戰場上的幽靈大腦：電腦產生兵力 (CGF) 與戰術環境模擬技術解密

在虛擬訓練的領域中，擁有照片級的逼真畫質固然重要，但若虛擬戰場中的敵軍只會呆板地移動，或是友軍無法執行複雜的協同指令，訓練的價值將大打折扣，這就是戰術環境模擬（Tactical Environment Simulation）與電腦產生兵力（Computer Generated Forces, CGF）介入的關鍵領域。

本文將深入探討 Quantum3D FIVE (Forces In Virtual Environment) 技術架構，解析現代模擬系統如何透過規則式 AI（Rule-based AI）與複雜的感測器物理模型，創造出「會思考、會反擊」的虛擬戰場，並探討其在 無人機（UAV）與 防空飛彈（Stinger）訓練中的關鍵應用。

FIVE（Forces In Virtual Environment）戰術環境模擬系統提供逼真的戰術環境模擬，適用於戰術訓練、戰爭推演、決策支援與電子戰演習。

電腦產生兵力 (CGF) 是什麼？為何重要？

電腦產生兵力（CGF），又常被稱為半自動兵力（Semi-Automated Forces, SAF），是指在模擬環境中，由電腦軟體控制的虛擬實體（如飛機、坦克、士兵），它們不僅僅是背景中的 3D 模型，而是具備行為邏輯、能對環境做出反應的「智慧代理人」。

這項技術的重要性在於「規模化」與「互動性」，在真實的軍事演習中，要調動一個裝甲師或一支空軍聯隊進行對抗，成本極其高昂且具有安全風險，透過 FIVE 這類戰術模擬軟體，單一教官即可在虛擬環境中部署並指揮數百個敵我單位，進行複雜的戰爭遊戲（War Gaming）或任務演練，大幅降低了高階戰術訓練的門檻。

核心原理深入解析：FIVE 的運作邏輯

Quantum3D 的 FIVE 系統展示了現代戰術模擬器的核心運作邏輯，主要由以下三個層面構成：

1. 規則式人工智慧 (Rule-Based AI) 與準則定義

FIVE 不僅僅是讓物體移動，它允許使用者定義「行為準則（Doctrines）」。

• 準則模擬：
  系統模擬虛擬操作員（如飛行員、車長）的行為，例如，當一架虛擬戰機偵測到雷達鎖定時，它不會隨機亂飛，而是依據預設的戰術規則執行特定的規避動作（Evasive Maneuvers）。
• 層級控制：
  使用者可以定義單一平台的行為，也可以定義整個編隊或路線的戰術邏輯。這些行為被封裝在「規則（Rules）」中，讓 AI 能夠在無人為干預的情況下執行任務。

2. 物理與感測器模擬 (Physics & Sensor Simulation)

戰場不僅是視覺的，更是電磁的，高階 CGF 系統必須模擬肉眼看不見的物理效應：

• 電子戰（EW）：
  模擬干擾絲（Chaff）、熱誘餌彈（Flare）以及雷達/紅外線/雷射干擾器（Jammers）的效果，這表示當虛擬敵機釋放誘餌彈時，學員的飛彈導引頭會真實地受到干擾，而不僅僅是看到煙霧特效。
• 感測器限制：
  系統會計算各類感測器（雷達、RWR、IFF）的探測範圍與物理限制，確保敵我識別（IFF）碼的產生與回應符合真實器材的運作邏輯。

3. 模型與場景產生 (Model & Scenario Generation)

• 模型產生模組（MGM）：
  允許操作員透過圖形介面客製化模擬單位的參數（如武器掛載、ECM 負載），這些模型包含從 F-16 戰機到 T-72 坦克等數千種海陸空單位。
• 戰術場景產生（TSGM）：
  在演習前，教官需預先佈署參與者（Actors）、路徑與觸發事件。系統支援建立包含天氣條件（風、雨、雲）的動態環境，直接影響感測器與載具的表現。

關鍵技術細節與規格探討

要支撐一個高擬真的戰術環境，軟體架構需具備高度的彈性與擴充性。

1. 豐富的實體模型庫 (Facets Models)

戰術模擬的基礎是龐大的 3D 資料庫，Quantum3D 的 Facets 即時高擬真3D 模型庫 提供了針對即時運算優化的模型，涵蓋：

• 空中單位： 包括 F-16, F-35, AH-64 Apache, 以及各類無人機（UAV）。
• 地面單位： M1A2 坦克, 俄系 T-72/T-80/T-90 坦克, 以及各類防空飛彈發射車（如 SA-9, SA-13）。
• 海上與太空單位： 從航空母艦到國際太空站（ISS）皆有涵蓋。 這些模型不僅有外觀，還包含紅外線訊號特徵（Material Classification），以支援熱顯像儀訓練。

Quantum3D Facets 即時 3D 模型庫針對 Quantum3D Independence 系統優化，確保高效能運行、低延遲渲染，並提供極致擬真的 3D 模擬體驗，滿足各類 視覺模擬與影像產生需求；模型庫涵蓋 空中、地面、海上、建築、人員與飛彈 等場景類別。
 

Quantum3D Facets 即時 3D 模型庫可根據任何即時系統進行優化，確保高效能與低延遲渲染，適用於多種視覺模擬與影像產生應用，模型類別涵蓋 空中、地面、海上、太空、飛彈與其他武器，支援多層級細節（LOD）、感測器模擬、受損狀態與即時動畫，可靈活整合至各類訓練與模擬環境，提供卓越的擬真體驗。

2. 訓後回顧 (After Action Review, AAR)

訓練的價值在於檢討。FIVE 的 AAR 模組會記錄所有單位的動作、通訊與交戰數據。

• 功能： 支援快轉、暫停、重播，並可以 2D 或 3D 視角重新檢視戰場，讓學員清楚看到自己在何時被敵人發現，或為何錯失攔截機會。

技術比較：傳統腳本 vs. 智慧 CGF

實際應用場景：從單兵到無人機

FIVE 系統的戰術邏輯被廣泛應用於多種特定的訓練模擬器中：

1. 刺針飛彈虛擬實境訓練 (Stinger Simulator)

這是 CGF 技術與 VR 結合的最佳範例。

• 訓練挑戰： 射手必須在幾秒鐘內完成敵我識別（IFF）、鎖定並發射。
• 模擬邏輯： FIVE 控制的敵機會試圖利用地形掩護或在大角度下釋放熱誘餌彈，系統支援「射手」與「隊長」的協同訓練，隊長負責指揮與觀測，射手負責操作原型發射筒進行接戰，若未正確執行 IFF 程序，可能會導致誤擊友軍（Fratricide）。

Quantum3D 刺針飛彈模擬器（Stinger Simulator）是一款 VR高擬真訓練系統，支援個人與團隊訓練，提供環境設定、敵我識別、規避動作等功能，並內建訓後回顧與教官操作站，全面提升訓練效能。

2. 無人機 (UAV) 任務模擬

隨著無人機戰爭的興起，UAV 操作員需要面對的戰場環境日益複雜。

• 感測器模擬： 模擬器不僅呈現攝影機畫面，還模擬光電/紅外線（EO/IR）感測器的物理特性。操作員需學習如何識別偽裝的地面目標（如隱藏在樹林中的 T-72 坦克）。
• 路徑規劃： 透過 FIVE 設定地面部隊的移動邏輯，模擬真實的戰場偵察與監視任務。

3. 前進觀測官 (Forward Observer) 與砲兵導引

此類訓練要求極高的座標精確度與彈道計算，FIVE 在此負責產生遠處的敵軍陣地與移動車隊，並根據觀測官的回報即時計算落彈點與毀傷評估（Battle Damage Assessment, BDA）。

未來發展趨勢與技術展望

1. AI 的深度學習整合：
   目前的 CGF 多基於規則（Rule-based），未來將整合機器學習（Machine Learning），讓虛擬敵軍能從過去的交戰紀錄中「學習」新的戰術，變得更難以預測。
2. LVC (Live-Virtual-Constructive) 整合：
   未來的演習將是真實戰機（Live）與 FIVE 產生的虛擬戰機（Constructive）在同一空域中透過資料鏈互動，實現虛實兵力混合對抗。
3. 自主系統的驗證場域：
   隨著無人地面載具（UGV）與自主無人機的發展，FIVE 這類環境將成為測試這些自主演算法的「數位雙生（Digital Twin）」測試場，在投入實體製造前先在虛擬環境驗證其戰術邏輯。

戰術環境模擬技術的進化，標誌著軍事訓練已從「操作熟練度」轉向「認知決策能力」的培養，Quantum3D 的 FIVE 系統 透過賦予虛擬單位智慧，讓訓練者面對的不再是死板的標靶，而是充滿威脅與變數的對手，無論是肩扛刺針飛彈的士兵，還是遠端操控無人機的指揮官，這種高擬真的戰術博弈（War Gaming）能力，才是提升部隊實戰準備度（Readiness）的關鍵所在。

Q3D 解決方案介紹

針對不同的戰術訓練需求，Quantum3D 提供了高度整合的軟硬體方案：

若您需要建構複雜的戰術場景

FIVE (Forces In Virtual Environment) 戰術環境模擬與軍事訓練系統是核心軟體首選，支援從地面車輛到空中載具的完整 AI 行為定義與感測器模擬。

FIVE（Forces In Virtual Environment）戰術環境模擬系統提供逼真的戰術環境模擬，適用於戰術訓練、戰爭推演、決策支援與電子戰演習。

針對防空部隊訓練

Q3D 刺針飛彈模擬器 結合了 FIVE 的戰術引擎與高解析度 VR 頭盔，提供最具成本效益的便攜式單兵/小組訓練方案。

Quantum3D 開發了一款高度擬真的刺針飛彈模擬器（Stinger Simulator），用於訓練使用者；這是一款 虛擬實境（VR）訓練模擬系統，支援可攜式訓練設備，適用於個人及聯合Stinger團隊訓練；訓練模式可分為 射手專屬訓練、隊長專屬訓練，或射手與隊長綜合訓練

針對無人機操作員

UAV 無人機訓練系統 提供包含空氣動力學、感測器酬載及地面控制站（GCS）的完整模擬，並可與 FIVE 連動產生豐富的地面目標。

UAV 無人機訓練系統結合高擬真飛行模擬、任務規劃與感測器模擬功能，支援多機型操作與團隊任務訓練，可攜式 IP67 結構，適用於教室與野外訓練環境。

若您需要擴充模型庫

Facets® 即時高擬真3D 模型庫 提供數千種已優化的軍用與民用 3D 模型，隨插即用，大幅縮短開發時間。

Quantum3D 提供 Facets 即時 3D 模型庫，內含 900+ 獨特模型，涵蓋 51 種類別，支援多種細節層級（LOD）與業界標準格式。適用於視覺/模擬應用，兼顧擬真效果與即時效能。