虛擬現實智能運動干預系統“靈境”

（中國AI網 2025年06月25日）國家正在持續推進中小學生“體重管理”，并已公布了一系列的政策文件。在教育部教育信息化教學應用實踐共同體項目和衛健委科技創新2030-國家科技重大專項等的資助支持下，由上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院，上海交通大學，上?？萍即髮W/和新加坡國立大學等組成的團隊日前發表了一個專為青少年設計的虛擬現實智能運動干預系統“靈境”。

青少年肥胖已成為一個全球性的公共衛生危機，患病率迅速上升。青少年時期的肥胖會增加心臟代謝紊亂和持久認知變化的風險。另外，青少年的大腦特別容易受到與肥胖有關的認知障礙的影響，這可能會影響工作記憶等執行功能。盡管體育鍛煉是一線治療方法，但青少年的運動動機低、同伴的不良經歷、以及獲得個性化指導機會有限等障礙限制了青少年參加體育鍛煉的意愿和實際參與。所以，安全、有同理心的體育干預對于鼓勵肥胖青少年參加體育活動至關重要。

VR已證明可以通過精準模擬實現行為干預的潛力，尤其是在疼痛管理、康復訓練、心理疾病治療等領域。然而，現有的大多數VR運動干預系統難以根據使用者的個體特征進行精準適配，從而影響了實際干預效果，甚至可能帶來運動挫敗感、身體負擔加重等負面影響。

針對這個問題，研究團隊提出了一種融合“模板驅動”與“反饋導向”的深度強化學習策略，借助高精度動捕技術，對專業教練的教學過程動作進行系統采集，并構建專家教練模板，以訓練具有自主教學能力的虛擬教練智能體。在部署運行后，這一系統將持續采集虛擬教練智能體與青少年用戶的交互數據，并用于虛擬教練智能體的持續強化學習與策略微調，從而實現針對青少年的個性化方式引導的運動干預。

研究結果顯示，VR運動在減脂和代謝改善方面與真實運動相當，在運動能力、心理健康及運動意愿維持方面更具優勢。尤其在認知功能方面，VR運動組表現出感知能力增強和工作記憶準確率提升。同時，VR運動后腸道微生物組、代謝組和脂質組的特征也發生了顯著改變，而真實運動干預后則主要觀察到蛋白質組的顯著變化。

相關論文：An adaptive AI-based virtual reality sports system for adolescents with excess body weight: a randomized controlled trial

https://www.nature.com/articles/s41591-025-03724-5

實驗最終表明，“靈境”系統可以提供安全、有效、沉浸式且富有同理心的體育指導，其生物力學表現與運動心率響應與同樣運動類型的真實世界體育活動相近。