Jednym z podstawowych celów uprawiania sportu jest maksymalizacja wyników sportowców. Badania i innowacje technologiczne dostarczają coraz większej ilości informacji o technicznych i taktycznych profilach sportu, wspomagających trening fizyczny. W ostatnich latach technologia wirtualnej rzeczywistości (VR) była często wykorzystywana w wielu dziedzinach nauki, znajdując zastosowanie w wojsku, edukacji, zdrowiu psychicznym, terapii medycznej i sporcie.

 

Czym jest?

VR to wizualna symulacja komputerowa, która może odtwarzać realistyczne i kontrolowane środowisko. Jego definicja jest w większości determinowana zarówno postrzeganiem, jak i interakcją w tworzonym środowisku. VR jest w stanie generować modyfikacje, których nie da się zrobić w prawdziwym świecie, a co za tym idzie, pobudza wszystkie zmysły. W zakresie neuronauki i zdrowia behawioralnego trening VR wykazuje duży potencjał w diagnostyce i leczeniu zaburzeń zdrowia psychicznego. VR, podobnie jak rzeczywiste środowisko, jest w stanie przywoływać ucieleśnione symulacje człowieka w świecie, używane do reprezentowania i przewidywania działań, koncepcji i emocji. VR może oszukać mechanizm kodowania predykcyjnego ludzkiego mózgu i stworzyć prawdziwe poczucie obecności w wirtualnym ciele i przestrzeni.

Sugeruje się, że realistyczne reakcje na środowiska wirtualne pojawiają się, gdy system wywołuje poczucie obecności i postrzeganie, że zdarzenia rzeczywiście mają miejsce . W tym względzie ważne jest, aby VR wykorzystywała środowisko generowane komputerowo, ponieważ jest to kluczowa cecha, która pozwala na interaktywność i percepcję obecności. Innymi słowy, wirtualne środowisko lub jego elementy powinne się poruszać lub zmieniać w odpowiedzi na działania sportowca.

 

Okulary VR – najprostsza i najtańsza możliwość zastosowania w treningu VR

Badania w latach 80-tych z wczesną grafiką komputerową próbowały określić potencjał generowanych komputerowo doświadczeń VR okularami. W tamtym czasie moc obliczeniowa komputerów była bardzo ograniczona, a HMD były zawodne i kosztowały dziesiątki tysięcy dolarów. Niedawno dostępna na rynku technologia komputerowa i graficzna umożliwiła renderowanie realistycznych obrazów 3D w wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym. Obecny poziom technologii jest daleki od urządzeń, których używaliśmy w badaniach jeszcze pięć lat temu (takich jak Oculus Rift Development Kit 2. Podczas gdy typowy koszt wysokiej klasy konfiguracji konsumenckiej okularów VR pozostaje wysoki dla indywidualnych konsumentów (2000 USD lub więcej, w tym komputer do gier i zestaw słuchawkowy), ta generacja technologii była szeroko wykorzystywana w badaniach naukowych. Ponadto firmy zajmujące się technologią VR wypuściły bardziej dostępne, niedrogie i łatwe w użyciu okulary, m.in. Oculus Quest.

 

Zalety VR w sporcie

Brak zmęczenia

Ważnym aspektem występującym w sporcie jest przygotowanie fizyczne do zawodów. Regularny trening może wpływać na zmęczenie lub pogorszenie wydolności spowodowane przemęczeniem. Długotrwały intensywny wysiłek w sporcie wyczynowym może powodować dolegliwości bólowe spowodowane nadmierną pracą beztlenową. Tym samym może skutkować pogorszeniem lub spowolnieniem cyklu treningowego, podczas zawodów może nawet doprowadzić do wykluczenia z niego. Trening VR pozwala wykonywać jednostki percepcyjne zbliżone do warunków meczowych bez ryzyka przetrenowania.

Metylowany B-kompleks od AH – obniża poziom zmęczenia

Dostępność

Praktyka czyni mistrza.  Sportowcy potrzebują sesji treningowych, jeśli chcą być dobrzy w tym, co robią. Niektórzy z najlepszych sportowców poświęcili lata swojej kariery na treningi, aby być na swoim poziomie. Praktykowanie niemal każdego dnia może być dużym obciążeniem dla organizmu. Poza tym muszą liczyć się z pogodą i różnymi warunkami dotyczącymi ich treningu. Dzięki rozwojowi technologicznemu, ci sportowcy mogą ćwiczyć swoje umiejętności w dowolnym momencie. Ponadto zawodnicy są w stanie uzyskać prawie wszystkie lokalizacje w wyznaczonych warunkach środowiskowych dzięki VR.

Bezpieczeństwo

Dzięki wirtualnym środowiskom sportowcy mogą bezpiecznie doświadczać krytycznych sytuacji. Na przykład, aby doświadczyć silnego bodźca w sporcie wioślarskim, sportowiec musi wiosłować łodzią na wszystkich rodzajach ścieżek, w niesprzyjających warunkach klimatycznych przy różnych prędkościach. W przeciwieństwie do tego VR usuwa implikacje i skutki społeczne popełnionych błędów i nieścisłości, które są powszechne w procesie treningowym. Poza tym inne okoliczności, takie jak obciążenie psychiczne lub wywołana presja, będą traktowane w sposób precyzyjny, niż byłoby to wykonalne w rzeczywistych sytuacjach. Drugim przykładem jest surfing. Podczas surfowania środowisko jest silnie uzależnione od zmiennych środowiskowych (rozmiar fal, powstawanie fal, prądy, fale oceaniczne), które ciągle się zmieniają i zależą od czynników związanych z falowaniem i wiatrem. Symulowanie środowiska za pomocą nagrań wideo 360° prawdziwych fal i naśladowanie surfowania za pomocą deskorolki, która odwzorowuje ruchy surfowania, daje możliwość powielania i ćwiczenia umiejętności na lądzie, gdy nie ma surfowania. Dodatkowo użycie VR eliminuje kontakt, zastępując go kontrolowanymi wizualizacjami i naśladowaniem, które można odtworzyć w bezpiecznym środowisku. Wyeliminowanie tych czynników podczas treningu minimalizuje potencjalne ryzyko kontuzji przed zawodami, która jest przeszkodą w jakiejkolwiek formie treningu.

Redukcja kosztów

VR pomaga obniżyć koszty i finansowanie dla klubów sportowych. Wraz z innowacjami technologii VR opinie użytkowników zaczęły się znacząco zmieniać. Pozwala to obniżyć koszty szkolenia w wielu dziedzinach, takich jak sport, wojsko czy medycyna. VR daje prawdziwy trening przy ograniczonych zasobach. Nie trzeba wydawać pieniędzy na instruktorów ani sprzęt do ćwiczeń. VR wykorzystuje cały sprzęt, który został zbudowany cyfrowo z tak realistycznym wyczuciem. Koszty związane z rozwojem można również zredukować do wydatków tnących.

Zwiększona motywacja

Dzięki ustawieniu rzeczywistości wirtualnej w połączeniu z funkcjami gry, takimi jak wyniki i nagrody, gracz będzie bardziej zmotywowany do udziału w treningu i poświęcenia większej uwagi. Dodatkawo sportowiec będzie bardziej zaangażowany ze względu na nową aktywność.

 

Wady

Niedopracowane dodatkowe urządzenia

Urządzenia dotykowe, które wciąż są stosunkowo drogie i nieporęczne, mogą być używane na przykład do naśladowania dotyku za pomocą systemów wibracyjnych. Dlatego wykorzystanie tej technologii przy dużych i złożonych ruchach może wydawać się ograniczone.

Za dużo się dzieje

Wykazano, że złożoność sceny wizualnej (np. przepływ wzrokowy) wpływa na występowanie lub zakres choroby symulatorowej. Dlatego wskazano, że szerokość pola widzenia i występowanie ruchu w otoczeniu wpływają na przekrój. Zaangażowanie ruchów sceny zwiększa cyberchorobę w stosunku do braku ruchu.

Tu też są cheat’erzy

Niektórzy ludzie są skłonni do oszustwa w grach. Jeśli praca w VR jest oparta na grze, uniknięcie tendencji do oszukiwania lub czerpania korzyści z gier może być trudne. Co gorsze, próby poprawienia współzawodnictwa mogą prowadzić do tego, że gracze celowo sabotują się nawzajem lub podejmują niemoralne decyzje, zamiast współpracować dla dobra drużyny, dążąc do osiągnięcia określonych celów.

Mastermind V2 – wsparcie pracy mózgu i szybkości reakcji

Jakie cechy może poprawić VR? – nauka odpowiada

Umiejętność percepcyjno-poznawcza

Page i in. porównali skuteczność 360-stopniowej rzeczywistości wirtualnej i dwuwymiarowego (2D) wideo z grupą kontrolną, aby trenować umiejętności decyzyjne koszykarzy podczas wykonywania określonych zagrań. Podejmowanie decyzji było oceniane na korcie przed i po sesjach treningowych przy użyciu dwóch rodzajów zagrywek, w tym wytrenowanych zagrań (prezentowanych podczas sesji treningowych) i nietrenowanych zagrań (prezentowanych tylko podczas testów na korcie). Wyniki pokazały, że grupa trenująca VR i grupa trenująca wideo 2D znacznie przewyższały grupę kontrolną w obliczu wytrenowanych zagrań w teście końcowym. W konfrontacji z niewytrenowanymi grami grupa trenująca VR przewyższała grupę 2D i grupę kontrolną. Wyniki te sugerują, VR 360 stopni może zapewnić lepszy sposób na poprawę podejmowania decyzji w rzeczywistych sytuacjach w porównaniu ze szkoleniem wideo 2D.

Fortes i in. porównali skuteczność 360-stopniowej rzeczywistości wirtualnej i wideo 2D w treningu umiejętności podejmowania decyzji przez juniorów piłkarskich szczebla krajowego. Zawodnicy przeszli 18 sesji treningowych w okresie 6 tygodni. Wyniki pokazały, że obie grupy trenujące znacznie poprawiły podejmowanie decyzji dotyczących podań (określanych jako podania, które trafiały do wolnego kolegi z drużyny, bezpośrednio lub pośrednio tworzyły próbę strzału lub trafiały do zawodnika na lepszej pozycji) podczas rzeczywistych meczów na małą skalę. Warto zauważyć, że grupa 360-stopniowa VR poprawiła podejmowanie decyzji znacznie bardziej niż grupa wideo 2D. Wynik ten sugeruje, że większe zanurzenie w bodźcach treningowych za pośrednictwem zestawu słuchawkowego VR (który pozwalał uczestnikom obrócić głowę) mogło doprowadzić do większej poprawy w podejmowaniu decyzji w porównaniu z wideo 2D. Co ciekawe, transfer umiejętności nastąpił pomimo tego, że gracze nie łączyli informacji percepcyjnych z reprezentatywną akcją podczas treningu.

Panczuk i in. trenowali umiejętność podejmowania decyzji przez wysoko wykwalifikowanych koszykarzy i koszykarzy, porównując skuteczność treningu VR 360 stopni z grupą kontrolną, która uczestniczyła w ich zwykłej rutynie treningowej na korcie. Grupa trenująca ukończyła średnio 11 sesji w ciągu 3 tygodni, podczas których oglądała scenariusze rozgrywki. Gracze w grupie trenującej zostali poproszeni o jak najszybsze zwerbalizowanie swojej decyzji, jednocześnie używając piłki do koszykówki, aby naśladować akcję podejmowania decyzji (chociaż tak naprawdę nie wypuszczali piłki z rąk). Wyniki pokazały, że zawodnicy płci męskiej w grupie trenującej odnotowali średnią lub dużą, ale nieistotną statystycznie poprawę wyników podczas testu transferu gry po małej stronie na korcie w porównaniu z grupą kontrolną.

Animowana VR została wykorzystana przez Tsai i in. szkoląc koszykarzy w zakresie uczenia się taktyki i prawidłowego wdrażania tej taktyki w rzeczywistych sytuacjach. W badaniu porównano skuteczność treningu bardziej konwencjonalnych narzędzi używanych do nauczania taktyki w koszykówce (np. białej tablicy i ekranów wideo 2D) z animowaną symulacją VR. Każda grupa ucząca się ukończyła jedną sesję treningową (trwającą 20 minut), podczas której nauczyła się czterech różnych taktyk koszykówki z punktu widzenia pierwszej osoby. Grupa VR wykazała znaczną poprawę od testu wstępnego do testu końcowego (który został zakończony na prawdziwym boisku do koszykówki) pod względem wzorca ruchu (poprawność pozycji podczas biegu) w porównaniu z innymi grupami, które nie wykazały żadnych zmian w wynikach. Jednak wynik ten wystąpił tylko w przypadku jednej z bardziej złożonych taktyk, która składała się z większej liczby zawodników i trudniejszych ścieżek biegowych, dlatego autorzy doszli do wniosku, że trening taktyczny VR jest skuteczny w nauce bardziej złożonych taktyk.

 

Umiejętności ruchowe

Wykorzystanie technologii VR do treningu umiejętności motorycznych zyskuje na popularności w ciągu ostatniej dekady. Żonglerka jest powszechną umiejętnością motoryczną, która została wykorzystana do badania wpływu animowanego treningu VR na wydajność w świecie rzeczywistym. Borglunda i in. wytrenowali dwie grupy uczestników do żonglowania dwiema piłkami za pomocą animowanej symulacji VR. Uczestnicy grupy treningu ze sprzężeniem zwrotnym otrzymywali informacje dotyczące czasu i wysokości podczas sesji treningowej (200 prób i około 30 minut czasu trwania), podczas gdy grupa kontrolna wykonywała to samo zadanie bez informacji zwrotnych dotyczących czasu i wysokości. Informacje zwrotne dotyczące wydajności zostały przedstawione za pomocą dwóch słupków z zieloną i czerwoną strefą. Dwa krzyżyki oznaczały wysokość rzutów odpowiednio prawą i lewą ręką. Na przykład, jeśli krzyżyk pojawił się poniżej linii środkowej w zielonej strefie, oznaczało to, że wysokość była zbyt niska. Podobnie sprzężenie zwrotne czasu zostało przedstawione za pomocą krzyżyka na poziomym pasku z zielonymi i czerwonymi strefami reprezentującymi czas rzutów wykonywanych każdą ręką. Wyniki wykazały znaczny spadek liczby zrzuconych piłek od początku do końca treningu dla wszystkich uczestników. Ponadto wszyscy uczestnicy znacznie poprawili ćwiczenia, w tym wysokość żonglerki i synchronizację ruchu. Jednak nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic między grupami otrzymującymi informację zwrotną a grupą kontrolną, co wskazuje, że informacje zwrotne dotyczące czasu i wzrostu nie wywołały dodatkowej poprawy wydajności w porównaniu z brakiem informacji zwrotnej. Odkrycia te podkreślają potencjał animowanych technologii VR w zakresie poprawy zdolności motorycznych w przyszłości.

Rauter i in. [55] badali poziom transferu umiejętności z treningu za pomocą wirtualnej symulacji wiosłowania. Wioślarze rekreacyjni znajdowali się w pomieszczeniu, gdzie byli otoczeni przez trzy projektory ekranowe o wymiarach 4 m × 3 m, które wyświetlały obraz wody. Dodatkowo symulacja obejmowała odgłosy łodzi poruszającej się po wodzie oraz użycie wioseł przymocowanych do lin, które wytwarzały siły. Wyniki ujawniły, że grupa trenująca VR znacznie poprawiła się od testu wstępnego do testu końcowego w kilku biomechanicznych pomiarach techniki podczas testów na prawdziwej wodzie. Ponadto badanie to obejmowało grupę trenującą w prawdziwej wodzie, która wykazała znaczną poprawę techniki biomechanicznej podczas testów w środowisku VR, dostarczając dowodów na transfer zarówno w środowisku rzeczywistym, jak i wirtualnym.

Wyniki innych badań sugerują, że wykonawcy mogą uczyć się prostych zadań motorycznych w VR i rzeczywistych warunkach treningowych w porównywalnym tempie.  Warto jednak zauważyć, że szybka poprawa wydajności nie musi oznaczać, że występują również inne korzyści, takie jak retencja i transfer. Co więcej, chociaż stwierdzono, że umiejętności nabyte w VR poprawiają wydajność po przejściu do realnego środowiska, wydajność po szkoleniu w VR jest gorsza w porównaniu z z tym , gdy ktoś od początku trenował w realnym świecie. Ponadto badania sugerują, że ulepszenia umiejętności dokonywane w środowisku VR nie zawsze przekładają się na rzeczywiste warunki. W rzeczywistości ostatnie badanie wykazało, że granie w ogólną grę w rzutki dostępną na zestawie słuchawkowym HTC Vive spowodowało pogorszenie wydajności w porównaniu z treningiem w świecie rzeczywistym. Ten spadek wydajności prawdopodobnie nastąpił, ponieważ akcja rzucania lotką w tej grze VR nie była reprezentatywna dla rzutu lotką w świecie rzeczywistym. Dlatego podkreśla to znaczenie oceny, w jakim stopniu narzędzie XR jest w stanie reprezentować sprzężenia między percepcją a działaniem, które istnieją w rzeczywistych warunkach sportowych.

Alpha GPC – wsparcie produkcji acetylocholiny wspierającej skupienie

 

Zastosowanie VR w praktyce

Obecne wyniki badań sugerują, że VR ma potencjał do treningu umiejętności percepcyjno-poznawczych w sporcie. Obecnie może być lepiej zintegrować sesje treningowe VR z regularnym programem treningowym na korcie lub na boisku, aby dodać dodatkową wartość do regularnych treningów. Jednak biorąc pod uwagę niski poziom dostępnych obecnie dowodów, trening VR nigdy nie powinien zastępować treningu w rzeczywistym środowisku dla zdrowych sportowców. Wyjątek od tej zasady może dotyczyć zawodników, którzy z powodu kontuzji nie mogą uczestniczyć w regularnych zajęciach treningowych. Ci sportowcy mogą używać narzędzi VR w ramach swojego programu rehabilitacji w celu poprawy lub przynajmniej utrzymania umiejętności percepcyjno-poznawczych (np. podejmowanie decyzji taktycznych, przewidywanie).

Owocnym obszarem, w którym VR może być wykorzystany w sporcie, jest pomoc w rozwijaniu umiejętności taktycznych lub edukacja sportowców w zakresie podejmowania decyzji strategicznych. Opracowywanie narzędzi VR, które rozwijają obecne metody wykorzystywane do edukacji i szkolenia sportowców w zakresie podejmowania taktycznych decyzji (np. wykorzystanie programu Power Point, przeglądanie klipów wideo z wcześniejszych występów) to obszar o ogromnym potencjale. Tak jak wykazano, że szkolenie osób udzielających pierwszej pomocy jest bardziej efektywne w przypadku szkolenia VR w porównaniu z prezentacją Power Point, tak sesje edukacji taktycznej można było przeprowadzać z wykorzystaniem technologii VR. Wielu graczy (20 lub więcej) i trener mogą nosić gogle VR i być jednocześnie przenoszeni do tej samej wirtualnej przestrzeni (np. wirtualnego stadionu do koszykówki). W środowisku VR gracze mogą przeglądać strukturę stref obronnych drużyny przeciwnej (poprzez wcześniej zarejestrowane dane GPS z poprzednich występów) z perspektywy gracza na boisku. Trener jest w stanie jednocześnie przetransportować wszystkich zawodników na różne pozycje w polu gry i dać graczom podgląd na żywo, jak np. zmienia się struktura obrony w zależności od położenia piłki. Pozwala to graczom uczyć się informacji taktycznych w bardziej wciągającym i interaktywnym otoczeniu w porównaniu z obecnymi metodami.

Ponadto, biorąc pod uwagę wcześniejsze badania, które wykazały, że animowana rzeczywistość wirtualna może być wykorzystywana w dziedzinach takich jak psychologia i wojsko do symulacji stresujących sytuacji, te podejścia treningowe można zastosować w podobny sposób, aby poprawić wyniki sportowców w sytuacjach wzmożone emocje. Sytuacje specyficzne dla sportu, które powodują wysoki stres u sportowców, można symulować, aby dać sportowcom większą ekspozycję na te środowiska, aby pomóc ograniczyć spadki wydajności w warunkach dużego stresu w prawdziwych warunkach rywalizacji.

Wreszcie, skuteczność VR w sporcie wyczynowym w przyszłości będzie prawdopodobnie zależała od tego, jak dobrze mogą ze sobą współpracować praktycy, badacze i programiści VR. Jest to kluczowe partnerstwo, w którym wszystkie strony polegają na wzajemnym doświadczeniu i wiedzy, aby osiągnąć sukces. Badacze i praktycy przedstawiają pomysły na to, jak chcieliby wykorzystać VR w sporcie, które opierają się na wynikach badań, praktycznych doświadczeniach, ograniczeniach obecnych metod treningowych oraz zasadach lub ramach nabywania umiejętności. Programiści XR mają doświadczenie w faktycznym opracowywaniu narzędzia, znają sprzęt i oprogramowanie wymagane do wdrożenia narzędzi VR oraz rozumieją związane z tym zasoby i koszty. Dlatego programiści mogą informować badaczy i praktyków o tym, czy pomysły treningowe VR są możliwe do zrealizowania, ile czasu zajmie osiągnięcie rezultatu oraz jakie dane są potrzebne do stworzenia wysoce reprezentatywnego narzędzia VR.

 

Podsumowanie

Rzeczywistość wirtualna wydaje się odgrywać ważną rolę w treningu sportowców zawodowych. Ze względu na to, że interwencje w wirtualnej rzeczywistości przynoszą znaczną poprawę w badaniach klinicznych, w przyszłości potrzebne są dobrze zaprojektowane eksperymenty ze szczegółowymi wirtualnymi programami szkoleniowymi. W praktyce rzeczywistość wirtualna jest skutecznie i powszechnie wykorzystywana do analizy wyników sportowców zawodowych. Istnieje potrzeba stworzenia w pełni interaktywnej rzeczywistości wirtualnej, w której sportowcy będą mogli współpracować z wirtualnym partnerem i wpływać na otoczenie.

 

Bibliografia

1. Tao, G., Garrett, B., Taverner, T. et al. Immersive virtual reality health games: a narrative review of game design. J NeuroEngineering Rehabil 18, 31 (2021).
2. Akbaş A, Marszałek W, Kamieniarz A, Polechoński J, Słomka KJ, Juras G. Application of Virtual Reality in Competitive Athletes – A Review. J Hum Kinet. 2019 Oct 18;69:5-16
3. Farley, Oliver R. L. et al. “Virtual reality in sports coaching, skill acquisition and application to surfing: A review.” Journal of Human Sport and Exercise (2019): n. pag.
4. Nor, Nurshamine Nazira et al. “A Review of Gamification in Virtual Reality (VR) Sport.” EAI Endorsed Trans. Creative Technol. 6 (2020): e3.
5. Neumann, D.L., Moffitt, R.L., Thomas, P.R. et al. A systematic review of the application of interactive virtual reality to sport. Virtual Reality 22, 183–198 (2018).
6. Tao, G., Garrett, B., Taverner, T. et al. Immersive virtual reality health games: a narrative review of game design. J NeuroEngineering Rehabil 18, 31 (2021).
7. Charles Faure, Annabelle Limballe, Benoit Bideau & Richard Kulpa (2020) Virtual reality to assess and train team ball sports performance: A scoping review, Journal of Sports Sciences, 38:2, 192-205,
8. Rushing, Madeline. „PHYSICAL ACTIVITY/SPORT PERFORMANCE AND THE BENEFITS OF VIRTUAL REALITY- A SYSTEMATIC REVIEW.” (Spring 2022).
9. https://ojs.umb.sk/index.php/sjss/article/view/135