“In un contesto più ampio, la realità virtuale è un ambiente artificiale, “technogenic”, che simula le condizioni reali, tenendo conto di alcuni requisiti appositamente formulati e in modalità controllate.“

Neuman, 2018

I sistemi di realtà virtuale (VR), originariamente creati per l’industria dell’intrattenimento, sono ora sempre più utilizzati per scopi di ricerca in vari campi della scienza. L’acquisto di apparecchiature per la realtà virtuale è diventato più conveniente, s’è accumulata una vasta esperienza globale nella creazione di ambienti virtuali e nella conduzione di esperimenti scientifici utilizzando le tecnologie della realtà virtuale. Per un ricercatore, la realtà virtuale è diventata uno strumento nuovo che può essere utilizzato per risolvere un’ampia gamma di problemi scientifici. VR (“Virtual Reality”) offre delle nuove opportunità per condurre gli esperimenti, ma impone anche alcune restrizioni associate, da un lato, alle caratteristiche tecniche dell’attrezzatura e, dall’altro, ai requisiti per la preparazione degli utenti a lavorare con questa attrezzatura.

In un contesto più ampio, la realità virtuale è un ambiente artificiale, “technogenic“, che simula le condizioni reali, tenendo conto di alcuni requisiti appositamente formulati e in modalità controllate. (Neuman et al., 2018).

Nel campo dello sport le tecnologie della realtà virtuale permettono di creare un ambiente artificiale, completamente controllato, che simula le condizioni naturali delle attività sportive. Durante l’applicazione simultanea dei sistemi motion capture e feedback visivo, o uditivo, è possibile ottenere un’immersione completa del soggetto nella situazione creata virtualmente, rendendola in tal modo interattiva e producendone la correzione delle azioni dell’atleta in tempo reale. La realtà virtuale si apre alle ampie capacità di modellazione dei vari scenari, improntate sull’allenamento delle specifiche abilità di un atleta. Inoltre, la formazione in un ambiente virtuale consente un monitoraggio simultaneo dei vari indicatori fisiologici (ECG, EEG, ecc.).

Cronologia dell’applicazione degli ambienti artificiali nell’allenamento sportivo

“Nel 1998 è stato creato sistema meccanico computerizzato che imita le condizioni di navigazione delle barche a vela“

Walls, 1998

Molto prima dell’introduzione della realtà virtuale nello sport, grazie ad un ambiente artificiale sportivo, sono stati intrapresi vari tentativi di miglioramento nel processo di formazione e nelle prestazioni sportive dell’atleta. Pertanto, nell’anno 1983 è stato creato e applicato con successo un ambiente artificiale per la formazione e il monitoraggio delle condizioni dei vogatori appartenenti ad alcune accademie (Dal Monte, 1983).

Nel 1998 è stato creato sistema meccanico computerizzato che imita le condizioni di navigazione delle barche a vela (Walls et al., 1998). La macchina da bob, con il sistema di controllo dei movimenti e del monitoraggio online è stata creata invece nell’anno 2000 ed è stata utilizzata per migliorare le abilità tecniche e tattiche degli atleti dell’alta categoria (Kelly, Hubbard, 2000).

In ginnastica, per creare un ambiente artificiale sono stati utilizzati i clip video, le animazioni e la grafica. (“Тренировка в условиях искусственной среды и виртуальной реальности” , Sportwiki. Enciclopedia sportiva russa )

Il vogatore con un feedback visuale, acustico e meccanico, e con la possibilità di correggere la tecnica del movimento, e il livello dei processi metabolici, è stato implementato nell’anno 2010 (Frisoli et al., 2010).

Nel 2013, è stato fatto un tentativo, da parte di alcuni ricercatori, di creare una palestra “intelligente” con un sistema di risposta in tempo reale per l’allenamento della forza.

Tutti questi sviluppi sono stati diretti per migliorare l’efficienza nella formazione degli atleti. Questo obiettivo è stato raggiunto per via delle condizioni sportive create artificialmente, invece che reali, completamente controllate da remoto. In alcuni casi appariva l’informazione, in tempo reale, sul successo e sulle condizioni delle azioni dell’atleta. L’efficienza degli allenamenti nelle condizioni della realtà creata artificialmente ha confermato ulteriormente i risultati nelle vere competizioni sportivi dei atleti.

Giochi sportivi in realtà virtuale

“I videogiochi di genere “exergames” portano il loro contributo alla realizzazione del motto “Sport di massa” e possono aiutare a cambiare la sedentarietà trasformandola in uno stile di vita di una persona più attiva”

Kim, 2014

Con l’evoluzione delle tecnologie della realtà virtuale il fattore di costo elevato dei dispositivi è diventato meno rilevante. Diversi produttori producono caschi per la realtà virtuale disponibili per un’ampia gamma di utenti. A tal proposito, le moderne tecnologie della realtà virtuale hanno trovato la loro applicazione nell’industria dei giochi sportivi.

Originariamente, le tecnologie della realtà virtuale nel campo dello sport sono state utilizzate con l’obiettivo di aiutare gli atleti professionisti. Con l’aumento della disponibilità delle tecnologie VR si è sviluppato ulteriormente il mercato per i cosiddetti “exergame”. “Exrgame”, o giochi attivi, sono dei videogiochi per le console che si combinano con diversi movimenti fisici. I videogiochi di questo genere portano il loro contributo alla realizzazione del motto “Sport di massa” e possono aiutare a cambiare la sedentarietà trasformandola in uno stile di vita di una persona più attiva (Kim et al., 2014). Con l’aiuto di questi videogiochi è diventato possibile rimuovere alcune limitazioni con le quali è possibile scontrarsi negli sport reali (Merians et al., 2002).

In Corea, ad esempio, è diventato molto popolare il gioco di golf in realtà virtuale (Kerr-Dineen, 2018). Secondo alcune stime, in Corea ogni giorno giocano a golf virtuale circa 200.000 persone (Bum et al., 2018). Inoltre, le dimensioni del mercato del golf in VR hanno superato il mercato del golf reale, con circa 4 milioni di persone che preferiscono giocare a golf virtuale piuttosto che a quello reale (Schupak, 2018).

Alcuni giochi virtuali, basati su esercizi sviluppati da istruttori professionisti, si basano sulla connessione remota ad un server online e prevedono un supporto, sempre online, da parte di istruttori qualificati (Karkar et al., 2018).

Un allenamento sportivo virtuale regolare può avere un impatto positivo sullo stato del corpo umano di un atleta. Sull’esempio di un programma di allenamento di 4 settimane, durante il quale era richiesto di eseguire gli esercizi per gli sci, è stato evidenziato un significativo miglioramento degli indicatori di salute dei singoli soggetti (sistema cardiovascolare, rapporto tra massa grassa e quella muscolare, postura, ecc.) (Lee, Kim, 2018).

Gli allenamenti sportivi in VR sono molto popolari perché gli sport virtuali aiutano le persone moderne a sbarazzarsi della loro routine quotidiana, ridurre lo stress e sentirsi più energiche (Pressman et al., 2009).

In uno studio coreano volto ad esaminare la soddisfazione degli uomini e delle donne nel praticare i vari sport (reali e in VR), è stata trovata una differenza sostanziale nella scelta dei tipi di sport reali e quelli virtuali (Bum et al., 2018).

Nella vita reale, gli uomini erano più coinvolti negli sport “maschili” come il baseball, basket e il calcio, mentre le donne erano più coinvolte negli sport “femminili” come yoga, nuoto e pilates. Ma nel contesto degli sport virtuali è stata osservata un’immagine diversa: sia gli uomini che le donne giocavano a calcio, basket, golf e altri sport, cioè non c’erano differenze di genere nella scelta dello sport. Gli autori di questo studio considerano gli sport virtuali come uno strumento che consente alle persone di giocare insieme e che non ha lo scopo di enfatizzare la “superiorità fisica” di una persona rispetto ad un’altra. I giochi virtuali possono anche essere finalizzati al mantenimento e al miglioramento delle condizioni fisiche degli atleti. A tal fine, vengono create delle applicazioni contenenti in sé un elemento competitivo e sono direttamente correlate ai risultati sportivi. Ad esempio, diversi studi hanno utilizzato le piccole attività legate agli sport come il ciclismo, la corsa e il canottaggio (Murray et al., 2016).

La realtà virtuale in qualità di uno strumento di preparazione nuovo per gli atleti professionisti

“L’utilizzo simultaneo dei sistemi motion capture e feedback (visivo, uditivo, tattile, olfattivo) permette al soggetto di immergersi completamente nel contesto virtuale. Consente inoltre di rendere interattivo l’ambiente virtuale e di correggere in tempo reale le azioni dell’atleta in una determinata situazione virtuale.“

Negli sport moderni, durante la preparazione degli atleti professionisti, si è prestata sempre una grande attenzione sull’utilizzo della realtà virtuale. L’uso dei metodi legati alla realtà virtuale apre delle nuove prospettive per la psicologia dello sport. Però, bisogna tenere in considerazione che la tecnologia della realtà virtuale ha i suoi vantaggi e le sue capacità, nonché i suoi svantaggi e alcune limitazioni.

Gli ambienti virtuali e le attrezzature utilizzate per la ricerca e la formazione degli atleti hanno alcuni requisiti specifici. Il rispetto di questi requisiti garantisce la creazione di un ambiente immersivo realistico.

I requisiti per gli ambienti e le apparecchiature in VR:

1. Dovrebbero fornire un rendering realistico (rendering dell’immagine) e nessun ritardo tra le azioni umane e le modifiche dell’immagine in tempo reale.

2. È necessario ridurre il fenomeno della cyber malattia (nausea e vertigini durante la visualizzazione delle immagini stereo).

3. L’ambiente virtuale dovrebbe riprodurre condizioni sportive reali, in cui gli stimoli e le risposte virtuali del soggetto corrispondono a quelli dell’attività sportiva reale.

4. Per avvicinare l’ambiente virtuale a quello reale, è necessario fornire i feedback in forma visiva, tattile, acustica e, se possibile, olfattivi.

I Vantaggi dell’utilizzo della realtà virtuale nello sport:

1. Interattività: il soggetto può interagire con gli oggetti VR.

2. Monitoraggio costante della posizione del soggetto. L’immagine si adatta alla sua posizione, a seguito della quale aumenta il senso di presenza del soggetto nel mondo virtuale (Velichkovsky, 2014, 2015; Velichkovsky et al., 2016).

3. L’immagine è stereoscopica. Ciò fornisce delle ulteriori informazioni sulla profondità dell’ambiente virtuale (Vignais et al., 2015).

Questi vantaggi della tecnologia della realtà virtuale consentono di creare un ambiente artificiale completamente controllato che imita le condizioni reali dell’attività sportiva e ha un alto grado di “validità ambientale”. L’utilizzo simultaneo dei sistemi motion capture e feedback (visivo, uditivo, tattile, olfattivo) permette al soggetto di immergersi completamente nel contesto virtuale. Consente inoltre di rendere interattivo l’ambiente virtuale e di correggere in tempo reale le azioni dell’atleta in una determinata situazione virtuale.

La realtà virtuale apre ampie opportunità per modellare i vari scenari sportivi finalizzati all’allenamento di determinate abilità di un atleta. Inoltre, l’allenamento in un ambiente virtuale consente il monitoraggio simultaneo di vari parametri fisiologici di un atleta (ECG, EEG, ecc.).

Tra i limiti dell’utilizzo della realtà virtuale nello sport, si possono distinguere 3 classi di problemi:

I. Problemi relativi alle apparecchiature;

II. Problemi derivanti dall’uso delle tecnologie di realtà virtuale;

III. Il problema di valutazione per il trasferimento delle competenze.

I. Problemi correlati direttamente con l’attrezzatura:

1. Attrezzatura costosa;

2. La necessità di attrarre varie altre tecnologie (progettazione di ambienti virtuali, creazione e animazione di personaggi virtuali, cattura dei movimenti del soggetto, ecc.);

3. Possibile ritardo dell’immagine quando il soggetto si muove nello spazio virtuale;

4. Il livello di realismo degli ambienti e dei personaggi creati artificialmente può essere basso;

5. La necessità di indossare accessori aggiuntivi, il loro peso e l’angolo di visuale limitato (casco) possono influenzare il senso di presenza;

6. Mancanza di feedback fisico;

7. Eventuali problemi con un’elevata velocità di movimenti (reazioni) del soggetto possono portare a vari artefatti.

A seconda della tecnologia VR utilizzata (CAVE, HMD, Powerwall, ecc.), i problemi relativi alle apparecchiature possono variare.

L’HMD (“Head-mounted Display“) può essere poco pratico e persino potenzialmente pericoloso per alcuni tipi di sport. Ad esempio, correre su un tapis roulant indossando un HMD può essere pericoloso poiché la visione di un tapis roulant in movimento viene rimossa. Anche i movimenti della testa e la sudorazione dell’atleta possono rendere scomodo indossare l’HMD.

Nelle installazioni di proiezione, come CAVE (“Cave automatic virtual environment“) e Powerwall, i movimenti umani sono limitati ad un piccolo spazio a disposizione davanti agli schermi.

La fragilità del materiale dello schermo inferiore in CAVE (se presente) limita la capacità di eseguire salti, ecc.

II. Problemi derivanti dall’uso delle tecnologie di realtà virtuale.

Attualmente nella ricerca sperimentale (Zinchenko et al., 2010) sono stati evidenziati i seguenti problemi di utilizzo delle tecnologie di realtà virtuale:

1. Il problema dello sviluppo di un nuovo apparato concettuale (i termini “mondi virtuali” e “coscienza virtuale” sono già utilizzati in psicologia in un certo contesto).

2. Il problema di classificare le forme (metodi) di immersione del soggetto (atleta) nel mondo virtuale. “Immersione significa che il soggetto è immerso nel mondo della realtà virtuale, lo percepisce e i suoi oggetti visuali ne fanno parte di questo mondo. Esistono tre forme di immersione: “diretta”, “indiretta” e “immagine speculare. Con la prima il soggetto si percepisce come parte integrante del mondo virtuale, con la seconda egli riesce a vedere se stesso, o una parte del suo corpo, nel mondo virtuale e con la terza egli percepisce il mondo virtuale e se stesso come in uno specchio”(VB Dorokhov, 2006; citato da: Zinchenko Yu.P. et al., 2010).

3. Il problema dell’efficienza di rappresentazione degli oggetti in un ambiente virtuale, cioè la determinazione dell’insieme minimo delle caratteristiche necessarie e sufficienti per riconoscere un oggetto e di “accettarlo” in qualità di un oggetto reale (Reddy et al., 1997; citato da: Zinchenko Yu.P. et al., 2010).

4. Il problema dello sviluppo delle tecnologie per le misurare le “caratteristiche virtuali” al fine di organizzare un impatto mirato sul tema della VR dell’ambiente e una valutazione oggettiva del grado di tale impatto (Whitton, 2003; citato da: Zinchenko Yu . P. et al., 2010).

5. Inoltre, alcuni autori hanno notato che l’uso delle tecnologie di realtà virtuale per allenare gli atleti non è possibile in tutti gli sport (non è possibile, ad esempio, nel nuoto o nell’allenamento di movimenti ad alta precisione) (Michalski et al., 2019).

III. Il problema della valutazione del trasferimento di competenze.

Il problema di valutare il trasferimento delle competenze formate nella realtà virtuale in attività reale merita una discussione a parte. Alcuni ricercatori hanno tentato di analizzare una grande quantità di fonti letterarie per scoprire l’affidabilità delle informazioni sul trasferimento di competenze dalla realtà virtuale alla vita reale. Pertanto, anche se in una percentuale molto ridotta di studi, i dati sul trasferimento di competenze soddisfano i criteri necessari. Vengono forniti i seguenti criteri per l’attendibilità delle informazioni sul trasferimento di una competenza:

1. “Real-world assesment” – una valutazione del successo di un’azione prima e dopo l’esperimento;

2. “Control group” – la presenza di un gruppo di controllo di soggetti;

3. “Random allocation of participants” – un ordine casuale di gruppi;

4. “Blinding of assessor” – l’esperto non sa a quale gruppo appartiene il soggetto che egli deve valutare;

5. “Comprehensive assessment (additional)” – una valutazione aggiuntiva dei parametri del successo di un atleta in attività sportive reali (Michalski et al., 2019).

La letteratura scientifica indica anche che la maggior parte degli esperimenti non soddisfaceva i requisiti procedurali (nessuna randomizzazione di gruppo) e una mancanza di prove per il trasferimento di abilità dopo l’allenamento nella realtà virtuale (Petri et al., 2018).

Inoltre, dovrebbe essere prestata una particolare attenzione al fatto che alcune abilità formate durante l’allenamento VR possono portare a lesioni fisiche in attività sportive reali (Shei, 2018).

Creazione e modellazione di ambienti virtuali nella pratica sportiva

Yang nel suo articolo (Yang, 2018) analizza le tecnologie chiave utilizzate nel sistema di modellazione della forma fisica, includendo nelle sue ricerche la tecnologia di modellazione umana, quella di raccolta dati, quella di scenografia e quella d’interazione del sistema. La tecnologia della realtà virtuale si basa sulla creazione di un sistema composto da 5 moduli: test, feedback, sensori (registrazione accurata dei movimenti mediante sensori speciali), controller e modello 3D. Il corretto funzionamento e l’interazione di questi cinque moduli creano un ambiente virtuale ottimale.

La realtà virtuale del computer ha tre caratteristiche principali, che sono: immersioni, interattività e percezione ambientale.

La creazione di un ambiente virtuale fornisce una nuova piattaforma per l’educazione sportiva moderna.

Grazie al feedback simultaneo dell’ambiente virtuale, la stimolazione ha un impatto significativo. Inoltre, essa può aiutare a stimolare il pensiero, inclusa la creatività degli atleti alle prime armi, approfondendo così gli effetti di apprendimento.

La tecnologia di modellazione umana, di regola, si basa sull’uso delle caratteristiche fisiche (forma, struttura, capacità atletiche, ecc.) e fisiologiche del corpo umano (indice funzionale, pressione sanguigna, ecc.) . La tecnologia di raccolta dati è un sistema di tracciamento ottico che registra accuratamente i movimenti umani reali nello spazio tridimensionale ricevendo le informazioni da speciali sensori. Sulla base di queste informazioni, è già possibile generare un movimento virtuale, inclusi molti movimenti complessi. Il monitoraggio dei movimenti umani può essere utilizzato durante l’allenamento sportivo e la formazione di nuove capacità motorie per fornire dei feedback, sul successo delle azioni eseguite dal soggetto, e per correggere gli errori motori in tempo reale (Hülsmann et al., 2018).

La tecnologia di scenografia è un’animazione grafica ad alta fedeltà di determinati ambienti, creata utilizzando un software speciale (ad esempio, CAD o 3DS MAX).

La tecnologia di interazione del sistema fornisce l’interattività in un ambiente virtuale, sincronizzando gli utenti in un ambiente simulato. Ad esempio, l’utilizzo delle attrezzature speciali, e più in particolare, durante la simulazione del calcio l’utilizzo di indumenti leggeri e guanti speciali.

Neuman e colleghi (Neuman et al., 2018) identificano quattro componenti principali della VR: l’ambiente di realtà virtuale, l’attività sportiva svolta, l’atleta che svolge l’attività sportiva e l’ambiente di realtà non virtuale. L’ambiente di realtà virtuale è una componente unica per quel che riguarda le applicazioni di realtà virtuale nello sport ed è al centro della maggior parte delle ricerche fatte finora. La seconda componente indica che l’attività sportiva che viene utilizzata è diversa a seconda dei compiti della sua applicazione e varia a seconda dello sport praticato. La terza componente include le caratteristiche dell’atleta, come il suo livello di qualifica e la competitività. Le caratteristiche dell’atleta possono agire in modo indipendente, o in parte dipendente, della realtà virtuale, che influenzano i risultati. La quarta componente copre quegli aspetti dell’ambiente reale in cui l’atleta svolge il compito (la temperatura ambientale, l’umidità e l’ora del giorno), fattori importanti che possono influenzare i risultati finali. La combinazione delle quattro componenti può aiutare a migliorare le prestazioni degli atleti a breve e lungo termine (Neuman et al., 2018).

Applicazione di tecnologie VR negli sport ad alto livello

“I sistemi di realtà virtuale per l’allenamento sportivo sono stati utilizzati per la prima volta negli Stati Uniti e in Europa all’inizio degli anni ’90“

Lee, 2004

La realtà virtuale applicata agli sport ad alto livello può essere definita come l’uso di quel ambiente sportivo, simulato al computer, che è volto a fornire ad un atleta il senso di presenza ed interazione con quell’ambiente (Neuman et al., 2018). E’ importante che la realtà virtuale consenta l’interattività, ad es. l’interazione con l’ambiente che aumenta l’effetto di presenza (VR o elementi al suo interno possono muoversi o cambiare in risposta alle azioni dell’atleta).

Nella pratica sportiva mondiale sono numerosi i casi d’applicazione di successo delle tecnologie di realtà virtuale nell’allenamento degli atleti altamente qualificati.

Tra le principali direzioni di utilizzo della realtà virtuale nello sport ci sono:

• nella preparazione alle competizioni in termini di familiarizzazione con la specifica infrastruttura competitiva (ad es. gli stadi);
• nel miglioramento delle abilità sportive, compreso l’allenamento tattico;
• nei processi riabilitativi di un atleta, ad esempio in caso di infortunio;
• nella formazione delle abilità sportive, ecc.;

I sistemi di realtà virtuale per l’allenamento sportivo sono stati utilizzati per la prima volta negli Stati Uniti e in Europa all’inizio degli anni ’90 (Lee et al., 2004). In quel periodo, gli sport classici che utilizzavano i sistemi di realtà virtuale erano il football americano, il tiro con l’arco, il tennis, il tiro a segno e il golf. I sistemi di realtà virtuale hanno aiutato a simulare i processi di allenamento e a condurre l’allenamento mentale per gli atleti, principalmente quelli d’élite.

Una delle prime direzioni d’utilizzo della realtà virtuale nello sport è stata quella di familiarizzare gli atleti con l’infrastruttura competitiva utilizzando un ambiente virtuale (stadi, piste, ecc.).

Nel Regno Unito, ad esempio, hanno iniziato a puntare in questa direzione durante i preparativi per i Giochi Olimpici di Londra 2012 (progetto VR-Vantage). Il focus principale erano gli sport estivi (vela, canottaggio, triathlon). Però esistono anche le possibilità di adattare questo progetto agli sport invernali (bob, skeleton, sci alpino e altri). Lo scopo di questo metodo era quello di adattare gli atleti alle nuove piste e alle nuove condizioni e, di conseguenza, ridurre al minimo lo stress aggiuntivo associato ad un nuovo ambiente.

La tecnologia della realtà virtuale è stata utilizzata dagli sciatori americani per padroneggiare i percorsi delle competizioni in preparazione ai Giochi Olimpici della Corea del Sud del 2018. Anche l’American Ski and Snowboard Association utilizza questa tecnologia per riabilitare gli atleti dopo un infortunio. Ad esempio, la sciatrice americana Laurenne Ross, dopo un infortunio al menisco, è stata privata dell’opportunità di condurre un vero allenamento e il processo di riabilitazione avrebbe dovuto durare circa due anni. Si è invece sottoposta a un corso di riabilitazione utilizzando tecnologie di realtà virtuale sviluppate dalla società americana STRIVR, che le ha permesso di abbreviare notevolmente il periodo di riabilitazione.

Nel 2016, un rapporto congiunto di scienziati spagnoli e britannici ha rilevato che l’uso della tecnologia della realtà virtuale risulta uno strumento efficace per insegnare alcune delle abilità motorie, anche negli sport di coordinazione complessi come il tennis da tavolo. Inoltre, questa tecnologia ha aiutato i giocatori della squadra di football americano “Detroit Pistons” ad aumentare le loro prestazioni di quasi un terzo, rispetto agli allenamenti reali.

E’ possibile fare un esempio dell’uso delle tecnologie di realtà virtuale nel basket. Ad esempio, gli allenatori della Philadelphia 76ers utilizzano la tecnologia della realtà virtuale per esercitarsi e migliorare i tiri dei loro atleti, ad esempio quelli di Markelle Fultz.

Al giorno d’oggi, molte squadre NBA utilizzano la tecnologia della realtà virtuale per allenare meglio i propri atleti. La società americana EON Sports VR ha sviluppato un moderno sistema di allenamento per il baseball per Yokohama DeNA Baystars, utilizzato da una squadra professionale giapponese.

L’uso delle tecnologie di realtà virtuale nella riabilitazione degli atleti dopo gli infortuni può contribuire al più rapido recupero delle funzioni motorie dell’arto ferito. Ciò è probabilmente dovuto alla distrazione dell’attenzione dell’atleta dal controllo cosciente del sistema muscolo-scheletrico e, di conseguenza, al rilascio di tensione e rigidità eccessive negli arti (Gokeler et al., 2014).

La praticità, il comfort e l’efficacia degli esercizi di riabilitazione possono essere notevolmente migliorati con l’uso delle tecnologie di realtà virtuale. La natura giocosa degli esercizi, il feedback visivo, la selezione degli esercizi in base alla natura e alla gravità della lesione aumentano l’interesse e la soddisfazione dei soggetti delle misure riabilitative. E questo, a sua volta, porta ad un aumento dell’efficacia degli esercizi di recupero (Shi et al., 2018).

Naturalmente, le tecnologie VR non possono sostituire i veri esercizi fisici, i carichi e i giochi, ma negli sport d’élite gli atleti spesso affrontano il problema dell’impossibilità temporanea di allenarsi: infortunarsi, muoversi costantemente, mancanza di accesso agli impianti sportivi (pattinaggio artistico, bob, slittino, sci alpino, ecc.). Gli esercizi con l’ausilio della realtà virtuale consentono di allenare la componente mentale del processo di allenamento (attenzione ai dettagli, scelta della risposta corretta nella presentazione di uno stimolo, la velocità di reazione, l’abituarsi ad un determinato ambiente/condizione/pista, ecc.).

Inoltre, va presa in considerazione un’altra componente importante dell’allenamento degli atleti: la valutazione e la correzione della sua sfera emotiva. Insuccessi, risultati bassi nelle competizioni, infortuni, tutti questi fattori possono influenzare negativamente il senso di competenza dell’atleta e la sua prestazione sportiva, anche se non direttamente, bensì per la percezione di questi eventi come negativi da parte dell’atleta stesso.

In questi casi, a fini psicoterapeutici, può aiutare la realtà virtuale, in cui vengono mostrate all’atleta le sue azioni, che sono leggermente modificate ed aumentate. Tale disinformazione può portare gli atleti a creare falsi ricordi (positivi) delle proprie caratteristiche fisiche e contribuire alla prevenzione o al trattamento dell’ansia o degli infortuni dopo una competizione senza successo (Cuperus et al., 2016).

Oltre alle indicazioni sull’utilizzo della realtà virtuale relativa all’allenamento degli atleti, vale la pena menzionare un’altra sfera di sviluppo abbastanza nuova e in forte crescita, quella associata all’osservazione delle partite da una posizione di spettatore tramite VR. La tecnologia utilizzata in questo caso è la Virtual Reality Spectatorship (Daehwan et al., 2019) che può aumentare l’esperienza e il piacere di guardare una partita dal punto di vista dello spettatore grazie all’interattività e al suo effetto d’immersione aumentata della presenza nel gioco.

Negli studi in laboratorio, l’uso della tecnologia VR sta diventando sempre più popolare. Ad esempio, è stata creata una tecnica per insegnare le azioni tattiche simulando le situazioni di gioco reali nella realtà virtuale (Rozhentsov, Afonshin, 2013). La nuova tecnica consente di simulare un numero illimitato di situazioni di gioco, analizzare le varie opzioni per il loro sviluppo, sviluppare il pensiero di gioco dei giocatori e la loro interazione in una squadra. La tecnica è stata utilizzata attivamente e si è dimostrata efficace.

Alla Facoltà di Psicologia, dell’Università statale di Mosca intitolata a “M.V. Lomonosov”, è stata sviluppata una tecnica per la diagnostica oggettiva della stabilità della funzione vestibolare utilizzando gli strumenti di realtà virtuale (CAVE) e un sistema per la registrazione dei movimenti oculari. In questo caso, la tecnologia della realtà virtuale è stata utilizzata in qualità dello strumento che è in grado di creare delle condizioni d’interruzione del funzionamento della funzione vestibolare, avviando un conflitto sensoriale di varia intensità tra segnali visivi e quelli vestibolari.

I soggetti dello studio erano i pattinatori, i giocatori di football e i giocatori di wushu. Una maggiore stabilità della funzione vestibolare è stata rivelata nei pattinatori artistici, rispetto ai calciatori e ai giocatori di wushu (Kovalev et al., 2017).

All’Università statale di Mosca di nome “M.V. Lomonosov”, nel Dipartimento di Ricerca Applicata in Matematica e Meccanica della Facoltà di Meccanica e Matematica, si stanno sviluppando le tecnologie di realtà virtuale e si sta valutando la possibilità della loro applicazione nello sport. In particolare, è stato realizzato un simulatore di deltaplano (è stata ricreata parte dei possibili elementi di volo), di cui il controllo si avvicina a quello di un deltaplano reale, e un simulatore dei veicoli gommati per poter muoversi sulla Luna e su Marte. Questi simulatori si basano su informazioni ottenute utilizzando la tecnologia di “motion capture”.

Per catturare i movimenti, gli sviluppatori utilizzano contemporaneamente due sistemi di tracciamento: quello ottico e quello inerziale. Esse consentono di ricevere in modo rapido e preciso i dati sui movimenti in tempo reale, sfruttando i vantaggi e compensando gli svantaggi di entrambi i sistemi. Con l’aiuto di un software speciale finora sono stati ottenuti solo dei dati grezzi, però essi possono essere utilizzati per costruire un modello di movimento e animare un personaggio virtuale (avatar) (Kruchinina, Chertopolokhov, 2016).

Utilizzo dei rivali virtuali nella pratica sportiva

Negli ultimi decenni è stato svolto un lavoro per analizzare le potenzialità della modellazione grafica computerizzata per studiare la componente umana d’anticipazione (Shei et al., 2018; Schupak et al., 2018; Sherman, Craig, 2002; Ruffaldi et al., 2012; Bideau et al., al., 2004; Vignais et al., 2010; Kulpa et al., 2013). Grazie a questo metodo, è possibile tracciare e registrare i movimenti degli atleti reali, che vengono utilizzati per animare i personaggi virtuali, chiamati avatar, che fungono da rivali o da partner. La registrazione dei movimenti umani, basati sulle fissazioni e sull’elaborazione al computer delle posizioni dei sensori, collegati a parti del corpo umano (motion capture), è il modo più comodo e veloce per simulare i movimenti di un personaggio virtuale (avatar) rispetto alla simulazione dei movimenti basata sull’analisi dei singoli frame (Lee et al., 2004; Menshikova et al., 2016; Saveleva et al., 2016; Menshikova, Krasilschikova, 2017; Menshikova, Tikhomandritskaya, 2018).

Vari studi hanno dimostrato che l’utilizzo di un avversario virtuale è un approccio ragionevole, a patto che il design grafico del personaggio sia appropriato (Walls et al., 1998).

Ad esempio, alcuni scienziati francesi, Bideau et al., 2004, hanno dimostrato che i portieri di pallamano reagiscono allo stesso modo sia nei confronti di un personaggio virtuale sia nei confronti di un personaggio reale.

Numerosi studi (Slater, 2009) hanno dimostrato che la reazione degli atleti di karate ad un personaggio virtuale 3D è molto più realistica e più veloce rispetto alla reazione nei confronti di una presentazione video in 2D. Inoltre, grazie alle informazioni fornite agli atleti sulla profondità dello spazio, essi si sono sentiti più a loro agio nell’ambiente virtuale 3D.

Tuttavia, attualmente si osserva che le caratteristiche dell’interazione tra l’atleta e il personaggio virtuale rimangono insufficientemente studiate (Pressman et al., 2009). Pertanto, la creazione di personaggi virtuali adattati alle condizioni sportive offre delle buone prospettive per lo sviluppo del processo di allenamento.

Si può fare un esempio della creazione del personaggio virtuale: un avatar nel karate. Alcuni scienziati tedeschi hanno condotto uno studio volto a creare un personaggio virtuale che interagisce in modo autonomo per imparare le tecniche virtuali di karate kumite (Zhang, 2018). Questo personaggio virtuale può interagire in tempo reale con un atleta, avvicinarsi a lui ed eseguire i vari attacchi adeguati a seconda del comportamento umano.

Questo personaggio è stato testato su karateka professionisti, mentre gli atleti, di regola, lo percepivano come un vero rivale. Questa tecnologia è stata valutata da esperti come utile nell’insegnamento delle tecniche di karate kumite. Il comportamento autonomo del personaggio virtuale, chiamato KaraKterа, è stato determinato dalle regole di base e dall’analisi delle situazioni di combattimento nel karate kumite (Petri et al., 2015; Zhang et al., 2018). Una valutazione tecnica ha mostrato che KariKter ha avuto un tempo di risposta di circa 180 ms in un ambiente virtuale e, in base alle proiezioni, di circa 90 ms quando si utilizza l’Oculus Rift. La prima volta corrisponde al tempo di reazione medio di una persona e la seconda è nell’intervallo di tempo di reazione di atleti altamente qualificati. Pertanto, l’uso di un tale avatar è uno strumento molto efficace per migliorare il processo di formazione degli atleti.

L’effetto della presenza sociale in un ambiente virtuale, ad es. la sensazione di un atleta in un ambiente virtuale dalla comunicazione con altre persone, è uno dei fattori importanti della realtà virtuale, che influenza il grado d’immersione, la sensazione di piacere di essere in realtà virtuale e, in definitiva, l’efficacia degli esercizi sportivi. Numerosi studi hanno dimostrato che questa presenza sociale influisce sia sulla motivazione degli atleti che sulle loro prestazioni. In uno studio di Nunes et al. (2014), è stato dimostrato che i partecipanti preferivano correre in presenza di persone virtuali, piuttosto che correre sole su una corsia virtuale. Uno studio di Irwin et al. (2012) ha dimostrato una maggiore motivazione quando i soggetti hanno pedalato in VR non da soli, ma con altri rivali virtuali.

Le situazioni competitive che motivano in modo significativo gli atleti possono essere create in un ambiente virtuale in vari modi. Andreson-Hanley e altri (2011) hanno sviluppato tre modalità principali di competizione: quando i partecipanti cercano semplicemente di migliorare le proprie prestazioni, quando i partecipanti gareggiavano con una persona superiore a loro in qualità delle prestazioni e quando i partecipanti gareggiano con una persona a loro scelta. E’ stato dimostrato che tutti i tipi di situazioni competitive aumentano gli sforzi degli atleti (misurati dalla frequenza cardiaca).

Conclusione

La realtà virtuale nello sport è ampiamente utilizzata e in modi diversi tra di loro. Con il suo aiuto, puoi risolvere vari tipi di problemi sportivi, allenare gli atleti di diversi sport utilizzando una varietà di moderne tecnologie VR.

Un certo numero di ricercatori ha studiato le questioni riguardanti l’impatto dell’uso della tecnologia VR sulle prestazioni atletiche. Sono stati confrontati i risultati ottenuti con e senza VR (Annesi, Mazas, 1997; Legrand et al., 2011; Mestre et al., 2011; Plante et al., 2003), sono stati studiati gli effetti dell’immersione in un ambiente virtuale (Ijsselsteijn et al. ., 2004; Vogt et al., 2015; Velichkovsky, 2014, 2015; Velichkovsky et al., 2016), sono state rivelate le differenze tra concorrenti virtuali controllati dal computer e quelli reali (Snyder et al., 2012).

L’uso delle tecnologie della realtà virtuale per l’organizzazione del processo di allenamento nello sport presenta numerosi vantaggi rispetto all’allenamento tradizionale. Rimuove una serie di restrizioni imposte dagli sport reali. In particolare, la VR previene lesioni all’atleta, consentendo all’atleta di praticare prima elementi complessi in un ambiente virtuale, e solo dopo in uno reale. Inoltre, la realtà virtuale consente di impostare qualsiasi condizione ambientale (meteo, umidità, livello dell’avversario, ecc.), che è difficile da raggiungere nella realtà naturale. La realtà virtuale non dipende dall’attrezzatura, dal tempo o dalla posizione, il che rende possibile praticare sport difficili da raggiungere e quelli costosi (ad esempio, scherma, golf, baseball, ecc.).

Fonti:

B. Velichkovsky, Psychological factors of the emerging sense of presence in virtual environments, 2014;
B. Velichkovsky, “Особенности когнитивного контроля как фактор возникновения чувства присутствия в виртуальной среде“, 2015;
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AbdelGhani Karkar, Somaya AlMaadeed, Rehab Salem, Mariam AbdelHady, Sara Abou-Aggour, & Hafsa Samea KinFit (2018). A Factual Aerobic Sport Game with Stimulation Support. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), 13(12), 50–67. doi: 10.3991/ijet.v13i12.8626;
Anderson-Hanley C., Snyder A.L., Nimon J.P., & Arciero P.J. (2011). Social facilitation in virtual reality-enhanced exercise: competitiveness moderates exercise effort of older adults. Clin Interv Aging, 6, 275–280. doi:10.2147/cia.s25337;
Anne A. Cuperus, & Ineke J.M. van der Ham (2016). Virtual reality replays of sports performance: Effects on memory, feeling of competence, and performance. Learning and Motivation, 56, 48–52. doi: 10.1016/j.lmot.2016.09.005;
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