其在知識傳承與學習結果上的表現，遠比採取紙本學習與傳統訓練方式的警員來的優異。[3] 此外，由於軍隊不必四處移動進行演練，高危險性的任務也可重複進行多次訓練，因此可以有效降低成本與傷亡風險。
二、AR強化戰場掌握以利作戰任務執行
美軍目前已開發出配有夜視版本的「戰術擴增實境」（Tactical Augmented Reality, TAR）系統，藉由頭戴式裝置（Head Mounted Display, HMD），士兵除了能夠透過熱感應攝影機針對建築物與目標進行分析外，夜間的戰場覺知（situation awareness）能力也得以獲得提升，不必再依賴全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）與夜視設備進行敵我戰場方位的確認。空中巴士集團旗下子公司空中巴士國防與太空（Airbus Defence and Space）也於2019年發表「全像攝影戰術沙盤推演工具」（Holographic Tactical Sandbox tool for augmented reality headsets），可於桌面呈現戰場地形情況，有助於任務的事前準備。[4]
三、我國目前應用以作戰模擬與救災演練為主
我國體感科技在國防的運用主要集中於作戰環境模擬，包含陸軍用於克服未知作戰環境的「戰場心理抗壓模擬訓練館」[5] 、應用於各類型訓練模擬的「虛擬實境聯合作戰訓練系統」[6] 、空軍航空生理訓練中心的「飛行訓練模擬器」及軍醫院使用的「建構MR心肺復甦術+AED教學系統」等。[7] 此外，我國體感科技於救災演練方面的建置經驗豐富，如新北市政府消防局於2019年啟用的緊急應變指揮學院（Emergency Response Command Academy, ERCA），採用ADMS（Advanced Disaster Management Simulator, ADMS）模擬災難應變處置系統，針對新北市12個災害模擬情境客製化訓練場景，為唯一市府層級重大災害跨部門協調訓練平臺；[8] 新竹市消防教育訓練基地則於2020年導入MR、VR救災訓練設施，可模擬出化學車槽車洩漏、化學管線洩漏等災害場景，實際體驗救災情況。[9] 對於救災經驗之累積帶來重大貢獻。
參、趨勢研判
一、後勤維修的軍事應用將逐漸受重視
體感科技的在後勤維修上的優勢主要有二。一方面，當系統發生故障時，現場維修人員將可透過體感科技直接得到來自技術中心專家的遠端協助，比起過去使用電話或信件諮詢的協助方式，能夠更快速有效地診斷出問題的根源。另一方面，藉由AR的非破壞性光學檢測（optical inspection），毋須拆卸就能夠檢查設備內部關鍵區域空間以及組件配置是否正確。儘管相關應用目前仍集中在民用領域，但許多國家已開始重視體感技術的國防後勤維修應用。如法國武器裝備總署（Direction Générale de l’Armement, DGA）自2017年底開始資助在幻象兩千戰機（Mirage 2000）發動機NOELLE-180的燃燒室（combustion chamber）以及大西洋二式反潛巡邏機（Atlantique 2, ATL2）的輔助動力系統（auxiliary power unit）AST 600的應用AR檢測計畫。[10] 希望能夠減少維修時間並降低錯誤發生機率。
二、體感科技尚有諸多限制待突破
目前體感科技主要遭遇技術與管理等兩大面向的限制。在技術面向上，影像呈現、設備的電池持久程度以及處理大量資料的能力都需要進一步改善，同時現今大多數的AR系統依舊大而笨重，這讓使用者無法自由地移動與操作。在管理面向上，體感科技的使用涉及個人資訊的蒐集，將可能使個人隱私受到侵害。此外，由於軍事裝備往往涉及國家機密，然而，經由體感科技的使用，將使得外國廠商有機會了解本國武器系統的運作情況（如進行維修時），無形中造成國家安全的風險。這些技術與管理方面限制均待政府與廠商進一步去完善。
[1] “Virtual, augmented, and mixed reality for defence and the public sector,” Deloitte, July 11, 2019, https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/in/Documents/about-deloitte/in-about-deloitte-Digital%20Reality%20in%20Defence_Final%20print.pdf.
[2] Thomas Newdick, “Pilot In A Real Aircraft Just Fought An AI-Driven Virtual Enemy Jet For The First Time,” The Drive, November 16, 2020, https://www.thedrive.com/the-war-zone/37647/pilot-in-a-real-aircraft-just-fought-an-ai-driven-virtual-enemy-jet-for-the-first-time.
[3] Henrik Ebbesen and Claus Machholdt, “Digital Reality changes everything,” Deloitte Digital, July 11, 2019, https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/dk/Documents/Grabngo/Digital%20Reality%20GrabNGo_2019_030419.pdf.
[4] Tommy Pallanding, “Airbus Previews Military Sandbox App for HoloLens,” Next Reality, August 23, 2019, https://hololens.reality.news/news/airbus-previews-military-sandbox-app-for-hololens-0203995/.
[5]〈戰場虛擬實境 台國軍練膽激鬥志〉，《大紀元》，2010年5月11日，https://www.epochtimes.com/b5/10/5/11/n2904862.htm。
[6]〈新聞稿〉，《中華民國國防部》，網站更新日期：109年12月12日，https://www.mnd.gov.tw/Publish.aspx?p=74379&title=%E5%9C%8B%E9%98%B2%E6%B6%88%E6%81%AF&SelectStyle=%E6%96%B0%E8%81%9E%E7%A8%BF#。
[7]〈航空生理訓練中心、花蓮總醫院 MR、VR助訓練〉，《青年日報》，2020年12月4日，https://www.ydn.com.tw/news/newsInsidePage?chapterID=1295140。
[8]〈全國首座科技指揮訓練中心 緊急應變指揮學院（ERCA）啟用〉，《新北市政府施政成果網》，2020年11月6日，https://wedid.ntpc.gov.tw/stable/detail/JPAV2nOndn3z。
[9]〈竹市首創「MR實境」救災場景超擬真 用高科技抓出「救災盲點」提升訓練效率〉，《新竹市消防局》，2020年11月9日，https://www.hcfd.gov.tw/news/news_more.asp?wyubqxeTre。
[10] Josselin Droff and Benoît Rademacher, “MCO 4.0. Le potentiel destechnologies de l’industrie 4.0 appliquées au maintien en condition opérationnelle (MCO) des équipements de défense, ” Étude n° 65, IRSEM, April 2019, p.154.