Виртуальная реальность в спорте реферат

Обновлено: 04.07.2024

Создание искусственной среды и виртуальной реальности (ВР) в процессе тренировки можно считать одним из популярных направлений в теории и практике современного спорта и физических упражнений. Это направление тесно связано с прогрессом компьютерных технологий и их применением как в исследованиях, так и в повседневной тренировочной практике. В этом разделе представлены выводы ряда наиболее практически ориентированных проектов, которые были осуществлены в различных видах спорта с целью развития инновационных подходов и рационализации процесса подготовки спортсменов.

Возможно, первоначальный импульс для разработки таких биотехнологических систем был связан с развитием специализированных тестирующих комплексов, которые в лабораторных условиях имитируют различные варианты спортивной деятельности в реальных условиях. Успешно моделируются и изучаются такие спортивные дисциплины, как бег, велоспорт, академическая гребля, гребля на байдарках и каноэ, лыжные гонки, конькобежный и парусный спорт (Dal Monte, 1988). Ещё одним фактором, влияющим на развитие спортивных систем ИС, был успешный опыт в разработке подобных систем подготовки, используемых для специального обучения различных профессиональных групп, таких как водители (Mahoney, 1997), летчики, хирурги (Satava, 1995) и парашютисты (Hue et al., 1997). Следующим шагом в создании такой системы было использование ИС для подготовки спортсменов в точно заданных условиях с использованием онлайн-мониторинга, обратной связи и корректировки. Такой инновационный подход создал огромные возможности при применении в полностью контролируемых средах. Эти передовые технологии были реализованы в нескольких олимпийских видах спорта, таких как парусный спорт, бобслей, академическая гребля, теннис и гимнастика. Рассмотрим ряд успешных применений такого подхода в различных видах спорта (табл. 1).

Таблица 1. Результаты ряда исследований, в которых системы ИС были созданы и оценивались

Гребной тренажёр для внутренних помещений с многомерной регистрацией параметров схемы движения, кардиореспираторной и метаболической реакций

Управление в реальном времени параметрами техники гребка и эффективностью моделируемой гребли; объективный контроль подготовленности

Автоматизация навыков руления; объективная оценка и коррекция специфических навыков в парусном спорте

Walls et al., 1998

Система ИС бобслейной трассы состояла из кабины тренажёра, программы управления движением и визуализирующего монитора

Объективная регистрация и оценка гоночных навыков элитных бобслеистов

Имитация игры в теннис против подающей мяч машины в соответствии с точным протоколом

Мониторинг в режиме реального времени специфических показателей подготовленности теннисиста, реакции ЧСС и наступления центрального утомления 2

Davey et al., 2003

Система ИС в гимнастике, состоящая из различных образов имеющихся навыков с комментируемой анимацией до и во время практических занятий

Существенное упрощение приобретения двигательных навыков и улучшение результата

Ying et al., 2006

Гребной тренажёр для закрытых помещений, обеспечивающий визуальную и звуковую обратную связь с информацией о приложении силы и траектории гребка

Быстрое улучшение схемы движения при достижении соответствия заданной модели

Frisoli et al., 2010

Традиционный силовой тренажёр, приспособленный для автоматической оценки двигательных навыков и качества тренировочных занятий

Внедрение системы ИС позволило усилить кумулятивный эффект тренировки

Novatchkov и Baca, 2013

Возможно, одна из первых удачных попыток создания ИС для мониторинга и экспериментальной подготовки была выполнена Dal Monte (1983). Многомерная система мониторинга для гребцов-академистов обеспечивала контроль и онлайн-коррекцию технических схем, оценку соответствующих метаболических и кардиореспираторных показателей и поддержку спортсменов во время многолетней подготовки, (рис. 1).


Рис. 1. Система искусственной окружающей среды для оценки и коррекции движений при моделировании в академической гребле (Dal Monte, 1983). 1-16 - датчики и системы индикации, использованные в исследовании

Оригинальная биотехническая система была создана Walls с соавторами (1998) для моделирования действий спортсмена в парусном спорте. Тренажёр состоял из компьютеризированной системы, воспроизводившей реальные условия парусных гонок и передававшей специальные технические требования спортсменам, а также шлюпочной палубы с механическим приводом, которая управлялась спортсменами. Действия рулевого оценивались с помощью соответствующей компьютеризированной программы, а окончательный отчёт включал детальную оценку технико-тактических возможностей испытуемого. Подтвердилось значительное сходство между действиями, моделируемыми в условиях эксперимента, и реальными на практике.

Оригинально была реализована идея ИС в академической гребле (Frisoli et al., 2010). Гребной тренажёр обеспечивал высокий уровень динамического подобия с греблей в реальных условиях; соответствующие датчики и компьютеризированная программа передавали сигналы спортсменам. Они получали визуальную, акустическую и механическую обратную связь, имея возможность корректировать технику движений и уровень метаболических процессов.

Успешную попытку создать систему ИС для обучения двигательным действиям в гимнастике предприняли китайские исследователи (Ying et al., 2006). Видеоклипы, двухмерная графика и анимация использовались спортсменами и тренерами во время тренировок. Эта система передавала всю соответствующую информацию через беспроводную связь на интернет-ресурс, где была доступна для дальнейшего применения.

Упомянутые выше и другие системы ИС были разработаны с целью повышения эффективности подготовки спортсменов за счёт более детерминированных и полностью контролируемых тренировочных условий. Более того, эти инновационные системы открыли новые перспективы в объективной диагностике и более точной оценке специфических по виду спорта способностей спортсменов. Суммируя упомянутые особенности систем ИС, можно выделить ряд их преимуществ:

К сожалению, недостатки систем ИС, в том числе высокая стоимость и необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов для сопровождения, существенно ограничивают их реализацию на практике.

Виртуальной реальностью (ВР) называется компьютерная технология, создающая мнимый мир, то есть воспроизводящая реальность при соблюдении разных условий и в соответствии с различными сценариями. Отвечая специфическим по виду спорта требованиям, технологии ВР могут сочетаться с практическими тренировками. Когда виртуальный мир взаимодействует с реальностью, возникают большие перспективы улучшения процесса подготовки, роста результата и совершенствования процедур анализа. Эти перспективы касаются ряда возможных применений ВР (табл. 2).

Таблица 2. Варианты применения технологий ВР в спортивной практике (по Liu et al., 2011 и Wang, 2012)

Область применения ВР

Особенности

Создание банка данных спортсменов

Сбор физиологических, биохимических и специфических по виду спорта данных спортсменов для компьютеризированного анализа и оценки

Создание трёхмерных моделей движения

Преобразование традиционных двумерных картинок в пространственную техническую схему расширяет возможности анализа движений в эстетических видах спорта, единоборствах, командных видах и т.д.

Оценка тренировочных эффектов

ВР подход позволяет количественно оценить реакцию на тренировочную нагрузку и её параметры для объективной оценки острых, срочных и кумулятивных тренировочных эффектов

Генерирование виртуальных соперников

Используя компьютерную анимацию для создания виртуального соперника, можно учитывать заданные условия и наделять его ожидаемыми свойствами

Основываясь на специфических требованиях, тенденциях и конкретных показателях ведущих спортсменов в определённом виде спорта, выраженных в числовых значениях, можно создать модель виртуального чемпиона

Обзор доступных публикаций раскрывает ряд исследований, в которых были продемонстрированы упомянутые преимущества ВР подхода (табл. 3).

Данные из таблицы 3 можно обоснованно сопроводить краткими комментариями. Исследование Graig с соавторами (2006) было посвящено рассмотрению способностей футболистов оценивать и прогнозировать траекторию движения мяча после выполнения штрафных ударов с подкруткой мяча и без. Известно, что понимание траектории движения мяча представляет трудности для голкиперов в случаях, когда мяч подкручен во время свободного удара. ВР-моделирование таких ситуаций позволило объективно измерить способности футболистов к оценке траектории движения мяча и улучшить восприятие таких ситуаций, в частности вратарями.

Таблица 3. Краткое изложение результатов исследований, посвящённых тренировке в виртуальной реальности (ВР)

Система ВР предназначена для оценки ситуации, при которой футболист выполняет штрафной удар с приданием мячу дополнительного вращения, при этом демонстрируется траектория полёта мяча

Система визуализации позволяет судить о том, попадёт ли мяч в ворота после такого свободного удара с подкруткой мяча

Graig et al., 2006

Компьютеризированная оценка реальной двигательной схемы позволила тренерам корректировать и уточнять её во время подготовки в Олимпийским играм 2004 года

Wang et al., 2007

Основанная на компьютерных программах ВР-схема движения мяча при подаче в теннисе была показана спортсменам для оценки скорости полёта мяча, его направления и степени вращения

Программа позволила оценить и повысить способности спортсменов

предвидеть ход развития ситуации на корте, влияющей на результат в реальных условиях

ЗD-компьютерная анимация представляла виртуальную версию движений в художественной гимнастике для дальнейшей реализации

Система позволила включить объективное оценивание реальных действий в гимнастические программы

Программа ВР демонстрировала игровые ситуации в регби с обманными действиями нападающего; защитников просили предсказывать реальные действия нападающего

Программа ВР позволила распознать обманные действия, основываясь на видимом смещении центра масс нападающего

Brault et al., 2009

Были заданы и реализованы пять ВР сценариев в парусном спорте; яхтсмены выполняли соответствующие действия, исходя из заданных условий

Оценивался вклад различных навыков при рулении лодки; тренированным яхтсменам требуется более высокий уровень соответствия реальности, чем новичкам

Mulder et al., 2010

ВР тренировка вратаря позволила повысить уровень его реагирования на мяч в реальных условиях; его действия против реальной и виртуальной угрозы при броске нападающего по воротам были схожими

Vignais et al., 2010

Исследование движений Liu Xiang, барьериста, позволило создать ВР-модель, использованную для мониторинга и совершенствования техники

Основанная на ВР подготовка китайского спортсмена позволила ему выиграть золотую медаль на Олимпийских играх 2004 года в Афинах

Для исследования возможностей предвидения траектории полёта мяча квалифицированными и начинающими теннисистами была создана оригинальная система ВР на основе компьютерного моделирования подачи мяча (Ida et al., 2007). Анимированная программа позволяла воспроизводить различные условия подачи, а спортсменам было предложено оценить направление, скорость и вращение мяча. Объективно оценивались различия в способности оценивать движение мяча между опытными и менее подготовленными игроками.

Исследование, проведенное в художественной гимнастике, имело целью разработку автоматизированной компьютеризированной системы для рационализации процесса подготовки элитных спортсменов (Deng, 2008). Технология захвата движения [1] использовалась для создания анимированной 3D-модели ВР для индивидуальных и групповых упражнений. Такие модели были использованы для синтеза соревновательных программ, оценки и улучшения их качества.

Установка, генерирующая ВР, была разработана для исследования способностей регбистов предвидеть действия нападающего (Brault et al., 2009). Авторы создали ВР-сценарий, по которому защитник должен был предвидеть завершающее действие нападающего, выполнявшего обманные движения. Защитник мог предсказать поведение нападающего, наблюдая за перемещениями центра масс его тела. Программа предлагала рациональный алгоритм принятия решения в этой ситуации.

Группа ученых из Нидерландов провела исследование, в котором ВР-программа представляла типичные ситуации в парусных гонках; спортсмены должны были выполнять адекватные действия на специальном симуляторе (Mulder et al., 2010). Яхтсмены сосредотачивались на конкретных движениях при рыскании, крене и качке. Программа позволяла оценивать субъективную обратную связь и реальные ощущения в конкретных гоночных условиях. Были выявлены чёткие различия между более и менее квалифицированными яхтсменами.

Исследовательский проект французских учёных оценивал ВР-модель бросков мяча в гандболе на основе кинематических данных, полученных у элитных игроков. На большом экране виртуального стадиона демонстрировалась атака на ворота; действия вратаря в задаваемых условиях регистрировались для последующего анализа. Результаты позволили объективно оценить двигательные навыки вратарей и определить различные источники информации, которые могут повлиять на их поведение (Vignais et al, 2010).

Лонгитудинальное исследование китайских учёных было чётко ориентировано на решение практических проблем подготовки элитных барьеристов к Олимпийским играм и другим престижным событиям (Liu et al., 2011). Для создания анимированной ВР модели движений китайского спортсмена Liu Xiang и нескольких его соперников была использована технология захвата движения. Эта система использовалась для систематического мониторинга процесса подготовки спортсмена, ориентируясь на практически важные сигналы обратной связи и совершенствование индивидуальной техники. Спортсмен достиг великолепных результатов, выиграв золотую медаль на Олимпийских играх 2004 г. с новым мировым рекордом (110 м с барьерами - 12,91). В период 2003-2011 гг. Liu Xiang с успехом принимал участие в чемпионатах мира, где получил одну золотую (2007), две серебряные (2005 и 2011) и одну бронзовую медаль (2003).

Упомянутые выше исследования с применением ВР имеют определённое значение для теоретических основ спортивной подготовки в различных спортивных дисциплинах. Тем не менее практическое использование результатов перечисленных выше проектов не может недооцениваться. Будущие исследования и возможный опыт в этой области может сделать большой вклад в подготовку спортсменов высокой квалификации, а также в обучение и диверсификацию подготовки спортсменов низкого и среднего уровня.

Тенденции цифровизации, наблюдаемые в последние годы, резко ускорились из-за глобальной эпидемии. Меры, направленные против нее, ограничили передвижение граждан и их естественную мобильность.

При этом с особой остротой встал вопрос поддержания и укрепления здоровья как в период вынужденной изоляции, так и в процессе реабилитации после болезни. Масштабные изменения охватили все сферы человеческой жизни, и цифровые технологии оказались незаменимы для дистанционного физического воспитания, что обуславливает актуальность этой темы. Пандемия стимулировала развитие цифровых технологий во всех отраслях, и спорт не исключение.

Цель данного реферата — кратко осветить тенденции цифровизации физической культуры и спорта с фокусом на российские реалии.

Задачи: рассмотреть основные направления, в которых используются цифровые технологии и как они внедряются в России на уровне государства, обозначить, с какими проблемами сталкивается цифровизация в процессе распространения и какие перспективы открывает в будущем.

Основная часть

Направления использования цифровых технологий


  1. Технологии представления информации (мультимедиа, гипертекст, виртуальная реальность). Эти технологии позволяют воспринимать информацию сразу несколькими органами чувств (мультимедиа), манипулировать объектами в виртуальном пространстве, имитируя зрительные, слуховые, осязательные, моторные ощущения (виртуальная реальность), и структурировать текстовую информацию так, чтобы обеспечить высокую связность между её фрагментами, повышая её насыщенность (гипертекст).

  2. Технологии структурирования информации и систем искусственного интеллекта (базы данных и знаний, экспертно-обучающие системы).

  3. Коммуникационные технологии (сети разных уровней, телекоммуникации). Эти технологии обеспечивают оперативный обмен информацией, в том числе в форматах конференций, семинаров, круглых столов и т.д.

Это позволяет использовать цифровые технологии в программах развития личности, для повышения интенсивности учебно-тренировочного процесса, в качестве средства автоматизации процессов контроля, коррекции результатов учебно-воспитательной и учебно-тренировочной деятельности и компьютерного тестирования физического, умственного, функционального и психологического состояний занимающегося.


  1. Доступность. Одно из важных достоинств дистанционного обучения. Обучаясь заочно, вы можете находиться дома, в кафе или на даче. Для дистанционного образования достаточно иметь компьютер и доступ в интернет. Не тратя время, на дорогу в университет.

  2. Затраты времени. Обучаясь дистанционно, вы не тратите время на дорогу, можете заниматься в удобное для вас время.

  3. Качество информации. Преподаватели имеют возможность выбирать из огромного количества интернет-ресурсов наиболее удобные и комфортные для них. В интернете огромное количество красочного демонстрационного материала, видео- и аудио контента.

  4. Организованность. Важное качество в современном мире. Дистанционное образование учит грамотно распределять своё время, и организовывать рабочее пространство.

  5. Возможность больше времени проводить дома, в кругу семьи

Для сбора и анализа данных, а впоследствии принятии решений, совершенствующих качество тренировочного процесса, важно иметь комплексную систему. Например, европейская федерация гандбола, имея для проведения соревнований систему Swiss Timing, с 2016 года после предварительных апробаций начала применять систему Kinexon во время проведения Чемпионатов Европы среди национальных мужских и женских сборных команд [15]. Система включает в себя GPS трекеры, приемные устройства и программное обеспечение. Трекер позволяет получить информацию о физиологических показателях соревновательных нагрузок, суммарных показателях внешней стороны нагрузки - пройденная игроками разных амплуа дистанция, число ускорений, средняя и максимальная скорость перемещений гандболистов, количество изменений направления перемещений, высота выпрыгивания при выполнении бросков мяча по воротам. Специальный трекер, установленный в игровом мяче, передает информацию о скорости и траектории полета мяча, что позволяет судить о скоростно-силовой подготовленности спортсменов. Специальное приложение в программе позволяет также проводить анализ основных вариантов тактики игры команд в нападении и защите, эффективности технико-тактических действий каждого гандболиста и команды в целом. По своей производительности и получаемым параметрам данная система заменяет работу большой группы исследователей и позволяет получить более 180 показателей, характеризующих различные аспекты игровой деятельности гандболистов. Что не менее важно для специалистов, по ходу турнира можно получить сводные статистические данные команды по каждой игре отдельно, а также с накоплением суммарных показателей в серии матчей.

Возможности цифровых систем позволяют оперативно оценить суммарные показатели нагрузки команды, провести сравнительный анализ воздействия упражнений на организм игроков разных амплуа, сопоставлять получаемые данные с требованиями соревновательной деятельности.

Потенциал цифровых технологий в спорте, оздоровительной и физкультурной активности воплощается как коммерческими организациями, так и государством в виде конкретных программ, важнейшая цель которых – сформировать единую экосистему, которая обеспечит условия для повышения физической активности и уровня здоровья населения.

Инфраструктура данных такой экосистемы системы даст государству опору для принятия решений и развития отрасли в целом [3], предоставив информацию не только о том, насколько загружен или перегружен конкретный спортивный объект, но также о том, насколько оправдано строительство этого объекта, насколько актуальна потребность в строительстве новых объектов в этой местности, насколько выровнен баланс между государственными и коммерческими игроками в сфере спорта и т.д.

Вероятно, у человека появится что-то типа Спорт ID, который подвязывается к его профилю на госуслугах. А дальше подвязывается к разного рода активностям вне зависимости от того, чьей они принадлежности с точки зрения ведомств. [3]

Цифровизация так же является инструментом охвата аудитории . [3] Таким образом, она так же выполняет вторичные задачи при формировании доступной среды для занятий спортом, прежде всего помогая убрать барьеры для посещения подобных объектов людьми и информируя о их существовании и доступности.

Федеральный проект “Спорт - норма жизни” ставит задачу увеличить процент людей, которые регулярно занимаются спортом, 40 до 55 процентов к 2024 году в том числе с помощью цифровизации.

Цифровизация позволила поддерживать активность и вовлеченность в спорт несмотря на пандемию: например, через формат онлайн-соревнований. Речь не о соревнованиях по киберспорту, а именно про онлайн-соревнования по реальным видам спорта. Началось все с интеллектуальных видов – с шахмат, а продолжилось единоборствами, например, карате и тхэквондо, точнее, теми дисциплинами в этих видах, где не требуется спарринг (ката).

Любители бега делают пробежки в онлайн-формате: каждый бежит сам, а результаты сводятся в онлайне. Новые форматы развиваются и уже ждут нормативного оформления. Потому что изменения затрагивают правила соревнований, а это означает требование новых подходов к судейству, к антидопингу и т. д., если развитие в этом направлении продолжится.

Проблемы цифровизации

Личных данные, собираемые в контуре государственных информационных систем, не должны утекать в коммерческую сферу. Сбор персональной информации должен быть деперсонифицирован, чтобы федеральные структуры имели доступ только к обезличенной информации и маркетинг не касался процесса посещения детьми спортивных кружков и секций. [2]

Корректировка поведения спортсмена на базе данных аналитики в реальном времени через общение с тренером (например, через специальные наушники) может рассматриваться как аналог допингового вещества, потому что это действительно получение преимущества. Для того, чтобы такие технологии могли легитимно использоваться, соответствующая международная федерация должна принять решение. А положительное решение по этому вопросу сразу делает вид спорта техническим, т.е. конкуренция в нем смещается с человеческого потенциала на развитость технологий, как в авиационном спорте и автогонках. [3]


  1. Высокий риск увеличения цифрового неравенства: не все регионы нашей страны имеют равный доступ к Интернету, следовательно, не все учащиеся и преподаватели могут использовать цифровые технологии в образовательном процессе.

  2. Не всегда преподаватель может контролировать правильность выполнения студентами упражнений при дистанционной форме работы. Это может привести к травмам.

  3. Возможность появления такого явления как массовая безработица среди специальностей в сфере ФКиС, чьи рабочие места будут автоматизироваться, и замещаться цифровыми технологиями.

Перспективы цифровизации

Это, в том числе, провоцирует появление новых профессий в сфере цифровой трансформации физической культуры и спорта [14].

Проведя анализ профессий физкультурно-спортивной отрасли, вновь появившихся на рынке, можно отметить профессию аналитика данных. Сама эта профессия уже некоторое время развивается в других отраслях и последнее время в связи с цифровой трансформацией и некоторым другим основаниям она начала активно развиваться так же в области физической культуры и спорта. Кроме прочего непрерывно растущая доходность спортивной индустрии явилась так же значимым фактором востребованности анализа данных в этой отрасли.

На сегодняшний день анализ данных в спортивной индустрии стал основой для программ подготовки уровней бакалавриата, магистратуры, и подготовки кадров высшей квалификации, а также большого количества отдельных курсов. Все они разделяются на программы, ориентированные преимущественно на экономический анализ, анализ биологических и иных характеристик спортсмена, повышающих эффективность спортивной деятельности и комплексные программы. При этом программ магистратуры сейчас наблюдается больше, чем бакалавриата, это связано с тем, что стоимость подобного специалиста достаточно высока и позволить себе его использование могут организации с достаточно высоким уровнем дохода. Данная ситуация уже сейчас начинает порождать сочетания компетенций аналитика данных и других профессий физкультурно-спортивной отрасли. Таким сочетанием явилось появление профессии тренер-аналитик. Это явилось закономерным ответом на требования рынка и обусловлено переходом от индустриального общества к постиндустриальному, который предъявляет особые требования к подготовке кадров для новой экономики информационного общества.

Искусственный интеллект так же применяется для анализа результатов и оценки техники быстрого боулинга в крикете и для выявления спортивных талантов [16]. В исследованиях так же описывается опыт общего применения ИИ в спортивной биомеханике с использованием инструментов диагностики для оценки движений в различных видах спорта. Другие исследования сосредоточены на разработке методов машинного обучения для разделения, классификации, распознавания последовательности движений и прогнозирования важных для спорта данных. Сегодня, в частности, анализ производительности с помощью самообучающихся алгоритмов, таких как искусственные нейронные сети (ANNs), все чаще обсуждаются как перспективные области применения в математике и информатике, связанной со спортивной и образовательной деятельностями. Успешный опыт использования ИИ для анализа и оценки движений имеется так же в таких видах спорта, как гольф, бейсбол, футбол или баскетбол. В качестве другого примера авторы представляют прогнозы для создания плана тренировок и выявления талантов в плавании. Кроме того, в работе Baca and Kornfeind, 2012 обучается самоорганизующаяся карта с целью стабилизировать процесс прицеливания элитных спортсменов-биатлонистов.

Другими топ-технологиями являются различные фитнес-трекеры и смарт-часы, которые позволяют улучшить тренировки. Все это в совокупности определяет новое положение спорта в жизни человека.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели основные задачи цифровых технологий, государственные программы, в рамках которых они внедряются, проблемы и вопросы, с которыми сталкивается процесс цифровизации.

Так же мы дали краткий обзор перспектив цифровизации как в контексте реализации государственных программ, так и в контексте конкретных технологий, внедряемых в спорте и физкультурно-оздоровительной деятельности.

Проанализировав достаточный объем актуальных источников, можно сделать вывод о том, что цифровизация всё глубже проникает в область спорта и физической культуры, меняет её, и этот процесс был многократно ускорен пандемией.

Процессы цифровизации поддерживаются государственными программами, ориентированными на партнерство между государством и коммерческими компаниями в рамках интегрированной экосистемы.

Цифровые технологии позволяют повысить объем физической активности, её качество и эффективность.

Ключевые слова: ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ; ИННОВАЦИИ В СПОРТЕ; СПОРТ; ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА; ТЕХНОЛОГИИ; VIRTUAL REALITY; INNOVATIONS IN SPORTS; SPORTS; PHYSICAL EDUCATION; TECHNOLOGIES.

Аннотация: В данной работе рассматриваются возможности применения технологии виртуальной реальности во время занятий спортом. Рассматривается также возможность привлечения большего внимания к спорту и физической культуре со стороны молодежи и подростков благодаря использованию инновационных технологий. В статье представлены как положительные, так и отрицательные стороны использования технологии виртуальной реальности.

Развитие информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) и массовая цифровизация на сегодняшний день уже не являются новыми или удивительными процессами, но, тем не менее, продолжают существовать, и пандемия COVID-19 значительно ускорила и расширила действие этих процессов: в электронной среде развиваются бизнес, медицина, возможности взаимодействия людей и, конечно же, образование. Вместе с тем, несмотря на огромные возможности этого развития, в рамках образования все актуальнее становится проблема привлечения молодежи, детей и подростков к занятиям физической культурой и спортом.

Почему же занятия в спортзале, которые когда-то были любимыми у большей части обучающихся, сегодня становятся практически невостребованными? Почему главным приоритетом становится Интернет, сводя физическую активность практически на нет? Разумеется, ответ довольно прост: Интернет с его играми, видеороликами и бесконечным потоком знаний представляется людям любого возраста намного проще, увлекательнее и красочнее. На сегодняшний день любой учебный класс имеет достаточное технологическое оснащение для активного вовлечения детей и подростков в учебный процесс (компьютеры, интерактивные доски, планшеты и т.д.), однако физическое воспитание, по большей части, осталось прежним: спортзал, площадка, мяч. Естественно, что для подрастающего поколения, привыкшего жить в ярком мире фантазий, становится неинтересным старый традиционный подход к обучению. Снижение физической активности, малоподвижный образ жизни и постоянное использование гаджетов, в свою очередь, негативно влияют на здоровье детей и их общее развитие.

Можно ли сегодня изменить сложившуюся ситуацию? Как привлечь детей к спорту, сделать их физически активными, заинтересовать самим содержанием предмета? Научно-технологический прогресс и современные ИКТ предлагают нам свои современные тенденции в виде виртуальной реальности.

Виртуальная реальность в исследовании Селиванова В.В. понимается в качестве высокотехнологичных программных продуктов, характеризующихся трехмерным изображением объектов, возможностью анимации и интерактивности, эффектом присутствия, однако не вызывающих измененные состояния сознания пользователя [1]. Наиболее яркой и важной особенностью виртуальной реальности является возможность проектирования и создания окружающей действительности самими людьми в соответствии с их желаниями, интересами и идеями. А ведь именно этим в первую очередь интересуются современные дети и подростки, играя в онлайн игры и тратя время на забавные видеоролики. Практика показывает, что дети и подростки могут быть очень целеустремленными в том, чтобы развивать своих игровых персонажей, и даже мотивация взрослых людей в этом отношении не поддается сомнению, так как многие из них готовы тратить часы, дни и недели на прохождение уровня или выполнение квеста. На наш взгляд, подобные черты были бы незаменимы в рамках образовательного процесса.

Кроме того, отличительной чертой виртуальной реальности можно назвать и безопасность, которая также является одним из важнейших критериев образовательного процесса. В виртуальной реальности возможность получить травму сильно снижается ввиду того, что отсутствует реальный контакт с окружающей действительностью и теми предметами и реалиями, которые могут служить причиной несчастных случаев, влекущих вред здоровью. Несмотря на это, предметы и реалии, создаваемые в виртуальной реальности, ведут себя как совершенно настоящие вплоть до того, что во многом подчиняются законам физики, а значит, могут вполне эффективно применяться, например, для физических упражнений.

Виртуальная возможность также предоставляет возможность многомерного изучения действий спортсменов, детей и подростков. Если в реальности для изучения какого-либо действия под разными углами в процессе тренировки потребовалось бы воссоздание этого действия, то виртуальная реальность позволяет анализировать его со многих сторон сразу.

Еще одной важной возможностью виртуальной реальности является возможность следить за состоянием организма на постоянной основе и, в зависимости от получаемых показателей, регулировать нагрузку, что может быть важно не только в рамках школьного образования, но и в рамках профессионального занятия спортом.

Необходимо отметить, что попытки внедрить технологии виртуальной реальности в спорт предпринимались еще с 1983 года, когда была создана и успешно протестирована искусственная среда для тренировки и мониторинга состояния для гребцов-академистов. Впоследствии использовались видеоклипы, анимация и графика для создания искусственной среды в гимнастике. А в 2013 году была предпринята попытка создать тренажер с онлайн-обратной связью для силовых тренировок. Однако из-за больших денежных затрат, необходимых для приобретения подобных технологий, до недавнего времени все они использовались лишь в целях оказания помощи элитным спортсменам.

Однако с развитием технологий проблема дороговизны уходит в тень. Сегодня все чаще технологии виртуальной реальности оказываются в руках обывателей, их все чаще демонстрируют на своих YouTube-каналах блогеры, о них чаще рассказывают знакомые. Активно развиваются эти технологии, правда, по большей части в области онлайн-игр и развлекательной индустрии. В Корее, например, большую популярность приобретает VR-гольф, которым, по некоторым оценкам, занимается около 200 000 человек ежедневно. Однако значительная часть подобных игр также разрабатывается на основе упражнений, используемых профессиональными тренерами, в связи с чем и виртуальные занятия спортом приобретают все большую популярность.

Особенную важность на сегодняшний день использование виртуальной реальности в рамках занятия спортом приобретает благодаря активному развитию инклюзивного и адаптивного обучения. Для многих детей с ограниченными возможностями виртуальная реальность могла бы стать эффективным инструментом, помогающим изучить социальное взаимодействие и невербальные сигналы в индивидуальной обстановке, или предложить доступ к опыту обучения, который ранее был недостижим: например, предложить перемещаться по миру виртуальной реальности по желанию, без ограничений.

На основе всего вышесказанного можно утверждать, что виртуальная реальность открывает широкие возможности для моделирования различных ситуаций и условий в процессе обучения и занятий физической культурой, положительно влияет на мотивацию обучающихся, позволяет более точно отслеживать физическое состояние спортсмена и становится эффективным инструментом инклюзивного образования. Даже финансовая проблема реализации подобных технологий в условиях обычного учебного заведения все больше нивелируется со временем благодаря научно-технологическому прогрессу и развитию современных ИКТ. Использование технологий виртуальной реальности для организации тренировочного процесса в спорте обладает огромными преимуществами для физического и общего развития обучающихся.

Поиск эффективных решений в области тренировочного процесса, спортивного маркетинга и активностей для болельщиков всё чаще приводит к применению средств виртуальной и дополнительной реальности. Интересно, что в уже наступившее будущее AR и VR в спортивной индустрии верят не все. Скептики-традиционалисты считают, что интерес к этим технологиям временный, и утверждают, что VR например, может серьезно развиваться, лишь в adult индустрии.


Текущий момент является ключевым в вопросах развития этих технологий в общем, и применения их в спорте в частности. В этом посте я попробую проанализировать те спортивные сферы, в которых дополненная реальность и виртуальная реальность особенно востребованы в текущий момент, и, очевидно, будут развиваться в перспективе.

Тренировочный процесс и новые возможности для спортсменов

Если говорить о возможностях AR и VR для тренировочного процесса, то уже значительных результатов удалось добиться немецкой группе разработчиков, которая готовит к релизу тренировочный когнитивно-тактический футбольный симулятор SoccerBot360. Разработчики использовали ставшую классической схему тренировочного комплекса в виде манежа. Манеж круглый, на его стены (с общей площадью 80 кв. метров) проецируются Full HD изображения мишеней или также тренировочные локации в виде виртуального матча с моделями игроков и леса, где необходимо попасть мячом между веток и т.п.

Несколько высокоскоростных камер отслеживает движение мяча и игрока (по данным камер оцениваются скорость, направление, сила ударов, а также, какая нога была использована при этом). В зависимости от скорости и направления движения мяча система выстаивает возможные траектории его полёта, эффективность пасса виртуальным игрокам в виртуальном матче. Данные, полученные с камер, анализируются комплексом, и система в реальном времени оценивает результаты ударов, эффективность игрока в тех или иных ситуациях и проецирует результат на стену, например, показывая траекторию дальнейшего движения мяча. В комплексе могут тренироваться один или несколько игроков. В текущий момент дорабатывается ПО и виртуальные задания, а также совершенствуется система оценки эффективности и прогнозирования направления мяча при ударе. Проект SoccerBot360 разрабатывается Umbrella Software Development GmbH из Лейпцига.

Также показательным является опыт компании VR Beyond Sports, которая работает с такими футбольными клубами как Арсенал. Компания создаёт иммерсивные режимы тренировок. VR Технология, использующая очки виртуальной реальности, уже опробована NFL в качестве тренировочного средства для игроков, в период посттравматического восстановления. По словам директора по бизнесу Beyond Sports Сандера Шоутена, такие системы позволяют улучшить тактическую подготовку молодых и травмированных игроков, которые могут проанализировать сценарий матча, поучаствовав в нем с использованием виртуальной реальности. Специалисты также отмечают, что физическая природа спорта серьезно ограничивает возврат травмированных спортсменов на тренировочные площадки. Теперь VR-технологии уже способны решать проблемы с ранней тактической подготовкой в случаях с травмами.


Значимым прорывом VR в баскетболе можно считать использование технологии VR Brain Performance от SyncThing. SyncThink объявили о сотрудничестве с Вашингтонскими Волшебниками из NBA ещё в феврале текущего года. Команда будет применять оборудование, чтобы получать исчерпывающие данные о мозге игроков. Помимо традиционных VR-очков в комплект используемого оборудования, очевидно, будут входить нейроинтерфейсы. СМИ сообщали о том, что команда будет использовать целую серию инструментов и технологий от SyncThink, в частности, инструмент для оценки утомления. Планируется отслеживать, как усталость отражается на работе мозга игрока в течение сезона.

Нетривиальный способ использования VR нашли в американском футболе. Для юношеских команд по американскому футболу с этого года заработала обучающая программа, которая позволяет средствами VR продемонстрировать, что происходит при черепномозговых травмах, продемонстрировать симптомы сотрясения мозга и помочь юным спортсменам их своевременно распознавать. Программа называется CrashCourse и реализуется совместно American Youth Football & Cheer, а также TeachAids. Американский футбол, который также иногда называют спортом суператлетов, даже в юношеских состязаниях сопряжен с высоким риском получения черепно-мозговых травм. Программа наглядно демонстрирует некоторые симптомы, обучает нормам безопасности и приемам само и взаимопомощи в случаях, если спортсмен всё-таки получил травму.


AR и VR для болельщиков и судей

Многие помнят, что 2018 BBC уже использовали AR и VR-технологии для трансляции чемпионата мира. Зрители получили 360-градусный обзор игры. Над аналогичным проектом трудится британский футбольный клуб Ливерпуль. Администрация клуба понимает, что даже на многотысячных стадионах далеко не всегда хватает места для всех болельщиков, и не все места удачны. В клубе задумались об использовании VR для более эффективной трансляции матча. Очевидно, что фан-база при помощи VR сможет получить впечатления, близкие к стадионам, а возможно, и более сильные, так как съемка будет осуществляться с более выгодных позиций.


Высок интерес к применению AR для взаимодействия с болельщиками, поддержки лояльности фанов и клуба. Показательна первая попытка такого рода — применение AR на чемпионате мира по регби в 2015-м году. Тогда компания Blippar впервые использовала эту технологию в спорте во время чемпионата мира по регби в Англии в 2015 году. При сканировании билетов на матч создавался интерактивный AR-контент, который можно было получить при помощи приложения Blippar.


В 2017 болельщики футбольного клуба Frickley Athletic из Йоркшира получили возможность применять системы дополненной реальности. Так, при сканировании программы игровых дней, можно было просмотреть основные моменты предыдущих игр серии.


Сейчас AR-технологии особенно востребованы у судейства и официальных лиц спортивных команд. Например, поклонникам тенниса знакома система Hawk-Eye, фиксирующая траекторию полета теннисного мяча. При этом не многие знают, что эта, казалось бы, современная система существует ещё с 2001-го года.



А начиналось её применение в таком спорте, как крикет. Сегодня её используют судьи в двадцати видах спорта. Многие любители футбола также хорошо знают о том, что ФК-технологии решили проблему спорности положения “вне игры”. Теперь для проверки офсайда достаточно наложить линию офсайда на поле и проверить, где находились игроки.

Немного о будущем AR и VR в спорте

Несмотря на убежденность скептически настроенных граждан, что стадионы вечны и VR никогда их не заменит — уже сегодня можно констатировать, что шумным и тесным аренам скоро составят конкуренцию очки. AR также всё больше входит в практику как тренировочного процесса, так и спортивного маркетинга, а его применение в судействе уже не считается чем-то новым.

Таким образом сегодня можно гарантированно констатировать, что технологии виртуальной реальности скорее всего не смогут полностью заменить трибуны и живое присутствие болельщиков, но существенно разгрузят стадионы. Также системы, основанные на принципах дополнительной и виртуальной реальности помогут эффективнее организовать тренировочный процесс, что, очевидно, сможет улучшить спортивные результаты, прибавит к зрелищности существующих видов спорта, а, возможно, ускорит появление новых мировых рекордов.

Читайте также: