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虚拟现实在民航训练领域中的应用与定位
（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。
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。
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。
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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：
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。
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。
映维网。
