Lesvliegtuig in combinatie met virtual reality?

De beste leerling-vliegers selecteren met nieuwe technologie

Een ‘simpel’ lestoestel als de PC-7 vervangen, klinkt niet heel ingewikkeld. Maar wat nou als je het breder trekt dan alleen de vervanging van het vliegtuigtype? En bedenkt dat virtual reality en simulatie ook goede kansen bieden?

Op dat idee komt luitenant-kolonel Andries Keijzer samen met zijn collega’s van innovatiecentrum AIR (Ambitie, Innovatie en Resultaat) als hij medio 2020 het vervangingsproject onder de loep neemt. Het CLSK Innovation Board, dat onder meer bestaat uit de Luchtmachtraad en een vertegenwoordiging van de onderdeelscommandanten, had hem namelijk de opdracht gegeven zich te focussen op artificial intelligence (ofwel: kunstmatige intelligentie) en simulatie. Keijzer is vrij om daarvoor zelf een casus aan te dragen, zo lang het maar relevant is voor de luchtmacht. Hij ziet kansen bij het vervangingsproject PC-7 en krijgt goedkeuring – en later ook budget – om de mogelijkheden te onderzoeken.

Verbazing

“Een versleten platform bijna blind door een vergelijkbare nieuwe versie vervangen, terwijl er wellicht ook nieuwe technologie toepasbaar is?” De innovator uit zijn verbazing opnieuw. “Samen met twee collega’s stelden we onszelf vijf keer de waarom-vraag.” Het is een beproefde analysemethode uit Japan om tot de kern van een vraagstuk te komen. “Vanaf de startvraag waarom de PC-7 vervangen moet worden, kwamen we uit bij de vraag waarom we überhaupt een EMVO (Elementaire Militaire Vlieger Opleiding, red.) hebben.”

Het antwoord daarop is snel gevonden en zo klaar als een klontje: om te toetsen of iemand het in zich heeft militair vlieger te worden. Het daaraan gekoppelde doel is het aantal uitvallers tijdens de vliegeropleidingen in Amerika te minimaliseren. En dat laatste lukt met de EMVO, die in de jaren tachtig het levenslicht ziet, weet de overste. “Behalve dat er minder opleidingsbudget in Amerika wordt verspild, zorgt de opleiding voor een meer constante instroom aan vliegers en geven we Nederlandse vliegers een gezonde voorsprong in type-specifieke vervolgopleidingen.”

Competenties

De EMVO is dus een succesvol bewezen concept. Waarom zou je dan een – ogenschijnlijk belangrijk – onderdeel als het lesvliegtuig mogelijk helemaal of gedeeltelijk willen vervangen voor iets anders dan een vliegtuig? “Omdat we met nieuwe technologieën wellicht nog meer kunnen bereiken”, antwoordt Keijzer, die zelf de EMVO doorliep en daarna ruim twintig jaar op de F-16 vloog. “Van leerlingen die de EMVO halen, kunnen we zeggen dat ze gemotiveerd en intelligent zijn en doorzettingsvermogen hebben. Ze moeten in korte tijd veel kennis tot zich nemen en de basis van het militair vliegen onder de knie krijgen. Maar het zegt verder weinig over competenties als leiderschap, kunnen samenwerken, omgevingsbewustzijn en besluitvaardigheid.”

En dat laatste is steeds belangrijker met de komst van complexere wapensystemen. “Nu toetsen we met de EMVO of aspirant-vliegers binnen afzienbare tijd goed kunnen leren vliegen”, legt overste Erik Starmans uit. Hij is als hoofd vliegopleidingen op de Koninklijke Militaire School Luchtmacht (KMSL) verantwoordelijk voor het binnenhalen van voldoende opgeleide vliegers voor de squadrons. “We zeggen iets over de opleidbaarheid en dus de succeskansen als militair vlieger. Maar de vraag is tegenwoordig ook of ze daarnaast data kunnen managen en informatiegestuurd kunnen optreden.”

“Precies”, beaamt Keijzer, “een zogenoemde vijfde generatie vlieger moet niet alleen tactisch goed kunnen vliegen, maar moet daarbij óók nog ruimte in zijn of haar hoofd over hebben voor cognitieve aspecten.” Ofwel: restcapaciteit waarmee je in de hitte van de strijd informatie tot je kan nemen, redeneren, een plan maken en beslissingen durft te nemen. En dat vaak in luttele seconden…

Kan dat?

Vraag is: zijn er technologieën waarmee je van tevoren kunt meten of iemand over deze competenties beschikt of er tenminste aanleg voor heeft? En kan dat in een redelijk kort tijdsbestek van een vooropleiding als de EMVO? Precies dát zoeken de luchtmachtofficieren nu uit met hulp van diverse wetenschappers van onder meer TNO, afdeling neurowetenschappen van de Universiteit Tilburg, het Centrum voor Mens en Luchtvaart, multiSIM en het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum. De focus ligt daarbij op virtual reality en simulatietoepassingen. Keijzer: “Dat dit past in deze tijd, waarin ook zaken als duurzaamheid en geluidsoverlast een rol spelen, helpt natuurlijk mee bij het draagvlak voor dit onderzoek. Maar dat is niet de primaire insteek. Het gaat om het toepassen van nieuwe technologie, zodat we de beste leerling-vliegers naar de vervolgopleiding kunnen sturen.”

Veelbelovend

Keijzer en inmiddels ook Starmans, die zo’n jaar geleden nog vrij sceptisch was (en daarmee zeker niet de enige binnen Defensie), zijn razend enthousiast over de lopende onderzoeken. De tussentijdse resultaten zien er veelbelovend uit, vinden beiden.

In een van de vele onderzoekskamers van TNO Soesterberg staat een proefopstelling van wat volgens de planning nog dit jaar op het opleidingscentrum in Woensdrecht komt te staan. Het is een opgelapte oude mock-up van een PC-7 cockpit, die tot voor kort in een hoekje op Woensdrecht stond te verstoffen. ‘Perfect’, dacht Keijzer destijds, ‘die kunnen we relatief makkelijk en snel ombouwen tot een goed lijkende simulator’. Hij stapt in, zet de VR-bril op en belandt in de 360 graden gesimuleerde omgeving van Vliegbasis Woensdrecht. Behendig vliegt hij weg. Starmans, zowel voormalig PC-7-instructeur als NH90- en Apache-vlieger, kruipt voor de gelegenheid in de huid van instructeur en volgt hem via het computerscherm dat naast de cockpit staat. Tot dusver weinig nieuws. Dit soort simulatoren wordt al veelvuldig gebruikt.

Eye tracking

Tóch is deze variant wel degelijk anders. In de bril zijn twee cameraatjes gemonteerd met eye tracking-software. Starmans ziet nu exact waar Keijzer naar kijkt. En dat kan volgens de wetenschappers verdomd veel informatie opleveren over iemands competenties en capaciteiten. “Een vlieger moet niet alleen de instrumenten in de cockpit in de gaten houden, maar ook goed om zich heen kijken en anticiperen op wat hij of zij tegenkomt in de lucht of ziet gebeuren op de grond”, weet Keijzer als ervaringsdeskundige. In het scherm verschijnen objecten die de vlieger zo snel mogelijk moet detecteren en wegklikken. Niet omdat dit realistisch is, maar om bepaald kijkgedrag aan te leren. Keijzer vergelijkt het met autorijden: “Je leert om je heen kijken voordat je een afslag neemt, maar de rij-instructeur zíet niet waar jij naar kijkt, die ziet alleen je hoofd de juiste richting op bewegen. Met eye-tracking kun je dit wel monitoren en door die wegklik-opdracht eraan te verbinden, kun je ook meten hoe snel iemands reactievermogen is. De scenario’s kun je qua complexiteit steeds meer opschroeven.”

Hersenactiviteit

Ook kun je met eye tracking de stand van de pupillen meten. Als de hoeveelheid licht niet verandert, zegt die stand iets over hoe druk iemand in zijn hoofd is, leerde Keijzer van neurowetenschappers. “De Universiteit Tilburg onderzoekt daarnaast met behulp van EEG-metingen (een onderzoek waarbij hersenactiviteit elektrisch wordt gemeten, red.) ook of de gesimuleerde omgeving er realistisch genoeg uitziet”, legt hij uit. “Dat is heel belangrijk voor de hersenactiviteit. Voelt het niet realistisch aan, net als bij een spelcomputer, dan heb je – onbewust – het gevoel ‘ik kan toch niet doodgaan’. Je kunt je voorstellen dat het gevoel ‘als ik nu iets verkeerd doe, kan het fataal aflopen’ invloed heeft op je hersenactiviteit en dus je cognitieve restcapaciteit.”

Leercurve

Klinkt waardevol, maar of je daarmee ook iemands leiderschapskwaliteiten of op argumenten gestoelde besluitvaardigheid kan meten? Volgens de wetenschappers zitten daartussen zeker verbanden. “De uitdaging in het genoemde voorbeeld is natuurlijk dat je de kist netjes in de lucht houdt, terwijl je bezig bent met objecten onderscheppen,” legt de ervaren jachtvlieger uit. “Dan doe je meerdere dingen tegelijk, maar de kunst is om je hersenactiviteit niet over zijn toeren te brengen. Op een gegeven moment vervangen we bijvoorbeeld objecten door rekensommen. Je blijft daarbij ook de stand van de pupillen in de gaten houden. Zo kun je meten hoeveel cognitieve restcapaciteit iemand heeft terwijl hij of zij óók bezig is met vliegen. Hoe steiler de leercurve die iemand hierbij vertoont, hoe geschikter deze waarschijnlijk is als militair vlieger.”

Dit is in een notendop de – versimpelde – uitleg van het prototype VR-simulator dat momenteel nog doorontwikkeld en getest wordt. Binnenkort doet het projectteam een proef met zo’n veertig KMA-studenten die al als vlieger geselecteerd zijn, maar nog geen enkele vliegervaring hebben. “Tijdens hun KMA-tijd kunnen zij, uiteraard zonder consequenties, deelnemen aan dit experiment”, vertelt Starmans. “Daarnaast testen we ook met een groep vliegers die de EMVO net heeft afgerond en met een groep instructeurs. Je kunt dan drie ervaringsniveaus vergelijken, waarmee je de leercurve van een vlieger simuleert.” “We verwachten in het derde kwartaal van dit jaar de eerste bevindingen binnen te hebben”, vult Keijzer aan. “Het is nog de vraag of we op basis daarvan een besluit kunnen nemen over het wel of niet invoeren van deze techniek binnen de EMVO. Mogelijk moet er nog vervolgonderzoek komen.”

Aantoonbare resultaten

Voordat VR en simulatie onderdeel zullen (mogen) worden van de EMVO, moet het concept bewezen zijn. “De resultaten moeten aantoonbaar kloppen”, aldus de innovator. “Met aannames kan en mag je niets. Logisch ook.” Hoewel het hoofd vliegopleidingen kansen ziet en overtuigd is dat deze innovatie meerwaarde kan hebben voor de EMVO – en dus voor de inzetbaarheid en kwaliteit van de luchtmacht – is hij voorzichtig. De huidige EMVO mét de PC-7 heeft namelijk zijn meerwaarde decennialang bewezen. Dat is bij deze nieuwe vinding nog maar de vraag. Starmans besluit: “Ik verwacht niet dat de praktische vliegopleiding zoals we die nu kennen met echte lesvliegtuigen helemaal zal verdwijnen, maar ik ben ervan overtuigd dat we ook aandacht moeten hebben voor de hiervoor genoemde capaciteiten die we verlangen van onze nieuwe generatie vliegers. Een elementaire vliegopleiding waarin ook VR en simulatie worden toegepast, zie ik als heel reëel toekomstbeeld.”