郭 棟，黎檀實，何偉華，潘 菲，魚 敏，張 戎

嚴(yán)肅游戲（Serious Game，SG），在學(xué)術(shù)界尚沒有嚴(yán)格而明確的定義，不同的研究和開發(fā)者對SG的理解和界定并不完全相同，目前比較公認(rèn)的本質(zhì)特點是“不以娛樂為目的的游戲”或“以培訓(xùn)和應(yīng)用為目的的游戲”[1]。自20世紀(jì)80年代誕生至今，一直被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、教育和科研等各個領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和仿真建模技術(shù)的發(fā)展，以美軍為代表的西方國家軍隊逐步將SG理念與技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)傷救治培訓(xùn)領(lǐng)域。戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)傷救治（Tactical Combat Casualty Care，TCCC）指南是美軍和部分北約國家軍隊院前戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下的傷員現(xiàn)場急救標(biāo)準(zhǔn)，也是模擬訓(xùn)練的重點內(nèi)容，而SG不僅能創(chuàng)造戰(zhàn)術(shù)一線傷員救治的真實虛擬環(huán)境，還能為醫(yī)務(wù)人員培訓(xùn)提供互動式訓(xùn)練，能有效提升和完善TCCC的培訓(xùn)內(nèi)容。本文對外軍應(yīng)用SG進行TCCC培訓(xùn)的研究情況予以簡要介紹，并提出對我軍開展戰(zhàn)傷現(xiàn)場急救模擬訓(xùn)練的幾點啟示。

1 戰(zhàn)傷救治模擬SG概述

戰(zhàn)傷救治模擬嚴(yán)肅游戲是立足于游戲的一種軍事仿真和模擬平臺，綜合模擬戰(zhàn)場背景、傷員特征和救治流程等關(guān)鍵要素，以模擬遂行戰(zhàn)術(shù)背景下傷員現(xiàn)場急救活動為主要行為，是軍事類游戲在衛(wèi)勤訓(xùn)練領(lǐng)域的具體運用。通常來說，嚴(yán)肅游戲都具備以下共同屬性：（1）游戲背景及故事情節(jié)，對游戲過程的發(fā)展起基本引導(dǎo)作用；（2）游戲機制和運行規(guī)則，控制了游戲的基本功能、運行方式以及游戲中的角色的反應(yīng)方式，游戲機制決定了游戲規(guī)則的存在；（3）沉浸圖形環(huán)境，是游戲過程中體驗層次的感官表現(xiàn)，包含聲音、動畫或圖形；（4）交互體驗，通過游戲交互接口對游戲環(huán)境或角色產(chǎn)生影響；（5）挑戰(zhàn)和競爭，是游戲的核心要素，可能是操作者與游戲環(huán)境資源的競爭，也可能是操作者相互間的競爭；（6）風(fēng)險和結(jié)果，游戲的挑戰(zhàn)性導(dǎo)致了游戲具有風(fēng)險，這種風(fēng)險僅存在于游戲環(huán)境中，不會對真實的環(huán)境產(chǎn)生影響[1]。與傳統(tǒng)教育手段相比，SG作為一種軍事游戲類軟件工具，具有仿真模擬、人機交互、自我探索、無限試錯、自動提示、即時反饋等重要特點，較為符合現(xiàn)代教育培訓(xùn)理念思想，有助于充分調(diào)動參訓(xùn)人員的學(xué)習(xí)熱情和動力[2]。以提高戰(zhàn)傷救治能力為訓(xùn)練目的，設(shè)計游戲故事情節(jié)和沉浸式的圖形環(huán)境，能夠提供一種沉浸化、個性化、互動性和娛樂性較強的全新學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識。隨著高精度仿真建模、人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的不斷推動，SG不斷追求視覺、聽覺、操控、感觀等多方面的仿真程度，擴大和真實再現(xiàn)戰(zhàn)場環(huán)境，綜合考慮天氣、環(huán)境、地域、地形等多方面因素，使得嚴(yán)肅游戲逐漸成為開展軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究和虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練的前沿陣地和仿真平臺，并受到越來越多的國家關(guān)注和應(yīng)用。

2 外軍TCCC培訓(xùn)相關(guān)SG的發(fā)展

戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)傷救治，是指戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下傷員到達(dá)任何醫(yī)療救治機構(gòu)（Medical Treatment Facility，MTF）前的一系列救治措施，它更強調(diào)戰(zhàn)場、戰(zhàn)斗、戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下的救護決策與資源統(tǒng)籌問題，以實戰(zhàn)為牽引，集最佳救治策略、戰(zhàn)場經(jīng)驗教訓(xùn)、前沿研究項目和醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)回顧等證據(jù)資料為一體，是基于循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷急救指南[3]。美軍根據(jù)過去二十年中軍事實踐經(jīng)驗，總結(jié)發(fā)現(xiàn)遵循TCCC原則能使戰(zhàn)場生存率大大提高，要求所有服役人員都要接受 TCCC技能培訓(xùn)，并達(dá)到相應(yīng)崗位的技術(shù)能力任職要求。然而，通過傳統(tǒng)方法進行TCCC培訓(xùn)，通常需要在至少1名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的教官指導(dǎo)下進行，但是由于培訓(xùn)時間有限、預(yù)算有限，而且專業(yè)教官隊伍人員數(shù)量有限，難以實現(xiàn)以一種低成本、高效率的方式完成大規(guī)模服役人員的培訓(xùn)任務(wù)。因此，美軍、德軍、法軍等逐漸重視采用“嚴(yán)肅游戲”等仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)進行TCCC培訓(xùn)，提高培訓(xùn)效率。

傳統(tǒng)的仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)通常需要專門的硬件設(shè)備和數(shù)百萬美元的開發(fā)和設(shè)計費用，考慮到當(dāng)前電子游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已發(fā)展成一個價值數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，因此，國外SG開發(fā)人員普遍認(rèn)為，使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)、游戲引擎和重用現(xiàn)有的視頻游戲代碼，可以以較低成本完成SG產(chǎn)品的開發(fā)。如較為知名的“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)傷救治模擬系統(tǒng)”（Tactical Combat Casualty Care Simulation，又稱為TC3 Sim）是美軍工程模擬和訓(xùn)練技術(shù)研究中心在2006年基于SG理念設(shè)計開發(fā)的一款TCCC模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合先進的交互式訓(xùn)練技術(shù)和3D環(huán)境仿真模擬等技術(shù)，可通過模擬作戰(zhàn)環(huán)境、真實傷員、相關(guān)戰(zhàn)技指標(biāo)和操作流程，為作戰(zhàn)人員(戰(zhàn)場第一救護響應(yīng)者)、醫(yī)療分隊或救治小組進行訓(xùn)練[4]。針對不同等級的衛(wèi)生人員設(shè)計有相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化課程，培訓(xùn)內(nèi)容包括:傷情評估、檢傷分類、救治策略、傷員初步救治和傷員后送準(zhǔn)備等。目前TC3 Sim系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于美軍陸軍外科研究所、休斯頓和德克薩斯戰(zhàn)地醫(yī)務(wù)人員培訓(xùn)中心等醫(yī)療、科研和培訓(xùn)機構(gòu)。

除了TC3 Sim，外軍基于現(xiàn)成商業(yè)產(chǎn)品（commercial offthe-shelf , COTS）游戲或游戲引擎還相繼開發(fā)了一系列嚴(yán)肅游戲，如“戰(zhàn)斗救生員模擬手游”（Trauma Con 2012）、計算機海軍醫(yī)護兵訓(xùn)練系統(tǒng)（CBCTS 2009）、交互式創(chuàng)傷教練（ITruSim 2006)、模擬病人（Sim-Patient?）、應(yīng)急準(zhǔn)備培訓(xùn)（CBRNE 2010）、橙色代碼?（Code Orange?）、脈沖!!（Pulse !!）、模擬人（HumanSim?）等軟件產(chǎn)品[5]，見表1。自1999年至2007年美軍大約資助了超過150個該領(lǐng)域的研究項目，累計投入超過6000萬美元，使得該領(lǐng)域研究成為美國防部投入最多的科學(xué)研究領(lǐng)域之一。

表1 部分外軍基于COTS設(shè)計開發(fā)的嚴(yán)肅游戲產(chǎn)品[5]

3 外軍兩款TCCC模擬訓(xùn)練SG產(chǎn)品介紹

3.1 美軍“Combat Medic”嚴(yán)肅游戲 “Combat Medic”（戰(zhàn)斗衛(wèi)生兵）是一款來自美國虛擬英雄公司（Virtual Heroes，Inc.）的嚴(yán)肅游戲軟件，2014年由奧蘭多高級研究協(xié)會（ARA）部門研發(fā)，游戲界面見圖1、圖2及圖3。這款嚴(yán)肅游戲有效地結(jié)合了當(dāng)前較為先進的游戲引擎技術(shù)、精準(zhǔn)的戰(zhàn)傷發(fā)生機制和沉浸式戰(zhàn)場環(huán)境仿真技術(shù)，可大大拉近平時訓(xùn)練與戰(zhàn)時運用的距離。系統(tǒng)設(shè)計的總體理念和目標(biāo)是，基于TCCC訓(xùn)練要求提升戰(zhàn)斗衛(wèi)生兵針對戰(zhàn)場可預(yù)防死亡的三大原因，即大出血、氣道梗阻和張力性氣胸相關(guān)救治技術(shù)的培訓(xùn)效率，進而提高救治能力。為了最大程度獲取學(xué)習(xí)效益和實現(xiàn)培訓(xùn)可擴展性，“Combat Medic”嚴(yán)肅游戲集成了一個強大的難度學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該難度系統(tǒng)引入了越來越具有挑戰(zhàn)性的戰(zhàn)場急救場景，并通過環(huán)境內(nèi)的各種干擾增加參訓(xùn)者的整體認(rèn)知負(fù)荷。實時、交互式的沉浸感使認(rèn)知負(fù)荷與參訓(xùn)人員產(chǎn)生共鳴。從理論上講，這可以更好地處理在實際傷員救治中遇到的干擾因素，如復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境或不確定的傷員因素。損傷的隨機變異有助于參訓(xùn)者的臨機應(yīng)變能力[6]。

圖1 戰(zhàn)場環(huán)境及傷員

圖2 模擬使用止血帶

圖3 模擬使用靜脈留置針

“Combat Medic”嚴(yán)肅游戲的一大特色是其多功能性和可定制性。如用戶可以選擇其單兵急救包的內(nèi)容物品量，這強調(diào)了在進入一線救治前組織和準(zhǔn)備的重要性?！癈ombat Medic”不僅適用于個人訓(xùn)練，也適用于團隊訓(xùn)練。在團隊練習(xí)期間，參訓(xùn)人員可以選擇使用支持麥克風(fēng)的耳機進行通信，從而實現(xiàn)有效的團隊溝通、救治分工和任務(wù)協(xié)調(diào)。任何戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練的關(guān)鍵在于效果評估。研究人員采取多管齊下的評估方法，以實現(xiàn)眾多參訓(xùn)人員在不同的培訓(xùn)環(huán)境中接收訓(xùn)練評估。評估系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)的GO / NO GO性能標(biāo)準(zhǔn)、傷員實時狀況信息、參與者決策行為，以及在整個場景中以圖形方式查看傷員的生命體征的能力。當(dāng)一個戰(zhàn)場情景訓(xùn)練完成后，參訓(xùn)人員和教官可以使用同步音視頻，以完整3D方式播放場景，評估治療效果并確定需要改進的地方。為了在每個場景中實現(xiàn)真實的傷員生理反應(yīng)，這款嚴(yán)肅游戲軟件整合了BioGears?生理學(xué)引擎，后者可以準(zhǔn)確地模擬參訓(xùn)人員行為對傷員生理狀況的影響。同時，它根據(jù)當(dāng)前的生理狀態(tài)提供實時、動態(tài)的傷員動作行為。

3.2 法軍“3D-SC1”嚴(yán)肅游戲 “3D-SC1”是法國軍事衛(wèi)生局在2014年針對“前沿戰(zhàn)術(shù)救護”（Sauvetage au Combat，SC）培訓(xùn)計劃研發(fā)的一款戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練嚴(yán)肅游戲，主要用于培訓(xùn)士兵火線條件下傷員緊急救護技能。自2007年引入TCCC救治指南后，法國軍隊一直認(rèn)為基于該指南改進作戰(zhàn)人員和衛(wèi)生人員培訓(xùn)內(nèi)容，對于提高傷員戰(zhàn)場生存能力至關(guān)重要，然而通過傳統(tǒng)的模擬演習(xí)和人體模型等方式對所有法國士兵進行大規(guī)模培訓(xùn)，培訓(xùn)保障或準(zhǔn)備工作面臨巨大挑戰(zhàn)，且成本非常昂貴。因此，法軍基于Medusims虛擬數(shù)字醫(yī)療模擬程序開發(fā)了3D-SC系列嚴(yán)肅游戲。其中已開發(fā)出來的3D-SC1主要適應(yīng)于作戰(zhàn)人員，后續(xù)擬研發(fā)的SC2和SC3分別適用于戰(zhàn)斗救生員和戰(zhàn)地醫(yī)護人員。在訓(xùn)練目標(biāo)定位上，SC1主要包括生存人員搜尋定位，加壓彈性繃帶、戰(zhàn)術(shù)止血帶和嗎啡自動注射器的使用等培訓(xùn)內(nèi)容；SC2主要包括出血性休克管理、骨髓穿刺、戰(zhàn)術(shù)止血帶使用和評估、氣道和呼吸管理，包括氣胸減壓和環(huán)甲膜切開術(shù)等培訓(xùn)內(nèi)容；SC3主要包括在偏遠(yuǎn)敵對環(huán)境中進行戰(zhàn)創(chuàng)傷醫(yī)療救護管理、氣管插管、鎮(zhèn)靜管理，使用氨甲環(huán)酸和升壓藥治療出血性休克，數(shù)字化胸廓切開胸骨置入術(shù)，手持式創(chuàng)傷重點超聲評估（FAST）和危機環(huán)境下資源利用問題等培訓(xùn)內(nèi)容[7]。

在3D-SC1場景中，設(shè)置的是由簡易爆炸裝置（Improvised Explosive Device，IED）爆炸造成3人傷亡：其中1人死亡，1人輕微昏迷，1人是創(chuàng)傷性截肢伴有呼吸困難和前臂出血。在游戲開始的時候，首先出現(xiàn)的是IED爆炸后引起的一個充滿緊張、敵對氛圍和嘈雜聲音（充斥著爆炸、槍擊、痛苦的喊叫聲）的火線救護背景，戰(zhàn)場環(huán)境是以沙漠作戰(zhàn)為背景。受訓(xùn)者必須在以下幾種戰(zhàn)術(shù)策略間進行選擇：火力還擊；確定哪些傷員還活著；確定哪些傷員火力還擊；或轉(zhuǎn)運傷員尋求掩護。當(dāng)虛擬體驗中由于學(xué)員對模擬傷員的不恰當(dāng)處置而導(dǎo)致致命結(jié)果時，系統(tǒng)中虛擬教練員會自動出現(xiàn)，以正確程序和方式挽救戰(zhàn)斗中的傷亡人員。此外，系統(tǒng)設(shè)置了兩個難度級別，即初學(xué)者和高級模式。在高難度水平上，受訓(xùn)人員必須面對更嚴(yán)格的時間限制，同時要面對更具挑戰(zhàn)性的程序，如首次使用戰(zhàn)術(shù)止血帶出現(xiàn)時效、延遲到來的醫(yī)療后送（MEDEVAC）或戰(zhàn)術(shù)環(huán)境的頻繁變化等。在3D-SC1模擬結(jié)束時，系統(tǒng)會呈現(xiàn)出個性化的情況處置總結(jié)報告，可指導(dǎo)學(xué)員在實踐工作中予以糾正錯誤或不良操作。在模擬訓(xùn)練結(jié)束后，如果虛擬傷員得到救活，3D-SC1根據(jù)評分系統(tǒng)，結(jié)合完成時間和動作情況，會虛擬授予學(xué)員金牌、銀牌或銅牌，作為游戲體驗的評價和獎勵。見圖4、圖5及圖6。

目前3D-SC1已經(jīng)部署到法國96個（88%）陸軍團一級部隊中，培訓(xùn)應(yīng)用終端主要為臺式計算機和筆記本電腦，每個培訓(xùn)中心的平均訓(xùn)練時間為19.9±35.2個小時，下步法軍還計劃將3D-SC1部署在平板電腦或智能手機上，進而可讓受訓(xùn)人員隨時隨地、不受時空限制接受3D-SC1培訓(xùn)。此外，還計劃將個體成績評估數(shù)據(jù)收集在一個廣泛的數(shù)據(jù)庫中，以進行全局統(tǒng)計分析，以便根據(jù)在不同培訓(xùn)對象組中獲得的結(jié)果來改進下步SC培訓(xùn)計劃。

4 討 論

隨著大數(shù)據(jù)、信息化和智能化技術(shù)的不斷推動發(fā)展，外軍越來越重視將SG應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，尤其是醫(yī)學(xué)仿真模擬訓(xùn)練方面，針對大規(guī)模部隊官兵開展TCCC模擬訓(xùn)練，以提高現(xiàn)代戰(zhàn)傷現(xiàn)場急救能力。相對而言，我軍在戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練方面，SG訓(xùn)練模式的探索發(fā)展相對緩慢，鮮有報道，究其原因，一是游戲練兵的理念要得到軍事領(lǐng)導(dǎo)或作訓(xùn)機關(guān)的認(rèn)可需要一定時間；二是如何讓嚴(yán)肅的傷員急救獲得富有趣味性和挑戰(zhàn)性需要一定策略；三是如何深化軍事醫(yī)學(xué)專家與國內(nèi)游戲軟件開發(fā)商的合作需要一定機制?？傮w來說，隨著軍民融合上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，國內(nèi)電子游戲行業(yè)的高速發(fā)展，以及全軍群眾性戰(zhàn)傷救治技術(shù)練兵比武活動的興起，對我軍戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練SG建設(shè)帶來了黃金發(fā)展機遇期。當(dāng)前廣大部隊官兵“90后”“00后”正逐漸占據(jù)數(shù)量主體，絕大部分都是在數(shù)字媒體或電子游戲的陪伴下成長起來，具有更好地將虛擬時空與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來的更好融合能力[8]。

因此，將SG作為一種嶄新的訓(xùn)練方式和手段引入到戰(zhàn)傷急救模擬訓(xùn)練領(lǐng)域中，通過信息化技術(shù)可無限延長訓(xùn)練時間、擴大訓(xùn)練空間，同時能夠提供虛擬傷員和虛擬訓(xùn)練環(huán)境，培訓(xùn)實戰(zhàn)背景下傷員救治策略和行動流程，以及協(xié)同其他模擬訓(xùn)練手段提升綜合訓(xùn)練質(zhì)量效益。

圖4 模擬戰(zhàn)術(shù)行動

圖5 模擬轉(zhuǎn)運傷員

圖6 傷員創(chuàng)傷性截肢處置