軟體也是戰鬥力：細品美軍「宙斯盾」系統人機界面設計

假裝你在「宙斯盾」戰艦的戰情中心CIC，你會看到這樣一個雙屏軟體界面：

左邊是綜合態勢圖，主體是二維上帝視角的戰場態勢地圖，展示了整個戰場態勢，上面可以分層疊加目標、一些航線和地圖標註信息（波斯灣的）。左邊上是其他一些系統狀態和控制信息，如2D還是3D模式，地圖放大倍率，工作狀態等

右邊是單個目標的詳圖和應對方案，待會兒詳細說。

兩屏下面有16個多個目標塊，顯示了威脅最大16個目標的簡要信息，可以由此選擇右邊屏顯示哪個目標的詳情。

不要嫌棄這個灰突突的界面，這可是美軍花了十幾年優化完善的結果，讓我隨便撿幾個門道說說吧：

一、3D不如2D，炫技術未必好用

防空作戰是立體空間的，美軍曾花好幾年研究3D立體態勢顯示。

通過大量理論分析和原型測試，最後還是放棄了3D顯示，哪怕是遊戲里常見的3D技術，而採用了目前你們看到的「左邊俯視圖+右邊側視圖」組合的方式。原因有三：

無論顯示屏，還是人眼視網膜，本質上還是二維成像系統。

1、如果要跟現在很多3D加速引擎的遊戲一樣，就必須把視角拖來拖去、轉來轉去才能體會到3D，這在分秒必爭的防空作戰中是不允許的。尤其上世紀計算機和顯卡還很差的時候。

2、如果採用一些偽3D顯示，就會帶來錯覺混淆，比如下面這個，你其實分不清這架飛機是在向屏幕東南方向平飛？還是向東俯衝飛行？

3、當然美軍也嘗試過加上高度線、陰影、速度矢量線來消除誤解，結果發現目標多了以後滿屏都是線，一塌糊塗。

所以最終還是選擇了這種「俯視圖+側視圖」的雙視圖模式，雖然用了兩張圖，但美軍認為：少有幾何常識的高中畢業生（美海軍艦員的基本要求），經過簡單訓練，都可以看懂兩視圖，在腦海中建立正確的三維空間認知，而且非常精準無歧義，就像很多工程製圖都一樣。

當然仔細看右面屏的側視圖，美軍偷了個懶，即無論你選擇哪一個目標，這個測試圖都是現實的這個目標與你本艦的相對位置關係側視圖，默認本艦在左下角，目標從右側飛來。

其實是一種以本艦為軸，選定目標為變數的極坐標方式，本艦為原點，橫坐標為目標水平距離，縱坐標為目標高度，非常直觀地表示了目標與本艦的相對位置，同時上面可以用不同顏色的區塊表示本艦的感測器對目標的探測範圍，以及不同武器範圍。

這種極坐標的方式，對於本艦自防禦，是非常合理而直觀的。

如果選擇另一個目標，那系統會馬上繪製以另一個目標為變數的極坐標相對側視圖，切換速度很快，毫無延遲，相信我。

二、多目標信息，「表格的精準」不如「理解的快速」！

目標怎麼選？那就看兩個屏幕下方的那些塊塊了，每屏下面8個，總共16個，這是根據一定原則，「宙斯盾」系統從上給個目標中按照威脅排序選擇出的威脅靠前的16個，威脅大的靠左，威脅小的靠右，似乎坐實了「宙斯盾」系統同時能抗擊16批目標的傳言啊。

這些塊塊有兩個用途：1選擇目標的軟按鈕，2十六批目標的簡要信息。

先說按鈕功能。

其實美軍很早以前的顯控台的屏幕就是觸摸屏，包括早期CRT時代，那是還需要用電子筆，這樣比滑鼠直接，也更精準。

現在都是LCD的更方便了。想查看某個目標的詳細信息，以及對他進行攔截操作，按這個塊塊就行，右屏就切換成被選目標的側視圖、詳細信息以及攔截操作方案。切換速度很快，相信我，因為數據都在後台運算。

再就是16批目標的簡要信息顯示功能

如果問道，如何顯示目前十幾批來襲目標的信息？很多程序猿都會不約而同地選擇「表格」啊！

每行一個目標，各列份別是目標編號、經度、緯度、方位、距離、高度、航速、航向、敵我屬性、類型等等，數據都能精確到分、米，多好啊！

然而美國人不這麼設計，而是用一個小塊和上面的數字元號來表示，從上到下：

第一行：目標批號7037，黃低色表示「威脅！」

第二行：類型，是「超美洲豹」

第三行：Helo表示直升機

第四行：方位160度，距離25海里

第六行：箭頭表示正在遠離我，平飛，高度3000米

第七行：電子戰特徵

第八行：是否進行了IFF敵我識別

第九行：提示信息小按鈕，有該目標的新提示會亮起，按下去會彈出窗口顯示最新提示。

想想一下？這個好？還是表格好？

別的不說，但就第六行那個小箭頭，在默認本艦出於左下角原點的情況下，箭頭可以用8個方向朝向來分別表示接近還是遠離本艦，爬升還是下降（這個對防空作戰很關鍵）。如果你要用表格來表，哪怕經度、緯度、高度、方位、距離、航速、航向幾個值給的再精確也沒用，還要盯著這些數值是怎麼變化的，如高度「…2736，2737，2737，2738，2739，2738…」，才能心算出到底是在爬升還是下降，是遠離還是接近。

這就是美軍所謂的「精確詳細的，不如模糊但直觀的」。

當然這個小塊快僅展示最核心的信息，詳細信息可以在右邊詳細表格里看到。

三、隨距離遠近，基於預案的自動交戰

還是看右邊這個單個目標詳細屏幕，側視圖正下方的那個甘特圖就是「宙斯盾」系統的核心坐在了——目標距離驅動的對空作戰預案！

可以看到一根白線貫穿上面的側視圖和下面的甘特圖，甘特圖的橫坐標依然是目標與本艦的距離，而那些條條，就是各種軟硬對抗手段了。隨著目標距離的接近，梯次採取各種應對，如：

80-40海里：空間確認，

80-45海里：1次告警，

75-00海里：「密集陣」近防炮啟動/防空系統戒備，

60-30海里：2次告警，

58-30海里：人員隱蔽警報，

55-10海里：電子戰啟動，

55-22海里：3次告警，

55-20海里：照射器跟蹤，

75-5海里：中間還夾雜了兩次向指揮官請示，

40-00海里：防空導彈準備，

38-00海里：釋放誘餌，

38-00海里：曳光彈射擊/警告射擊，

50-00海里：開火or不開火的決定！

這就是一套典型的「宙斯盾」系統的對空作戰預案，實戰時根據目標距離遠近，自動/半自動執行。

而「宙斯盾」系統內存了據說了90多套這樣的作戰預案。

平時，由軍官和參謀們根據未來可能的情況，不斷編輯、修改、創建新的作戰預案。也就是選取不同的條條，排列這些條條的順序，拖動這些條條的距離跨度，設定一些參數。

這90多條作戰預案，以及如何提前設定選擇，一定是基於裝備技術特點，還有美軍多年防空作戰經驗，總結而成，才是「宙斯盾」系統的核心啊!

戰前，就根據當前的任務、周遭環境、本艦角色、可能威脅類型、既定戰術、交戰規則ROE等要素，選擇1套或多套作戰預案來載入，屆時自動/半自動運行，中間人只進行必要的重要決策或者「否決」式干預。

這樣就兼顧了防空作戰的複雜性和決策的快速性選擇。

而上面例子里這個對付一架「超美洲豹」的預案，經過了三次警告，最後還把是否開火的決策權交給指揮官，說明這是一套典型的波斯灣平時巡邏的預案。

四、敵我識別，出示判據！

其實有過防空作戰經驗的人會告訴你，防空作戰最難的是「敵我識別」。

前期探測detect，解決「有沒有」的問題，尤其是隱身技術大行其道的現在，考驗的是雷達性能。

而敵我識別就沒法全靠技術了，因為絕大部分情況下，除了裝有敵我應答器的自己人目標能被直接標為「我」，其他的滿屏都是「不明」啊!滿屏啊！懂不懂？

這樣即使看到了，也沒法開火啊！裡面有敵人，有中立目標，有假目標，甚至還有IFF敵我識別器沒正常工作的友軍目標！

然後就要運用各種手段，鬥智斗勇，把這些「不明」一個個分解為「敵、中立、還是不明」。至今這都是一個無法用技術解決的難題，所以宙斯盾系統CIC裡面專門有個IDS目標識別員干這事兒，還有TIC戰術情報協調員，和RCS雷達識別員，OHT超視距目標協調員三個人配合他。即使這樣也難免出錯。

所以你就知道為何海灣戰爭中，很多伊拉克戰機即使被聯軍發現了，進入射程了，也是因為遲遲無法識別出敵我屬性，而不能開火，白白浪費導彈的射程優勢。

也不難理解「誤傷友軍」在海灣戰爭和伊拉克戰爭中為何如此普遍。

更別說更早的震驚全球的美軍巡洋艦「文森斯」誤擊落伊朗民航客機事件。

在這裡，美軍是這麼處理的，即在擺出系統自動敵我識別結果的同時，還擺出了判據，而且還是正反判據都有。

如這個批號為7037的目標被系統自動識別為「威脅threat」，但也給出了系統的判據，分為三部分：

A．正方判據：如平台ID可疑，沒有IFF應答，來自敵人空軍基地，來自敵方領空，正在接近我們，能攜帶武器

B.反方判據：如距離尚遠其武器還夠不著我艦

C.有關假設：如可能是為敵人做目標指示的，可能攜帶武器，可能IFF識別器關閉

基於以上三方信息，系統自動判別為「威脅」。

但給出上述判據的原因，就是想讓操作人員再做更進一步判斷，畢竟人比機器聰明，並可以直接通過「非威脅」，「不明」兩個按鈕，改變目標的敵我屬性，從而直接影響後面的交戰過程。

所以也才會出現2017年6月22日，美軍第四次海基反導「標準3」導彈打靶試驗中，因為TIC錯誤把目標屬性標為「友」，造成飛行中的「標準3」導彈自毀的事故。估計就是一不小心，把「threat威脅」按鈕，按成了「NonThreat非威脅」按鈕，2億美元打水漂。

五、簡標與2525D軍標

雖然態勢依然用這古老的的9類簡標，即9個帶尾巴的方塊、圓圈、菱形，來表示空中、水面、水下目標，跟《獵殺潛航》一樣。

但美軍也做過很多嘗試，是否有更形象的方式來表示目標的類型，甚至嘗試過直接用很形象的小的3D小標誌。

但最後的結果，依然是理智戰勝了炫技，目前用的最多的是一種抽象的，但比9類簡標信息量更大的2525C軍標，最新已經進化到了2525D。

六、用眼動儀來幫助優化布局

不要小看這個灰突突的界面，其實上面的區域劃分，排版，也是大費周章的，可不僅僅是美觀問題，也不是設計人員的經驗和風格，而是玩真的。

即給測試對象裝上了眼球焦點跟蹤儀，然後做一堆任務，然後記錄分析操作人員的視線焦點，比如根據下列因素來優化布局：

A,視線在每個界面元素上的停留時間，優化原則就是：理論上最常看的放中間，最不常看的放邊角；

B,一次任務中，視線在不同界面元素上的移動順序，優化原則就是：讓順序注視的界面元素，按照一定順序就近排列，這樣避免視線在屏幕上大幅度跳躍，而是順理成章從一個元素就近過渡到另一個元素。

看看早期版本，無論是布局，甚至配色，都優化了不少吧？

七、大樣本對比測試來優選方案

另外無論是界面布局，還是元素的具體設計，還是軍標圖符的確定啥的，美軍都不是靠設計人員直覺，或者少數專家、領導意見，而是大樣本測試。

比如3D還是2D，簡標還是3D小標還是2525軍標的選擇，常用做法就是每次組織多個測試小組，每組混編30名新老操作人員，各組分別去試用這些不同的設計方案的軟體，然後進行大數據統計，如不同軍標「找不同or找相同」，統計不同小組的正確率、平均時間等等。

這樣就比較科學客觀的得出了到底哪種設計最好用。

八、改改軟體界面，戰鬥力提升10%!

至於這麼吹毛求疵么？

美軍曾洋洋得意發過一篇文章「4秒鐘的決策優勢！」，即不用改動「宙斯盾」系統的任何感測器、武器、計算機硬體，單憑軟體設計優化，縮短人的認知和決策時間，系統的「人在迴路」的一個攔截波次反應時間縮短了4秒。

4秒什麼概念？相當於對來襲超音速反艦導彈的攔截半徑外延了3.4公里，或者相當於MK 41系統多打出去8枚導彈！這種「軟功夫」，比費勁巴拉提升雷達或者導彈性能相比，帶來的作戰能力提升太划算了！

默虹的小歸納：

美軍裝備的先進，不僅僅體現在那些看得見摸得著，指標硬邦邦的雷達、導彈等硬體上。其實軟體設計，甚至一個軟體界面設計，也是想方設法提高認知和決策的準確性和反應速度。尤其是幾個原則：

1、用最有效的技術，而不是最炫的技術：從顯示到底是3D還是2D？圖標到底是抽象邏輯標識還是小3D逼真圖標？就體現出來了。

2、人機界面，快速而準確的認知是核心：而不是用表格堆砌大量的、精確到小數點後幾位的精準數據。

3、智能決策，一定是輔助，而不能代替人。事先編輯好作戰預案，戰時自動執行，必要時人工干預。還有敵我識別，及其做機器能做的部分，但也提供判據讓人去做最後的抉擇。

4、設計優化，多用多試：而不是看設計人員喜好，或者少數專家、領導意見，而是想方設法去測、去試，用最客觀的樣本測試結果來說話。

不要覺得這個都不如現在的遊戲軟體界面，這可是美軍10年前的一個版本，現在？肯定更加日新月異咯！細節我就不方便透露咯!但一定是認知更快，決策更准，交戰更強！

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微博同名：默虹美海軍學習小站

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