李 棟
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改善運(yùn)動(dòng)記憶的研究分析*
李 棟
(浙江警察學(xué)院 警察體育部,浙江 杭州 310051)
文章對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)干預(yù)運(yùn)動(dòng)記憶的研究分析。結(jié)果表明,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)十分契合扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)記憶所需要的信息傳播程度,并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)信息傳播相較于傳統(tǒng)傳播技術(shù)存在更多的優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)在信息反饋及時(shí)性、動(dòng)作演示準(zhǔn)確性、感官刺激豐富性、訓(xùn)練選擇便利性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)記憶中的具體應(yīng)用有:構(gòu)建正確的三維體育技術(shù)動(dòng)畫;模擬逼真的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境;創(chuàng)造虛擬的競(jìng)技對(duì)手;實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估反饋訓(xùn)練效果;塑造運(yùn)動(dòng)員競(jìng)賽心理??偨Y(jié)分析其重要性和未來的發(fā)展,其目標(biāo)是在運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)記憶的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用方面取得科學(xué)突破,從而更有利于運(yùn)動(dòng)員科學(xué)的改進(jìn)技術(shù)動(dòng)作,推動(dòng)競(jìng)技體育發(fā)展。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);運(yùn)動(dòng)記憶;運(yùn)動(dòng)心理;競(jìng)技體育
運(yùn)動(dòng)記憶也被稱為肌肉記憶,屬于程序式記憶,運(yùn)動(dòng)員在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)時(shí),運(yùn)動(dòng)員大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)中樞內(nèi)所支配的部分肌肉活動(dòng)的神經(jīng)元在機(jī)能上進(jìn)行排列組合,興奮和抑制在運(yùn)動(dòng)中樞內(nèi)有順序,有規(guī)律的,有嚴(yán)格時(shí)間間隔地交替發(fā)生,形成了一個(gè)穩(wěn)定條件發(fā)射系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)動(dòng)力定型[1]。最終允許運(yùn)動(dòng)員在沒有意識(shí)的情況下執(zhí)行肌肉記憶,這個(gè)過程因?yàn)闇p少了注意力的需要,大大提高了肌肉系統(tǒng)的執(zhí)行效率。因此可以更確切地說,運(yùn)動(dòng)記憶的形成就是建立運(yùn)動(dòng)動(dòng)力定型的結(jié)果。肌肉記憶的例子可以在許多日?;顒?dòng)中發(fā)現(xiàn),這些活動(dòng)隨著練習(xí)次數(shù)的增加而變得更為完善和自動(dòng)化,例如騎自行車,在鍵盤上打字,演奏樂器,跳舞等各項(xiàng)肢體運(yùn)動(dòng)技術(shù)??墒莿?dòng)力定型的缺點(diǎn)在于一旦形成便難以更改,若運(yùn)動(dòng)員在學(xué)習(xí)技術(shù)動(dòng)作時(shí),沒有采取正確的動(dòng)作姿勢(shì),形成了錯(cuò)誤的動(dòng)作記憶,則后期更改矯正變得十分困難。運(yùn)動(dòng)員錯(cuò)誤技術(shù)動(dòng)作記憶沒有標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作都是建立在自身個(gè)體差異上的,而錯(cuò)誤技術(shù)動(dòng)作特指那些出現(xiàn)了額外的力量代償,額外力量損失的技術(shù)動(dòng)作[2],在動(dòng)力定型情況下,調(diào)整錯(cuò)誤動(dòng)作記憶就變得十分困難。根據(jù)Wade Kimberley-A等人的研究(2002),發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)的信息傳播,暗示性信息的傳播可以導(dǎo)致人們創(chuàng)造新的虛擬記憶[3],學(xué)者所做的實(shí)驗(yàn)是通過各種內(nèi)容形式的媒體植入虛擬記憶,例如童年的書面敘事以及照片,亦或是兒時(shí)熟悉的歌謠,實(shí)驗(yàn)之后,學(xué)者在實(shí)驗(yàn)人員大腦皮層中檢測(cè)到新的活躍記憶區(qū)塊。這說明了虛擬記憶對(duì)運(yùn)動(dòng)記憶改變的可行性,關(guān)鍵在于傳播暗示性的信息是否豐富。信息豐富的標(biāo)準(zhǔn)有如下幾個(gè):及時(shí)反饋能力,如感官知覺的反饋是否快速準(zhǔn)確;傳輸信息能力,如圖形符號(hào)以及暗示性的提示;語言能力,包括數(shù)字和自然語言;受外界關(guān)注的能力,如外界氣氛的渲染能夠極大豐富信息傳播質(zhì)量[4]。Segovia Kathryn-Y等學(xué)者的觀點(diǎn)(2009),暗示性的信息在媒體豐富性方面越強(qiáng)大,則人們?cè)接锌赡軐⑷碌男畔⒓{入大腦記憶中,這也就是說明了人們的大腦皮層中的運(yùn)動(dòng)記憶可以通過暗示性的信息而得到改變和扭轉(zhuǎn)[4]。
現(xiàn)如今,一種蓬勃發(fā)展的媒體信息傳播技術(shù),即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),其蘊(yùn)含的沉浸式體驗(yàn)非常契合暗示性信息傳播方式,可以很好的充當(dāng)暗示性信息傳播的媒介[5]。對(duì)運(yùn)動(dòng)員打破錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力定型,改善不足的技術(shù)動(dòng)作有著很好的現(xiàn)實(shí)意義。另外通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)影響運(yùn)動(dòng)員的自我效能,也可以更好的干預(yù)競(jìng)技場(chǎng)上各種心理變化,疏導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員的不良運(yùn)動(dòng)心理。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不管是對(duì)運(yùn)動(dòng)員生理和心理方面均有極大改進(jìn)空間,在此進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。
VR是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的縮寫,也被稱為靈境科技,現(xiàn)目前已被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域,它具有高度的人機(jī)界面,具有以下基本特征:沉浸,交互和可視化[6]。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和圖像聲音設(shè)備是外部設(shè)備隨著VR的快速發(fā)展,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。VR在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的工作是利用計(jì)算機(jī)圖形,仿真技術(shù),多媒體技術(shù),人工智能,網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并行處理和多參數(shù)環(huán)境感知技術(shù),模擬運(yùn)動(dòng)員的視覺,聽覺,觸覺感覺等感官器官,使運(yùn)動(dòng)員沉浸在虛擬的體育世界中。還通過語言和手勢(shì)的即時(shí)交互,為運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造出多維數(shù)據(jù)空間[7]。近年來,全世界,特別是我國(guó),大量投入了VR在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用。 VR作為體育運(yùn)動(dòng)的必備品已被納入奧運(yùn)等大型體育賽事和比賽階段。VR系統(tǒng)的互動(dòng)性是區(qū)分VR系統(tǒng)和傳統(tǒng)三維卡通的最為明顯的特征[8]。例如籃球虛擬世界中,運(yùn)動(dòng)員可以運(yùn)球朝向各個(gè)方法進(jìn)行突破,也可以和虛擬隊(duì)友打出各種巧妙的配合,互動(dòng)是創(chuàng)造性的極大體現(xiàn),創(chuàng)造性是現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界區(qū)別最大的一道門檻,創(chuàng)造性越豐富,互動(dòng)越多,則虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真更為真實(shí)。VR系統(tǒng)的可視化使得運(yùn)動(dòng)員從定性診斷和配給的綜合環(huán)境中獲得感知和理性的認(rèn)識(shí)[9],從而加深運(yùn)動(dòng)觀念,可讓運(yùn)動(dòng)員深刻的明白自己的技術(shù)動(dòng)作是否符合規(guī)范動(dòng)作。 例如運(yùn)動(dòng)員在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),伴隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行而做出相應(yīng)的技術(shù)動(dòng)作,VR可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)員個(gè)體的技術(shù)差異給出運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的改進(jìn)指標(biāo),直觀的反應(yīng)在虛擬屏幕上,對(duì)動(dòng)作的時(shí)機(jī)和細(xì)節(jié)起到正向積極引導(dǎo)作用。
以上VR的各項(xiàng)特點(diǎn),為運(yùn)動(dòng)員構(gòu)建逼真、及時(shí)、立體的暗示信息提供了極為重要的先決條件,為運(yùn)動(dòng)員調(diào)整運(yùn)動(dòng)記憶起到了關(guān)鍵的作用。
目前的VR組成的專業(yè)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度以突破微秒級(jí)別,在設(shè)備先進(jìn)的情況下,人體感官根本無法察覺延遲[10],也就是說在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中所反映的信息指標(biāo)能立刻反饋,運(yùn)動(dòng)員在做完一組技術(shù)動(dòng)作之后,VR會(huì)通過視覺觸覺聽覺等感官知覺幾乎零時(shí)差反饋給運(yùn)動(dòng)員,讓運(yùn)動(dòng)員能夠立刻察覺動(dòng)作的差異之處,及時(shí)的信息反饋對(duì)細(xì)微的動(dòng)作矯正有極大的好處,對(duì)頂尖運(yùn)動(dòng)員提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)提高了可能性,這就是VR區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)教學(xué)矯正的一個(gè)重大便利之處
VR系統(tǒng)通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員個(gè)體的建模,在運(yùn)動(dòng)員多次練習(xí)動(dòng)作后通過詳細(xì)的運(yùn)算能夠找出力量代償?shù)腻e(cuò)誤動(dòng)作細(xì)節(jié),從而模擬出最適合運(yùn)動(dòng)員個(gè)體的技術(shù)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn),而VR系統(tǒng)創(chuàng)建的個(gè)體化的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)動(dòng)作每次演練均保持不變,如此下來,只要運(yùn)動(dòng)員在VR個(gè)體動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行數(shù)次重復(fù)的動(dòng)作練習(xí),準(zhǔn)確性的動(dòng)作動(dòng)態(tài)反饋會(huì)反復(fù)的刺激運(yùn)動(dòng)員的神經(jīng)反射系統(tǒng),最終在大腦回路中加深運(yùn)動(dòng)記憶區(qū)塊,將這種準(zhǔn)確的動(dòng)作記憶保持和鞏固下來
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的感官刺激豐富程度不是傳統(tǒng)信息傳播系統(tǒng)所能比擬的,綜合了視覺,聽覺,觸覺,嗅覺,幾乎調(diào)動(dòng)所有感官系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上,最大限度的模擬現(xiàn)實(shí)世界,隨著科技的進(jìn)步,虛擬世界將越來越趨向于現(xiàn)實(shí)世界,感官刺激豐富程度越來越高,也許到不遠(yuǎn)的未來,就如電影黑客帝國(guó)一樣,分不清是在現(xiàn)實(shí)世界中,還是在虛擬世界。那時(shí),運(yùn)動(dòng)員在虛擬世界中運(yùn)動(dòng)將和現(xiàn)實(shí)幾乎沒有區(qū)別,所有現(xiàn)實(shí)中可以學(xué)習(xí)的東西在虛擬世界中一樣能夠完成,還更有效率。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造了各種訓(xùn)練環(huán)境,可以是高原氣候,平原氣候,亦或是某些運(yùn)動(dòng)緊張時(shí)刻和浮躁時(shí)刻[11]。這使得運(yùn)動(dòng)員能夠針對(duì)性的在自身生理或心理上的弱點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境,這就為運(yùn)動(dòng)員提高了極大的選擇便利性,不需要在將時(shí)間浪費(fèi)在路程上的奔波和整頓,并且還可以極大的減少外出經(jīng)費(fèi)的使用,還便于教練團(tuán)隊(duì)隨時(shí)的跟蹤調(diào)查,這一切都是VR創(chuàng)造全能的虛擬世界所帶來的便利性。
通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的運(yùn)動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)畫,能夠在獲取運(yùn)動(dòng)員個(gè)體差異的生理指標(biāo)基礎(chǔ)上,模擬出最符合運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作軌跡。為運(yùn)動(dòng)員在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸之下,深刻的感受自身動(dòng)作和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的細(xì)微差距,將技術(shù)動(dòng)作向標(biāo)準(zhǔn)軌跡靠攏,并逐步熟悉標(biāo)準(zhǔn)化下的肌肉發(fā)力順序和知覺,通過不斷的三維體育技術(shù)動(dòng)畫在視覺,聽覺,觸覺上的刺激,使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生新的肌肉記憶,并最終在大腦回路中形成穩(wěn)定的條件反射
眾所周知,肌肉記憶的創(chuàng)造和穩(wěn)固離不開運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)氛圍的渲染。為了改善運(yùn)動(dòng)員的技術(shù),許多教練正在考慮如何創(chuàng)造一個(gè)類似真正競(jìng)技的訓(xùn)練環(huán)境,VR為其提供了最可行的方案,可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的虛擬環(huán)境交互,真實(shí)的競(jìng)技環(huán)境或其他培訓(xùn)環(huán)境[12],例如放松的訓(xùn)練環(huán)境,緊張的訓(xùn)練環(huán)境以及壓力強(qiáng)度大的訓(xùn)練環(huán)境。這種訓(xùn)練方法改變了傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式,使運(yùn)動(dòng)員形成了和虛擬環(huán)境的互動(dòng),這需要技巧,戰(zhàn)術(shù)和耐力,使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生更多的新異刺激,從而更為深刻刺激動(dòng)作神經(jīng)條件反射,更有力的創(chuàng)造新的運(yùn)動(dòng)記憶]。此外VR不但使得訓(xùn)練變得更加真實(shí),還可以大大降低運(yùn)動(dòng)員在熱身賽中的傷害率,也能極大減少運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的投資和節(jié)約不必要的精力浪費(fèi)。
運(yùn)動(dòng)員所學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)技術(shù)均要在競(jìng)技賽場(chǎng)上表現(xiàn)出來,而競(jìng)技賽場(chǎng)不可避免的就是對(duì)手的干預(yù),所以運(yùn)動(dòng)員所習(xí)的的運(yùn)動(dòng)記憶必須是在對(duì)手干預(yù)之下建立的才有現(xiàn)實(shí)意義。通過分析對(duì)手的相關(guān)數(shù)據(jù),創(chuàng)造出無限仿真的虛擬對(duì)手,運(yùn)動(dòng)員進(jìn)通過三維實(shí)心頭盔進(jìn)入虛擬環(huán)境與對(duì)手競(jìng)爭(zhēng)。以這種方式,運(yùn)動(dòng)員可以與最強(qiáng)的對(duì)手進(jìn)行虛擬對(duì)戰(zhàn)。運(yùn)動(dòng)員通過VR和身體訓(xùn)練的結(jié)合獲得技術(shù),戰(zhàn)術(shù),心理和體能訓(xùn)練,并通過正向反饋不斷將同競(jìng)技對(duì)手有關(guān)的對(duì)抗技術(shù)融入運(yùn)動(dòng)記憶之中,有利于訓(xùn)練效果,更有利于實(shí)戰(zhàn)競(jìng)技比賽。
訓(xùn)練效果評(píng)估是運(yùn)動(dòng)員改變運(yùn)動(dòng)記憶的重要指向標(biāo)。當(dāng)通過VR技術(shù)收集日常培訓(xùn)信息后,運(yùn)動(dòng)員可以通過運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)模擬計(jì)算機(jī)上的訓(xùn)練動(dòng)作,然后通過將訓(xùn)練模擬與標(biāo)準(zhǔn)模擬,過去訓(xùn)練動(dòng)作和上級(jí)動(dòng)作進(jìn)行比較,客觀評(píng)估訓(xùn)練效果,找出技術(shù)動(dòng)作進(jìn)步的角度,緯度和距離。教練員基于對(duì)訓(xùn)練效果和運(yùn)動(dòng)員個(gè)人特征的評(píng)估,可對(duì)運(yùn)動(dòng)員的行為進(jìn)行深入分析,為運(yùn)動(dòng)員的下一期培訓(xùn)提出更好的行動(dòng)計(jì)劃,并且在長(zhǎng)期的訓(xùn)練計(jì)劃刺激下,達(dá)到最終改變運(yùn)動(dòng)記憶的目的。
不同的運(yùn)動(dòng)員有不同的心理素質(zhì),存在不用的心理缺陷,心理的塑造與環(huán)境關(guān)系密切,VR能夠模擬出針對(duì)性的虛擬世界,例如模擬出運(yùn)動(dòng)員焦躁不安,緊張,易怒的環(huán)境,使運(yùn)動(dòng)員的心理缺陷得以暴露出來,讓運(yùn)動(dòng)員積極的去改善,克服心理缺陷,并在此心理基礎(chǔ)上去做相應(yīng)的技術(shù)動(dòng)作,并最終印刻在動(dòng)作記憶回路中。當(dāng)然,也可以模擬鼓舞歡呼放松的訓(xùn)練環(huán)境,特別是在運(yùn)動(dòng)員做出正確的技術(shù)動(dòng)作之后,給予鼓勵(lì)表揚(yáng),更能夠激起運(yùn)動(dòng)員的成就感和喜悅感,將這種美好的運(yùn)動(dòng)記憶保存下來。
運(yùn)動(dòng)定型使技術(shù)動(dòng)作條件反射穩(wěn)固化,改變技術(shù)動(dòng)作意味著需打破之前的大腦反射回路,建立新的條件反射,無論是對(duì)運(yùn)動(dòng)員本人還是訓(xùn)練環(huán)境都有很嚴(yán)苛的要求,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)帶來了便利性和可行性。當(dāng)前VR技術(shù)所創(chuàng)造的運(yùn)動(dòng)虛擬場(chǎng)景距離現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景仍有差距。但隨著科技的快速發(fā)展,在不久的未來,VR將能極大程度仿真現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景,運(yùn)動(dòng)員能夠在虛擬環(huán)境中精準(zhǔn)改善自身薄弱環(huán)節(jié),普通人也能自由學(xué)習(xí)任何運(yùn)動(dòng)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了以往運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的數(shù)字化體育的傳統(tǒng)思維方式,對(duì)體育領(lǐng)域的發(fā)展意義重大。
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The Feasibility Application of Virtual Reality Technology in Improving Sports Memory
LI DONG
(Sports Department, Zhejiang Police College Police , Hangzhou 310051, Zhejiang, China)
浙江警察學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目2020QNY001。
李棟(1993—),碩士,助教,研究方向:體育教育訓(xùn)練學(xué)。