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致敬钱学森先生!上海交通大学李华婷等开发AI虚拟现实运动系统—灵境,解决青少年肥胖难题!

来源:iNature 2025-07-02 13:29

这项研究表明,REVERIE(灵境)系统有望成为解决青少年缺乏运动和肥胖问题的富有同理心的方案,除了单纯的减重之外,还能在身体、心理和认知健康方面带来全面的改善。

青少年肥胖已成为全球性的公共卫生危机,其发病率正迅速上升。青少年时期的肥胖会增加患心血管代谢疾病的风险,并导致持久的认知变化。

2025年6月23日,上海交通大学李华婷、盛斌、上海科技大学曾嵘、新加坡国立大学林水德共同通讯在Nature Medicine在线发表题为“An adaptive AI-based virtual reality sports system for adolescents with excess body weight: a randomized controlled trial”的研究论文,该研究开发了一个名为REVERIE(教育中的真实世界运动和基于VR的运动研究,中文名“灵境”)的虚拟现实运动系统,该系统使用深度强化学习来训练基于变压器的虚拟教练代理,提供沉浸式和有效的运动指导,其生物力学性能与现实世界的体育运动相当。

青少年肥胖已成为全球公共卫生危机,其患病率迅速上升。青春期肥胖会增加心脏代谢紊乱和持久认知变化的风险。此外,青少年的大脑特别容易受到肥胖相关的认知障碍的影响,这可能会影响工作记忆等执行功能。尽管体育活动是一线治疗,但低运动动机、不良同伴经历5和获得个性化指导的机会有限等障碍限制了青少年参与体育活动和实际参与的意愿。因此,安全和富有同情心的体育干预对于鼓励肥胖青少年参与体育活动至关重要,可以带来巨大的健康益处。

早在 1990 年,钱学森就曾建议将 Virtual Reality 翻译成 “灵境”,1993 年,钱学森再次表示,VR 能大大扩展人脑的知觉,因而使人进入前所未有的新天地,新的历史时代要开始了。虚拟现实(VR)将用户沉浸在计算机生成的交互式环境中,已被应用于解决医疗保健挑战,包括神经评估和医疗培训。然而,大多数现有的VR运动系统都提供一刀切的体验,并且不是为满足超重青少年的要求而量身定制的。与此同时,很少有严格的随机对照试验(RCT)验证VR治疗的有效性。此外,基于VR的体育运动与现实世界体育运动对青少年的不同影响及其潜在机制尚未得到研究。

REVERIE系统概述(图源自Nature Medicine )

为了解决这些差距,研究人员开发了REVERIE系统,这是一个专为青少年设计的VR体育系统,他们的中文名字是“Lingjing,灵境”。研究人员提出了一种两阶段、模板驱动和面向反馈的深度强化学习策略,以增强REVERIE系统中基于变压器的虚拟教练代理的能力,该策略通过移情指导引导用户学习足球和乒乓球技术。该策略首先在部署前使用教练模板培训虚拟教练代理,然后在部署后通过与青少年的互动会话进行持续优化。通过整合专家教练小组的见解,对VR运动环境和教练模板进行了迭代改进。进行了比较实验和试点用户研究,以评估REVERIE系统的浸没、安全性和性能。

总的来说,这项研究表明,REVERIE(灵境)系统有望成为解决青少年缺乏运动和肥胖问题的富有同理心的方案,除了单纯的减重之外,还能在身体、心理和认知健康方面带来全面的改善,并进一步揭示了 VR 运动发挥作用的潜在机制。

参考信息:

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

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