作为构建跟实际战场相似的数字技术，数字孪生体在军事训练领域有大用处。如果在建设完成数字孪生战场和数字孪生装备基础上，把人加入到数字孪生训练体系中，加上VR/AR等所谓元宇宙技术的应用，给传统军事训练带来变革。考虑到军事训练领域的需求比较零散，工业4.0研究院预计2024年开展相关工作。军事训练有两种方式，一种是在物理世界开展训练和演习，以了解可能发生的各种未知情况，另一种是采用仿真系统，模拟真实的作战环境来让受训人员掌握各种装备的特性和使用方法。两种方式的优劣很容易区分，前者受各种环境因素影响比较大，成本比较高，后者成本虽然低，但受限于技术成熟度，训练的效果一直难以替代实地训练。采用仿真系统来训练作战人员，已经成为现代作战训练的基本手段，特别是随着各种先进装备的引入，如果缺乏模拟训练，作战人员掌握的难度比较高，通过仿真系统的引导性训练手段，可以让受训人员快速掌握各种高科技装备。目前仿真系统大都采取人机交互的方式，把人置身于一个模拟器中，尽量使模拟器呈现作战的实际环境，通过虚拟现实等手段来“欺骗”作战人员相信自己处于真实的战场，这对作战人员掌握相关技能有好处，但并不能替代真实世界的作战训练。传统的仿真作战训练的建设重点是人机交互界面，只要把界面做好了，那么系统建设目标就完成了。随着人工智能、数字孪生体和物联网等技术的引入，可以实现作战人员在环（Warfighter in Loop）的数字孪生作战新模式，这种模式更容易提升训练的效果。针对更为复杂的多域作战或分布式作战，不去变革传统的作战训练方式，显然无法适应未来作战的需要。我国军事改革正在持续推进，数字孪生体技术已经成为其中的一个利器。全国人大代表、陆军研究院高级工程师王明孝曾在《军报解放》上提出， “（利用数字孪生训练基础设施），把大的战场缩小来训、把远的战场拉近来训、让少数人训变成大多数人训、把境外战场放到境内来训”。这是国内首次公开谈论数字孪生训练的提议，展现了我国在数字孪生国防领域的一些先进理念和实践。通过引入人工智能、数据科学、数字孪生体和物联网等新一代数字技术，能够大幅提升指挥人员的决策水平和弥补作战人员经验不足的短板，为打赢未来战争做好相关准备。任何作战理念的应用，都需要经历概念到验证以及掌握的过程。2017年3月8日，美国空军专门召开数字作战工业讨论日（Digital Campaign Industry Exchange Day），展望了其数字化转型的愿景和措施。战略开发计划和试验办公室建模仿真与分析负责人Dave Panson做了《从理论到测试和验证：建模仿真与分析基础设施转型》的发言，介绍了推动数字孪生训练基础设施的设想和措施。事实上，不久以后（2017年9月）美国空军就发布了《作战训练基础设施2035飞行计划》，其中，加快构建受训人员使用的数字战场就作为推进相关工作的抓手。据翼络数字国防工作小组观察，2018-2021年美国空军各个部门启动了多个相关项目招标。2021年，AFRL对仿真集成及建模先进框架（AFSIM，Advanced Framework for Simulation，Integration， and Modeling）进行招标，要求对AFSIM进行新的研发升级，以满足多域作战需要。AFSIM是一个开源框架，采用美国空军自身的开源标准，合作方获得授权之后，就可以在这个开源框架下进一步开发各种产品，目前采用该开源项目的单位涉及到全球，包括北约成员等，它形成了基于AFSIM的开源技术创新生态。从以上动态来看，为了在作战训练中引入新型技术，首先应建设适应未来作战需要的数字孪生训练基础设施，这可以从作战范围扩大、武器系统性能、武器装备的可获取性和数字系统的渗透四个方面来看，它们给作战训练带来了巨大的挑战，既使得作战训练越来越困难，又使得一些新的作战训练方式得以引入。 | | | | | 现在不少作战场所难以提前适应，这必须要通过数字孪生训练来实现 | | | 各种先进武器性能非常先进，难以通过尝试学会使用，可以通过数字孪生训练快速和低成本掌握 | | | 有些武器装备难以随时随地可用，限制了实地训练的可能性，通过数字孪生训练可以实现全天候训练 | | | 随着装备系统软硬件二八定律的倒置，使得大量数字系统得以使用，作战人员通过数字孪生训练更容易掌握这些系统 |
随着分布式作战的需求越来越明显，适应这种新作战模式，显然不是以前小范围训练可以满足的，这使得作战训练向“互联网化”发展，如果不尽快建设数字孪生训练基础设施，指挥官和战士只能获得传统作战训练，这显然难以适应未来作战的需要。
除了分布式作战的挑战，现代武器性能非常先进，已经不能通过传统意义上的射击等来掌握，不少先进武器的特性很容易在数字孪生训练基础设施中呈现，这可以大大降低通过实训掌握的难度。 第三，有些武器装备难以随时随地获得使用，这限制了实地训练的时间，可以建立这些武器装备的数字孪生体，作战人员通过数字孪生训练基础设施的数字孪生装备，即可在一定程度上了解和熟悉这些装备，大大提高实战时的训练效果，降低实战训练所需要的时间，这还可以大幅降低实战训练消耗的弹药等资源。 最后，随着装备系统软硬件二八定律的倒置，数字系统将得以广泛使用，这改变了传统作战训练的主要内容，数字系统的掌握成为作战人员掌握的关键，由于数字系统通过人机界面让作战人员交互，那么通过数字孪生训练基础设施来交互，基本上没有太大的差别。在未来作战各项新挑战促进下，各国军事训练的传统剧本需要改变，通过加强数字孪生训练基础设施，能够加速指挥官和作战人员掌握武器装备的使用，并适应新作战模式的各项要求，从而打赢未来战争。美国空军是数字孪生体最忠诚的拥趸，毕竟它在DARPA早期提出数字孪生体概念的时候参与度最深。在2017年一次产业交流会上，美国空军生命周期管理中心的首席工程师Jackie Janning-Lask介绍了971项目，该项目就是为“所有飞行员建立数字孪生体”，从而记录和管理每位飞行员的各项数据，包括训练情况。这个设想非常大胆，但实际上也不奇怪，早在2015年NASA发布的《空间技术路线图》中，就提出了数字孪生人体（Human Digital Twin）概念，并进行了较为详细的规划[7]。为人体提供多维度的数据描绘，非数字孪生体莫属，数字孪生体既能够给人体这个物体提供三维可视的数字模型，还可以结合到每个器官的健康情况，提供丰富的数据描述。早在2013年10月，美国食品药品监督管理局就发布了《为个性化药物铺平道路》的报告，指出应根据个人情况提供药物。在这个思路指引下，人们尝试给人体建立数字模型，以便针对性设计和试验药物。随着数字孪生体概念被更多人接受，医疗领域开始引入该概念，NASA率先提出的数字孪生人体接受度非常高，成为不少高校和研究机构关注重点，例如我国中山大学、日本电话电报公司、瑞典数字孪生体联盟等机构都有相关论文发布。数字孪生人体相关知识积累越多，引入数字孪生训练体系的可能性越大，因为作战训练不仅关注指挥官和战士的健康情况，还关注他们对各种作战信息的反应，这完全能通过数字孪生人体平台提供，为我们实现立体式的决策模式提供便利。美国空军正在建设的数字孪生军人数据库，一共有六项指标，第五项即为健康和安全状况，第六项则为训练相关信息，例如，训练计划、评估和证书等，这实际上能够较全面的反映数字孪生训练的基本情况。作为国家的国防力量，军队的最终目标就是作战，但这又跟训练不无关系，如何把作战和训练结合起来，一直是军事专家探索的挑战。正如本白皮书前面分析，随着数字系统的快速渗透，装备系统软硬件二八定律开始倒置，即软件占比从20%向80%变化，作战人员将更多接触或使用数字系统。作战和训练数字化演变的趋势，使得数字孪生训练成为现实。简单的讲，我们平常使用的训练仿真平台就是一个数字系统，那么既然越来越多的武器装备大量引入数字系统，那么作战训练本身就要熟悉它们，如果把装备系统跟训练仿真系统集成在一起，那么作战和训练一体化建设的目标更容易得以实现。近期相关信息披露，美国海军快速自动化集成实验室利用数字孪生体技术，搭建一套既能满足作战实际需要的指挥控制平台，又能直接应用到日常作战训练的体系。它在底层建立了一套集成数据环境，类似本白皮书提出的数字孪生训练基础设施，在此基础上，通过建立武器、装备、人员和环境的数字孪生体，把这个体系跟战场实际物体通过物联网连接起来，实现数据交换和更新，从而实现一个鲜活的数字孪生战场。美国海军实验室展望，如果这套体系顺利运行，采用持续集成和持续部署（CI/CD，Continuous Integration/Continuous Deployment）的方法，可以实现持续改进分布式海军作战的目的。2021年4月开展的无人综合作战问题21演习，有可能就采用了这套体系，相关分析认为这次演习的效果非常好，超出了预定的目标。毋庸置疑，传统的军事训练应该改革，才可能适应装备软硬件二八定律倒置的趋势，同时顺应分布式作战的新一轮军事革命需要，转向面向新一轮军事革命需要的数字孪生训练新模式。[7] 关于数字孪生人体的介绍，可以阅读《数字孪生体》一书，参考第十一章相关内容。工业4.0研究院.数字孪生国防白皮书（2021）. 2021.10.1China Academy of Industrie 4.0. Digital Twin Defense Whitepaper 2021. 2021.10.1《数字孪生国防白皮书（2021）》之装备
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