超重或肥胖的青少年在进行运动时，常常会感到羞耻，他们担心在体育活动中会被同龄人嘲笑或遭受歧视。
如何克服心理上的抵触情绪，不愿进行运动，进而陷入“越不活动越容易发胖、越胖越不愿意活动”的恶性循环困境？虚拟现实技术（VR）或许能够为我们开辟一条新的途径。
上海交通大学医学院附属第六人民医院与上海交通大学计算机学院/人工智能教育部重点实验室的盛斌教授团队，携手上海体育大学的王继红研究院团队以及其他相关团队，共同研发出了一款全球首创的、针对青少年用户的虚拟现实（VR）智能运动干预系统，该系统名为REVERIE（Real-world Exercise and VR-based Exercise Research In Education），其中文译名为“灵境”。此系统致力于将沉浸式体验与智能教练技术相结合，旨在为青少年打造更具吸引力与个性化的运动干预方案。
最近，该研究的相关成果在《自然医学》杂志的网站上得以公布。《自然医学》杂志评价称，REVERIE研究具有划时代的意义，而利用虚拟现实技术进行的运动训练，被视作一种新颖、高效且安全性高的方法，有助于改善体重超标的青少年的健康状况。不久前，澎湃科技的记者对盛斌进行了专访。
近期，《自然医学》期刊上发布了相关研究成果。
虚拟AI教练,为超重肥胖青少年提供富有同理心的运动指导
盛斌荣获国家“万人计划”青年拔尖人才的称号，同时担任教育部人工智能重点实验室和上海人工智能研究院智慧医疗技术的负责人，他的研究兴趣主要集中在人工智能和虚拟现实（VR）领域。
《柳叶刀》杂志曾发布了一系列关于青少年体育锻炼的研究报告，其中指出，“缺乏体育锻炼”已成为全球青少年群体所面临的一个关键公共卫生挑战。长期缺乏体育锻炼不仅会加剧体重过重的问题，还可能诱发慢性疾病以及心理和社交方面的困扰，从而形成一个恶性循环。
2022年3月，盛斌在接受澎湃科技采访时表示，他期望借助人工智能和虚拟现实技术，解决科学界长期面临的疑问，那就是探讨现实世界的体育锻炼与虚拟世界的元宇宙VR运动，分别对人类的身心健康产生何种影响。
盛斌向澎湃科技透露，这项研究是在疫情期间开始的。在那时，他与教学团队对上海某区级中小学进行了调研，发现校园中青少年肥胖现象相当严重。这些肥胖或超重的青少年由于自身体重问题，往往会产生运动上的“羞耻感”，例如，当与同龄人一起踢足球、打乒乓球时，他们担心会受到歧视，因此，他们的运动意愿会进一步减弱，体重问题也会愈发严重。
盛斌透露，REVERIE（灵境）系统中巧妙地融入了一位虚拟教练孪生智能体——REVERIE Coach。该智能体通过深度强化学习驱动，并采用Transformer架构，能够提供既安全又沉浸，充满同理心且高效的运动指导。
虚拟现实运动系统（REVERIE）概览和生物力学评价
在传统的体育课上，教师需同时关注全班学生，面对动作迟缓的学生，教师往往难以倾注充足精力进行个别辅导，且难以针对每位学生的具体情况调整教学计划，这往往会对学生的自信心造成负面影响。
盛斌指出，REVERIE Coach这款教练系统由先进的深度学习算法驱动，它拥有“MFC”特性，即激励性、友好性和同理心，能够在青少年进行体育锻炼时进行细微调整。这种即时的反馈机制有助于教练逐步调整以适应每位学生的表现，同时孩子们也能按照自己的步伐提高自己的打球技能。
VR运动后，记忆准确率提高肠道微生物菌群运动特征也发生变化
在研究阶段，该团队挑选了227名体重超重或肥胖的青少年作为研究对象，并将他们随机分派到对照组、实际乒乓球运动组、实际足球运动组、虚拟现实乒乓球运动组和虚拟现实足球运动组五个小组。在整个研究期间，这227名参与者都接受了相同的饮食管理措施，整个干预过程持续了八周。
青少年能够借助VR设备独立进行锻炼和学习新技能，在虚拟现实的环境中，他们无需承受社交距离带来的压力，也不会因外貌或身体条件受到不公平对待，这有助于他们逐步增强运动自信和培养兴趣。
经过为期8周的实验，研究团队在后续的回访中观察到，参与虚拟现实实验的孩子们对运动的热情依然相当高涨。他们的心理状态、自信心以及对参与体育活动的意愿，通常都会比在传统的体育课堂教学中表现得更为积极。
实验结果揭示，经过干预，超重或肥胖的青少年在嗅觉感知综合评分（TDI总分）上较干预前有了显著提升，具体增加了3.54分。特别是在认知功能方面，采用VR运动干预的组别展现了感知力的明显增强以及工作记忆准确率的提高。在执行那些要求集中注意力并不断更新记忆的任务时，该组青少年的记忆准确率平均增加了11.46%。在VR运动之后，肠道微生物组的构成、代谢组的特性以及脂质组的特征均出现了明显的转变。
值得一提的是，REVERIE系统不仅协助超重肥胖的青少年减轻体重，而且还能增强神经元的运作效率和神经的可塑性，从而显著提升他们的记忆力、注意力和思维速度。此外，该系统还有助于激发青少年主动参与运动的意愿，促使他们从原本的被动参与转变为主动选择。
盛斌指出，肥胖儿童往往面临肠道功能失调和菌群失衡的困扰，而在实验及临床观察中，部分孩子若显现出过分谨慎、焦虑，甚至强迫症倾向，他们出现肠道问题的几率便会相对增大。
盛斌指出，实验为期8周，主要考虑到VR设备需要长时间佩戴，其使用频率和时长在短期内对认知功能有显著影响。然而，若将干预时间延长至半年或一年，是否能持续提高超重肥胖青少年的认知水平，是否存在所谓的“拐点”，例如可能出现认知功能受损的情况，这些问题尚需后续研究进一步探讨，同时也需要进一步完善相关研究。
我们的实验目前还处于起步阶段，用比喻来说，就好比《爱丽丝梦游仙境》中小爱丽丝刚跨进兔子洞的那一刻。我们尚未深入洞底，因此无法预知前方是险象环生还是风光无限。不过，有一点是可以确定的，那就是虚拟现实干预的作用机制及其影响范围，其中蕴藏着众多值得深入探究的课题。盛斌如是说。
据悉，该REVERIE虚拟现实（VR）智能运动干预系统已成功申请专利保护。盛斌表示，他们计划将研究成果进一步转化为实际应用，并计划在将来考虑将其推广至更多中小学，以便实现更广泛的落地应用。
