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近兩年火熱的虛擬現(xiàn)實，北航早在20多年前就開設了虛擬現(xiàn)實技術課程，并且將它用在了航空領域。在雅瑞資本組織的“CEO學堂”活動上，雷鋒網(wǎng)和東方瑞豐的執(zhí)行董事、北航虛擬現(xiàn)實技術與系統(tǒng)國家重點實驗室雷小永博士聊了聊，20年前的VR在航空上怎么用的？從學術界跨進工業(yè)界，技術成果如何轉(zhuǎn)化？
以下是對話實錄，內(nèi)容有刪減：
| “北航在1996年就有一門課叫虛擬現(xiàn)實技術及應用”
雷鋒網(wǎng)：現(xiàn)在 VR 這么火，在談飛行模擬器之前，先聊聊虛擬現(xiàn)實。飛行模擬器是不是可以理解為VR＋航空？
雷小永：飛行模擬器就是一個典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。
VR＋航空就是飛行模擬機，VR＋醫(yī)學就是手術模擬機。VR最終一定要跟行業(yè)應用結(jié)合起來，切實解決行業(yè)的一些痛點，或者能夠提高效率，只有這樣才能夠活下來。光玩一些很虛的概念，不解決國民經(jīng)濟中實質(zhì)的問題，肯定會有問題的。因為是國家重點實驗室，北航是航天航空方面最早應用VR的。
北航大概在1994年就開始研究虛擬現(xiàn)實技術，算是中國最早的一波。除了北航還有浙大、清華等都是屬于比較早的。國家2007年批準的虛擬現(xiàn)實技術與系統(tǒng)國家重點實驗室就落在北航。
微軟研究院那邊對VR和AR研究還是比較早的，最初的像李開復、沈向洋、張亞勤，還有后來到金山的張宏江，過去被稱為虛擬現(xiàn)實的四大金剛，他們研究的非常早了。
AR也是的，最初的概念就是波音公司提出來的。航空布線的時候，航空飛機很復雜的，工程師哪里記得線連到哪里，戴著AR眼鏡電路連接圖就展示出來了。AR最初的概念是從這里出來的。
雷鋒網(wǎng)：算下來也有20年多年的時間了，北航是不是開設了專門的虛擬現(xiàn)實課程？當時做的VR是什么樣的？
雷小永：是的，北航在1996年就有一門課叫虛擬現(xiàn)實技術，是戴樹嶺教授開設的。我現(xiàn)在還在給學生上。是屬于北航研究生的課程，前幾年加上博士和研究生選課的人也不過是100左右，今年有240人，新主樓的教室都坐不下，確實很熱。
當時的頭盔和現(xiàn)在差不多，不過全部都是有一根線的，而且非常貴。最近HTC把那根線去掉了。世界上的頭盔我基本都用過了。
最貴的有十萬美元一臺，我們實驗室過去大部分用的是2萬美元／臺，現(xiàn)在HTC頭盔6000多塊、還有2000或3000塊錢的頭盔，這就是技術進步使門檻低了，往TO C方向走了，所以才會熱起來，從事的人才會慢慢多了。
但是按照實驗室主任趙院士的說法，現(xiàn)在出來做VR人才還是第一位的，中國還是很缺這方面的人才的。
雷鋒網(wǎng)：當時有沒有一些虛擬現(xiàn)實方向的成果產(chǎn)出？
雷小永：虛擬現(xiàn)實這塊現(xiàn)在大部分都在視景的建模和仿真，就是圖形圖像的生成，還有一些交互的東西的。我們定義VR是一種全息的人機交互的方式。過去是拿鼠標鍵盤的交互，可能以后就是自然方式了，我在現(xiàn)實生活中怎么交互，咱們這種溝通比如用語言等的交互都是很真實的。
在飛行模擬器的幾大結(jié)構(gòu)中，虛擬現(xiàn)實視景成像系統(tǒng)是其中之一。虛擬現(xiàn)實視景是頭盔系統(tǒng)顯示的東西，我們1997年就用上頭盔的系統(tǒng)。2000年珠海航展的時候展出來就是虛擬頭盔數(shù)據(jù)手套，還有跟蹤器，戴上頭盔飛飛機。
雷鋒網(wǎng)：2016被稱為VR元年，您怎么看？
雷小永：在過去，VR經(jīng)過幾輪的高潮然后下來，80年代有一次，90年代也有一次，今年也被叫成VR元年，我認為這一波有可能起來的，因為確實是硬件的基礎達到了。
現(xiàn)在6000塊錢的頭盔的體驗比過去6萬美元的體驗還好，這是一個趨勢。另外，信息化往下走，還有一個很重要的因素就是資本?，F(xiàn)在資本還是給這方面投了很多，比如扎克伯格23億美元收購了Oculus，其實是他把這點燃了。
雷鋒網(wǎng)：做飛行模擬器，北航是有優(yōu)勢的，但是自己操刀做，不是做技術支持，從學界出來進入業(yè)界，你們當初是怎么考慮的？
雷小永：我們當初只是北航的一支團隊，一直在做飛行仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術，也是國家的重點實驗室。我們團隊在一起合作有近20年了，比如創(chuàng)始人戴樹嶺教授在北航工作了30多年了，一直從事飛行模擬機的開發(fā)。趙永嘉博士、劉衛(wèi)華博士等也一起合作十多年了?，F(xiàn)在確實是一個大浪潮，科技成果要轉(zhuǎn)換，把成果放在實驗室也不合適。
模擬器中國也一直在做。國外做得比較早，差不多70年的時間。最大的一家是加拿大的航空模擬公司CAE，從1947年做到現(xiàn)在，是目前模擬器領域最好的，他們基本已經(jīng)壟斷了全世界50%以上的市場。我們對標就是他們，未來也是這個思路。
大飛機的市場，全動的模擬機CAE大概壟斷了50%。在國內(nèi)大概一臺賣一個億，最早賣給中國更貴，大概是3000萬美元，現(xiàn)在價格稍降下來，大概1200多萬美元這個量級。
我們國家現(xiàn)在這種大的航空公司，東航、國航、南航這些都是用的進口的模擬器，全部是老外產(chǎn)的，這也是我們?yōu)槭裁匆龅脑?。我們是北航的人，也是國家重點實驗室的，北航的老一輩也就是我們導師王行仁教授那一代，做了很多（技術積累）工作的，但是在產(chǎn)業(yè)化這方面，因為當時也沒有這環(huán)境，產(chǎn)業(yè)化也沒有往下做。
我國第一臺軍用模擬器、第一臺民用模擬器都是北航做的，也獲得了國家科技進步一等獎。
（虛擬現(xiàn)實飛機座艙仿真系統(tǒng)）
模擬器有一個叫 D級模擬器。就是地面訓練飛行員的設備。
事實上，飛行模擬機不是可有可無的，是飛行員駕駛技能訓練（訓練模擬機）和航空器工程研發(fā)（工程模擬機）不可或缺的重大裝備。
比如飛行員獲得駕駛執(zhí)照必須經(jīng)過模擬機訓練，訓練小時數(shù)不低于42小時，這個我們叫初訓；已獲得駕駛執(zhí)照的在職飛行員，每年必須進行不小于12小時數(shù)的模擬機復訓；已獲得駕駛執(zhí)照的在職飛行員，在改型，晉升以及各類考核都必須經(jīng)過模擬機飛行這個環(huán)節(jié)。
模擬器地面訓練飛行員的設備。我們一般定義為三類，目前公司的產(chǎn)品也是三類。
第一個是標準訓練飛行員的設備，叫訓練模擬器，這個要通過民航總局的認證。
再一個是工程模擬機。比如說我們國家的飛機型號C919，在研制過程中，飛機是個很復雜的系統(tǒng)，飛控、導航、飛管、空管這些東西都要驗證，相當一個工程模擬器。我們俗稱鐵鳥臺，就是一架飛不起來的飛機，但是每一個設備都經(jīng)過測試的，所以叫工程模擬機。
（2013年交付中航工業(yè)某所的工程模擬機座艙）
還有一類是科普娛樂，交給科技館和一些主題公園，讓小孩體驗飛機駕駛。我們9月份和中國科技館交付一臺，體驗的人非常多。7月份，在“一帶一路”克拉瑪依的科學節(jié)上，很多人排3個小時的長隊就為了看3分鐘。沒有想到，我們的一個代理商只是把東西拿過來參展，結(jié)果當場就會被買掉，而且他們現(xiàn)在還想做一個大的商業(yè)上的計劃正在談。
我們希望從科普角度入手，普及到全國的科技館、主題公園等，包括做成空戰(zhàn)游戲、編隊游戲、航母起降等。
小孩子玩游戲，家長是最不愿意掏錢的，但是如果是學習飛行，那就不一樣了。在實際中我們發(fā)現(xiàn)，家長和小孩子一起排隊，而且家長對大型飛機更感興趣，愿意掏錢。
目前我們的訓練模擬器還在取證，應該明年會完成。另外我們也在一些做老外的飛機，拿他們的飛機氣動數(shù)據(jù)包，還有發(fā)動機數(shù)據(jù)包。比如波音737，我們是從波音買數(shù)據(jù)包，目前還在談。
雷鋒網(wǎng)：目前國內(nèi)的訓練模擬器都是用的國外的嗎？這個市場量級有多大？
雷小永：對，中國的D級模擬器全是進口的，大概有70多臺吧。
我自己計算過，D級的大型模擬器，一年大概也就200多億的市場。但是小飛機就很多了，F(xiàn)TD這些也應該有幾百億的市場，每年也不是特別多。像CAE每年大概交40多臺，我看過他們的財報一年大概100億人民幣，它占市場30%~40%吧，乘以3大概也就是300億量級。
我們自己對標的是to B，to C市場可能不是特別大，但是它畢竟是專業(yè)的。咱國家為什么立項做大飛機這個東西？中國要有自己的D級模擬器，中國是大國，沒有這種重大裝備的東西，老外現(xiàn)在還賣你的一個億。那憑什么呢？我們要打破這個壟斷，而且現(xiàn)在也有這么多的積累，還有資本的助力，目前還是可以的。我們?nèi)∽C信心比較大，北航有30多年研究的基礎。
（艙式漫游交互指揮系統(tǒng)）
雷鋒網(wǎng)：做這些項目，有哪些必備的條件？
雷小永：這種大型設備很高的，首先場地很重要，還是花了很多時間，初創(chuàng)公司找地不容易。目前北航科技園辦公區(qū)域500多平，在昌平大概有5000平的基地。
基地是這樣，一般地下挖2米多，地上要求高度12米，有三層樓那么高，相當于5頓的東西在高速運行。一臺面積粗算大概200多平，旁邊還有運行的機房和安全工作的距離。
目前還有個數(shù)據(jù)包的問題沒有最終解決，這里說的是其中一款飛機的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包怎么說呢？就是如果你想做飛機模擬器，要仿真這架飛機，就必須得到飛機的制造廠商原廠的授權(quán)，相當一個授權(quán)數(shù)據(jù)包。
這樣就能知道，原來飛機是怎么設計的，氣動外形是什么樣的？發(fā)動機什么型號等等。因為認證的時候，飛機的客觀測試飛行的曲線，比如起飛、著陸、巡航等這些參數(shù)曲線大概有幾百條，模擬器飛出來的曲線必須跟原廠試飛數(shù)據(jù)的曲線匹配，誤差在5%以內(nèi)，這是非常重要的東西。
（飛行訓練器）
D級模擬器為啥值錢呢？因為飛完模擬器就可以飛真機 ，到真飛機上熟悉一下就可以了，模擬機座艙和真實的飛機座艙是一樣的，只不過是在地面上體驗飛行。飛機不像汽車，你可以用真汽車練習。飛機必須在地面上先練，大型飛機實在太復雜了，中國的飛行員都是金裝的，費用很大。光在模擬器上飛一個小時，就得花費4-5千塊錢，還是很貴的。
咱們國家做大飛機也遇到了很多問題，過去沒有民航研制的體系，模擬器其實也是其中一個環(huán)節(jié)，國外又有很多壟斷。習主席把過去那種“造不如買，買不如租”的思路倒過來了，大國強國，必須有自己拳頭的東西。航空就是其中一個，中國航天現(xiàn)在發(fā)展不錯，航空業(yè)正努力往前趕。
雷鋒網(wǎng)：在模擬器的構(gòu)造上，又有什么不可或缺的條件？
雷小永：模擬器分幾大塊，其中一塊是飛機的仿真座艙，相當于飛機的坐艙。以前是把飛機的機頭裁下來，就是飛機的座艙，把飛機的機頭拿下來飛行員坐里面，相當于一個飛行員的操作界面。
外面有一個球幕是視景系統(tǒng)，由計算機生成，一個球幕相當于人站在窗戶外面看到的實景，就類似看iMAX電影。視景的生成和顯示，最終會用投影機顯示出來，霧霾、風雨雷電等氣象條件都可以仿真，把外面的場景做得很真實，給出一個視覺反饋。
里面是座艙，外面是一個球幕，然后把整個球放到運動平臺上，這個平臺就是模擬器里的第三塊，提供運動反饋，比如拉桿起飛，整個模擬坐艙也就起來了。
還有一塊是飛機氣動數(shù)據(jù)包。
這是干什么用？其實是對飛機本體的建模，在計算機上要把這個仿真，做得跟空中飛的是一樣的。用數(shù)學方程描述飛行在空中的運動過程。在地面描述清楚飛機在真實的環(huán)境是怎么飛的、遇到什么氣流。比如說側(cè)風就得偏，遇到其它東西就得躲避，包括地面交互的東西，還有發(fā)動機能達到什么水準。
氣動數(shù)據(jù)包里面除了氣動、發(fā)動機是最主要的兩塊外，還有導航飛控飛管，這是飛機整個的系統(tǒng)。這塊有一個飛機模型的仿真。一個模擬器在視景、運動平臺都是可以通用的。但是仿真的是哪種飛機，仿真的是737還是空客320，就要飛機仿真模型，這里面包含氣動數(shù)據(jù)、發(fā)動機數(shù)據(jù)和仿真座艙。
第一個飛機座艙是不一樣的，布局是不一樣的。第二飛機的仿真本體不一樣的，飛機的氣動不一樣，裝的發(fā)動機也是不一樣的。這塊是比較復雜的，真飛機碰到的問題模擬器都得有，真飛機碰不到的問題模擬器也得有。
比如說故障，有的飛行員可能一輩子都碰不著，但在模擬器上必須設置50多種故障模式。發(fā)動機停車了，舵面卡死了，風切變了，側(cè)風什么之類的都得加進去，讓飛行員得知碰到這種情況如何改進。
另外一塊就是教員臺。剛才說的這些故障都是在教員臺上設置，考核飛行員在模擬器上飛得怎么樣，可以設定風速、設定故障燈，包括系統(tǒng)評估。
大概這么五大塊，背后的知識還是很多的，多學科綜合。我自己是自動控制系的，就是在導航飛控這塊，還得有做機械、發(fā)動機系的，做飛機發(fā)動機怎么建模，怎么拿數(shù)學公式描述出來。建模與仿真，首先得建模型，再把它實時運算出來，模型建得真不真就看這個系統(tǒng)復雜不復雜了。有的很簡單只是走兩步路，可是飛機在空中是六自由度的運動。
所以多學科是很重要的，萬一飛機哪塊有一個參數(shù)不對，不懂你真的不知道怎么調(diào)。就跟之前說的不知道哪里下手，代碼給你也搞不出來。
雷鋒網(wǎng)：從學界到辦企業(yè)，有遇到過什么困難嗎？
雷小永：我們都是教授、博士，出來辦企業(yè)沒有相關方面的經(jīng)驗，可能就是一腔熱情來做事情。
首先招人比較困難，又懂航空又懂計算機的不是那么好招，好像大海撈針。開始主要是在幾所航空院校招，再就是找北航的師兄弟們，今年我們專門招了一個HR來。我們也是從幾個人發(fā)展過來的，現(xiàn)在有60多人，10多位博士、20多碩士。
其次公司要快速發(fā)展必須有資本助力。剛開始有點困難，好在我們有自己的造血能力，畢竟在國內(nèi)還是有點名氣的，公司注冊之后就有項目進來了，兩年都盈利了，大概5、6百萬左右，公司在年初完成了pre A輪的融資，雅瑞資本、賽航基金給了很大的支持，目前正在進行A輪融資。
雷鋒網(wǎng)：您怎么看資本的介入？
雷小永：我們現(xiàn)在是pre-A輪，融資主要是想加速這個過程，同時使公司逐漸規(guī)范化。跟投資機構(gòu)打交道我覺得挺好，幾輪盡調(diào)下來，我學到的還是比較多的。
技術、資本、市場，三者不可或缺。技術我覺得只占三分之一，光有技術沒有資本助力你活不下來的。市場也占三分之一，但是市場不是一天能膨脹起來的，需要持續(xù)地做。這個過程中就需要資本的借力的，要招人、招很牛的人，沒有資本的支撐可能都發(fā)不出來工資。很多公司最大的壓力，就是員工工資。如果有資本進來，我就可以專心做些和模擬器相關的項目，積累沉淀，而不是接一些其它的活。
雷鋒網(wǎng)：有這樣一種說法，前沿技術一般是不賺錢甚至是一直燒錢的?，F(xiàn)在您也走進了業(yè)界，這個說法您贊同嗎？
雷小永：其實VR不是今天才出來的概念，已經(jīng)好多年了。我自己覺得普通大眾可能覺得前沿的技術，不一定人家就沒有研究。
過去美國有一家叫施樂的公司，像以太網(wǎng)這些技術都是從它的實驗室里出來的，前沿技術賺不賺錢可能最終還是落實到產(chǎn)品上。
產(chǎn)品優(yōu)秀不優(yōu)秀，不一定是全是前沿的技術，產(chǎn)品的構(gòu)成比較復雜，可能是有個好的概念在里面。比如說蘋果手機，2007年蘋果手機包括過去計算機的機械鍵盤，只是一個所謂的多點觸摸，就跨越了多少年？
所以，前沿技術能不能賺錢，取決于產(chǎn)品。如果技術不賺錢，那就是產(chǎn)品不夠好。
注：后續(xù)雷鋒網(wǎng)將會再次探訪北航虛擬現(xiàn)實技術與系統(tǒng)國家重點實驗室，詳細解析虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)如何與航空模擬器結(jié)合，有興趣可關注雷鋒網(wǎng)的持續(xù)更新。
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