近期，美國《國防》雜志近期報道，紐波特紐斯船廠的高管表示，在建造海軍“福特”級超級航母時，運用包含數(shù)字化設(shè)計與建造在內(nèi)的增強現(xiàn)實技術(shù)（AR），將有效減少工時并降低采購成本，有助于緩解該項目已飽受國會議員的批評的預(yù)算超支與延遲問題。

　　美軍建造“福特”級超級航母凸顯對航母依賴

　　二戰(zhàn)后，美軍主導(dǎo)的歷次局部戰(zhàn)爭中，航母為聯(lián)合作戰(zhàn)奪取空海戰(zhàn)場控制權(quán)發(fā)揮了不可替代的作用。對航母的嚴重依賴，使美軍決定在2058年前建造10艘“福特”級航母，以取代“尼米茲”級成為美國海軍艦隊新骨干?！案Ｌ亍奔壓侥笍牧㈨椀较滤?，先后經(jīng)歷了克林頓、小布什和奧巴馬三屆政府，展開了規(guī)模宏大的“CVN-21未來航母”的計劃。

　　1996年，美軍參聯(lián)會批準了計劃代號為CVN-21的下一代航母“任務(wù)需求聲明”。隨后，美軍開始進行“備選方案分析”，研究論證建造成本，提供二選一的方案滿足“任務(wù)需求聲明”。在備選方案分析階段，美國國防部利用3年時間審查了75種設(shè)計概念，包括航母尺寸、推進系統(tǒng)和整體設(shè)計，一個多軍種的聯(lián)合監(jiān)督團每季度舉行一次例會，指導(dǎo)海軍和國防部辦公室的論證工作?！皞溥x方案分析”評估了研發(fā)建造過程中的各種細節(jié)問題，并對以下三個最主要問題給出了結(jié)論：

　　核動力提供超長續(xù)航能力，不僅在應(yīng)對危機時不必擔心航程中的燃料問題，還能夠節(jié)省更多空間用于裝載航空燃油、彈藥、補給和其他軍需品，具有無可比擬的作戰(zhàn)優(yōu)勢。但核動力也存在比非核推進成本高的劣勢，因此美軍在“備選方案分析”階段并沒有將核動力當作唯一的選擇，而是詳細評估了多種推進系統(tǒng)備選方案的效費比，最終確認了核動力的作戰(zhàn)優(yōu)勢。

　　“福特”級航母的“備選方案分析”詳細評估了10萬噸級的巨型航母、7萬噸級的中型航母和4萬噸級的小型航母。結(jié)果顯示，大型甲板保障飛機出動執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的效費比更高。同時，大型甲板保障飛機起降的效率也比中型航母多了一半。因此，“福特”級航母加大了飛行甲板，改進了油料與彈藥補給的動線，新一代艦載機隊機型種類也比以往減少許多。

　　美國海軍在“備選方案分析”的最后一個階段是確定“福特”級航母項目的采購策略?！案Ｌ亍奔壓侥覆捎眯滦碗娮臃峙浣Y(jié)構(gòu)、新型A1B反應(yīng)堆、發(fā)電裝置、全新飛行甲板布局、組合艦島結(jié)構(gòu)、新型作戰(zhàn)系統(tǒng)，用電磁彈射系統(tǒng)替代現(xiàn)有的蒸汽彈射、液壓攔阻裝置、升降機和其他蒸汽驅(qū)動的輔助系統(tǒng)。由于全部開展上述研發(fā)將使航母成本至少增加50億美元，美軍設(shè)計了兩種建造方案，一種是將所有新技術(shù)成果應(yīng)用到一艘航母之上，另一種是在多艘待建航母上分階段逐步換代艦載系統(tǒng)。

　　“福特”級航母的高成本成為美軍難以承受之重

　　“福特”號航母在2006財年開始建造時，其評估成本為64億美元，再加上前期的一次性設(shè)計和技術(shù)研發(fā)成本約71億美元，高達135億美元的總成本超出了預(yù)算承受能力。從那時起，美軍就開始了削減成本的諸多探索?！案Ｌ亍奔壓侥腹?jié)約成本的整體策略是減少部件或系統(tǒng)，但增加部件的尺寸，保持或提升原有的功能。通過這個辦法，“福特”級航母實現(xiàn)了全壽命周期成本和人力維護成本的下降，作業(yè)人員從“尼米茲”級的3190人減至2000人左右，預(yù)計每艘航母的全壽命周期成本將削減50億美元。

　　2006財年海軍艦艇技術(shù)研發(fā)計劃認為8年研發(fā)期過短，大多數(shù)技術(shù)工藝的研發(fā)風險較大，“福特”級航母項目辦公室在多艘現(xiàn)役艦艇上吸取了改良方案，并成功應(yīng)用到當時正在建造的“尼米茲”級航母的最后一艘艦“布什”號上。美國防部責成美海軍用18個月時間修改建造計劃，為指定航母重新設(shè)計應(yīng)用新技術(shù)方案，這也成為“福特”號建造的第二個里程碑。

　　“福特”號航母在2005年的采購成本已上升至105億美元，僅研發(fā)經(jīng)費就高達23億美元。2008年，美海軍對超級航母計劃進行了進一步調(diào)整，為保證新航母使用具有相對成熟的新技術(shù)，美海軍與制造商談判，簽訂了9∶1的成本追加合同。對于“福特”級航母項目成本大幅增加的原因，2013年9月公布的政府審計報告認為，“福特”級航母的雙頻段雷達比原計劃晚了4年半，攔阻裝置推遲了2年半，電磁彈射系統(tǒng)推遲了3年，造成了8億美元的成本上漲。同時，造船廠建造首艘航母期間遇到了諸多難題，政府方面也造成了15億美元的成本增加。

　　美國廠商近期透露，“福特”號航母建造已耗資約130億美元，目前其成本還在攀升，成為美國乃至世界海軍史上造價最高的航母。為此，廠商采取多種措施，希望降低后續(xù)航母的成本。美國亨廷頓英格爾斯工業(yè)公司負責建造“福特”號航母的副總裁羅爾夫·巴奇10月30日稱，“福特”號航母已完成95%的建造工作，船廠每周約向美國海軍交付35個艙室，總計2607個艙室還剩450個未完成。紐波特紐斯船廠負責航母建造的副總裁邁克·肖克羅斯透露，“肯尼迪” 號（CVN-79）已完工14%。

　　從虛擬現(xiàn)實技術(shù)到增強現(xiàn)實技術(shù)，讓“世界適應(yīng)人”

　　增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該技術(shù)將計算機生成的虛擬物體、場景、聲音或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實場景的增強，增加用戶對現(xiàn)實世界的感知。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀世界中所經(jīng)歷的，而且能夠突破空間、時間以及其他限制，感受到在真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。增強現(xiàn)實技術(shù)的最大優(yōu)勢在于，通過真實世界和虛擬世界相互結(jié)合，使真實世界得到增加和加強，從而以新的方式大幅提升了人們認知和改造真實世界的能力，出現(xiàn)了從“人適應(yīng)世界”到“世界適應(yīng)人”的重大變化。

　　增強現(xiàn)實技術(shù)的研究，最早可以追溯至1968年美國麻省理工學(xué)院研制出的，世界上第一臺采用陰極射線管的光學(xué)透明頭戴式顯示器，用于實時顯示計算機生成的圖形，在這項研究的基礎(chǔ)上，此后的頭戴顯示器在飛機、地面車輛以及艦只訓(xùn)練方面都取得了不俗的成績。1986年，美國北卡大學(xué)研制出用于實現(xiàn)生物、化學(xué)和建筑可視化的STHMD系統(tǒng)。20世紀90年代，波音公司設(shè)計了一個輔助飛機線纜連接與裝配的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，工程師在該系統(tǒng)的指導(dǎo)下，完成飛機線纜的布線工作。

　　進入21世紀，增強現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅速，逐步從實驗室走向工程應(yīng)用。2003年，歐洲Starmate系統(tǒng)和德國Arvika系統(tǒng)的研制成功，顯示了增強現(xiàn)實技術(shù)在復(fù)雜機電系統(tǒng)維修裝配領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。2007年，牛津大學(xué)研究人員開發(fā)了實時追蹤與繪圖并行的增強現(xiàn)實系統(tǒng)。2009年，哥倫比亞大學(xué)開發(fā)了基于移動增強現(xiàn)實的城市設(shè)計規(guī)劃輔助軟件。2012年谷歌眼鏡的推出以及微軟2015年展示的HoloLens增強現(xiàn)實設(shè)備，進一步激發(fā)了全球增強現(xiàn)實技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的新熱潮。

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，各國研究者在跟蹤技術(shù)、顯示技術(shù)、交互技術(shù)等增強現(xiàn)實關(guān)鍵與支撐技術(shù)上不斷取得突破，其應(yīng)用領(lǐng)域也在被不斷擴展。當前，隨著計算機軟硬件計算能力的提高，以及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)逐步從實驗室理論研究階段開始轉(zhuǎn)入大眾與行業(yè)應(yīng)用階段，為人們提供了認知與體驗周圍事物的全新方式，被眾多知名機構(gòu)預(yù)測為未來最有前景的技術(shù)之一。

　　增強現(xiàn)實技術(shù)為美建造“福特”級航母“節(jié)約增效”

　　隨著“福特”級首艦CVN-78批評聲的不斷增多，人們對削減該項目成本的興趣也重新濃厚起來。據(jù)紐波特紐斯船廠高管稱，增強現(xiàn)實技術(shù)或有助于達成該目標。船廠首次使用該技術(shù)是2011年的一個內(nèi)部研發(fā)項目。自那以后，紐波特紐斯船廠的增強現(xiàn)實團隊已經(jīng)完成了40多個項目。紐波特紐斯船廠工程經(jīng)理帕特里克?瑞恩表示，在建造中使用增強現(xiàn)實技術(shù)，或?qū)⒚黠@節(jié)省時間和成本，因為它使船廠的工作變得更加簡單和快速。該技術(shù)在CVN-78上已經(jīng)應(yīng)用了一年多的時間，盡管它只是處于初期應(yīng)用階段。據(jù)悉，該技術(shù)將在已于8月鋪設(shè)龍骨的CVN-79上有更多的“數(shù)量級”的應(yīng)用。

　　10月份，參議員軍事委員會主席約翰?麥凱恩發(fā)表了一份報告，詳細描述了“福特”級航母項目的成本增長情況。該報告估計該航母項目將超出預(yù)算60億美元以上。在首艦CVN-78上成本已經(jīng)增加了24億美元，從2008財年批準采購時的105億美元增加至2016財年的129億美元，增幅達23%。該報告還表示，落后預(yù)定計劃5年的CVN-79，其成本將增加25%，從2008年的92億美元增加至2016年的115億美元。

　　華盛頓特區(qū)智囊機構(gòu)美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心高級研究員布萊恩?克拉克對此表示，由于“福特”級航母的需求已定，且造成一些設(shè)計困難的技術(shù)也不可更改，海軍的最佳選擇是提高建造的效率?！昂＼娀蛟S可以通過降低要求來幫助船廠通過較早地引進一些東西，實現(xiàn)更高效地進行建造”?？死吮硎荆@些措施是可以提升效率的，只是多久到位的問題。如果融入進來，會明顯地節(jié)省成本?！八麄兿Ｍ_到一個相當明顯的節(jié)?。?-10%）”。紐波特紐斯船廠的高管表示，除了需要海軍幫助調(diào)整需求外，船廠還需要軍方支持通過增強現(xiàn)實技術(shù)來充分降低成本。

　　瑞恩同意此說法，但表示現(xiàn)在還有很多障礙。在該技術(shù)得到大規(guī)模應(yīng)用前，船廠需要海軍在認證、政策和程序上予以幫助。規(guī)模應(yīng)用是我們最大的障礙也是我們最關(guān)注的問題。瑞恩表示，全面投入使用將改變一切。設(shè)計人員和工程師“將工作在數(shù)字世界里，生成數(shù)字包。船廠將以一種更直觀、更快的方式獲得他們的信息?！背杀就猓摷夹g(shù)在其它方面可能也是有價值的。他表示，“它不只是降低成本。根據(jù)船廠的需要和項目的需要，它也和提高質(zhì)量、增強安全性、縮短進度（減少中斷）有關(guān)?！?/p>