Maximierung der Effektivität von VR-‘ExerGaming’ durch einen personalisierten Ansatz

Die zunehmende Digitalisierung hat dazu geführt, die Entwicklung von Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), erweiterte Realität (AR) und virtuelle Realität (VR).

Diese technologischen Fortschritte zielen darauf ab, die digitale Welt interaktiver, immersiver und nahtlos in unser tägliches Leben integriert zu machen, sodass wir Grenzen überschreiten und Bereiche betreten können, die zuvor undenkbar waren.

VR ist insbesondere ein computergeneriertes, simuliertes Erlebnis, das über tragbare Technologie und sensorische Komponenten wahrgenommen wird. Realistische Bilder und Geräusche werden durch Headsets und Projektionen erzeugt, wodurch eine virtuelle Umgebung entsteht, in der Menschen sich bewegen und mit virtuellen Objekten interagieren können.

Die beliebtesten Anwendungen dieser Technologie finden sich derzeit in Video Spielen, virtuellen Meetings, medizinischer Ausbildung, Patientenrehabilitation und Militärtraining.

Ein weiterer interessanter und äußerst nützlicher Anwendungsfall von VR hat sich in der Fitnessbranche entwickelt, wo schätzungsweise 1 bis 2 Millionen Menschen in VR trainieren.

Dies ist von großer Bedeutung, da regelmäßige körperliche Aktivität entscheidend für die Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts, die Verbesserung der psychischen Gesundheit, den Schutz vor chronischen Erkrankungen und die Steigerung der allgemeinen Lebensqualität ist.

Allerdings bleiben Motivation und Durchhaltevermögen beim Training weiterhin ein Problem bei allen Arten von körperlichen Übungen.

Unternehmen und Wissenschaftler erwarten, dass VR-Exergaming – eine Kombination aus körperlicher Betätigung und Spiel – das Training verändern wird, da es großes Potenzial hat, körperliche Aktivität zu fördern. Laut Dr. Dominic Potts, dem Hauptautor einer neuen Studie, die darauf abzielt, Sensortechnologie zu nutzen, um Trainierende zu motivieren:

„Mit Exergaming können wir dieses Problem angehen und das Vergnügen sowie die Leistung einer Person maximieren, indem wir das Schwierigkeitsniveau an die Fähigkeiten und die Stimmung des Nutzers anpassen.“

VR-Exergaming: Die Lösung für bessere Gesundheit

Der zunehmende Fokus auf Gesundheit und Fitness hat den globalen Markt für VR-Fitnessspiele, der 2022 etwa 11,1 Milliarden $ wert war, angetrieben, mit Prognosen bis zum Ende dieses Jahrzehnts 16 Milliarden $ zu übersteigen. 

Mit Hilfe von VR‑Technologie können Menschen von zu Hause aus trainieren und ihre Gesundheit erhalten.

Exergaming, oder aktives Videospielen, ist ein aufkommender Trend, bei dem digitale Spiele körperliche Bewegungen erfordern, um zu spielen, und ein aktives Spielerlebnis stimulieren. Das ist der Grund, warum viele es auch als „die Zukunft des Fitnesstraining“ bezeichnen.

Im Vergleich zu herkömmlichem Training können Exergames sowohl die Leistung als auch den Spaß steigern, indem sie die Nutzer von Unbehagen ablenken, wenn sie die ventilatorische Schwelle erreichen oder überschreiten, und sie in fesselnde virtuelle Umgebungen eintauchen lassen.

Für optimale Ergebnisse müssen Exergames Herausforderungen bieten, die der Fähigkeit des Nutzers entsprechen, sodass sie die Vorteile von Immersion, Leistung und Spaß erkennen können. Wird die Schwierigkeit des Exergames an den Nutzer angepasst, kann dieser einen Flow‑Zustand erreichen, der psychologisch optimal ist, weil der Nutzer fokussiert und engagiert ist.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Schwierigkeit des Exergames in Echtzeit anhand der Herzfrequenz des Nutzers anzupassen.

Aber es gibt einen anderen, besseren Weg, die Anpassungen des Exergames zu steuern, und zwar die emotionale Verfassung des Nutzers während des Gameplays zu schätzen. Durch Affekterkennung, die auf physiologischen Sensormessungen basiert, können Exergames nicht nur in Bezug auf die Schwierigkeit, sondern auch auf andere Weise, etwa interaktives Storytelling, angepasst werden. Sie kann sogar uns dabei helfen, das Spielerlebnis besser zu verstehen.

Allerdings ist die Affekterkennung im Exergaming herausfordernd, da körperliche Betätigung und zwischenmenschliche Unterschiede die Emotionen und physiologischen Messwerte beeinflussen.

Dies erfordert emotionserzeugende Umgebungen, für die Forscher Lösungen angeboten haben. Allerdings konzentrieren sie sich auf Flow oder lediglich darauf, wie angenehm es sich anfühlt (Valenz). Natürlich ist dies nur ein Teil des emotionalen Spektrums und wurde nicht über verschiedene Trainingsintensitäten hinweg validiert.

Auch körperliche Anstrengung beeinflusst mehrere physiologische Messwerte wie Bewegung und Schweißbildung. Während die Affekterkennung in Nicht‑VR‑Exergames untersucht wurde, jedoch nur bei moderaten Trainingsintensitäten, gibt es keinen systematischen und rigorosen Vergleich des affektiven Zustands einer Person in VR‑Exergames über verschiedene Anstrengungsstufen hinweg, abgesehen von der Valenz.

Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, zwischenmenschliche Unterschiede, den Einfluss von Training und Umweltfaktoren wie Stimuli zu berücksichtigen, wenn Daten von physiologischen Sensoren für dieselben Personen ausgewertet werden. Das Entfernen dieser Einflüsse aus den Sensordaten kann die Generalisierbarkeit, Robustheit und Vorhersagekraft von Affekterkennungsmodellen erhöhen, wie die Studie zeigt.

So hat das Forschungsteam der University of Bath die Aufgabe übernommen, Exergames zu entwickeln, die tatsächlich einen besseren und personalisierteren Ansatz für verbesserte Ergebnisse bieten können.

Einen personalisierten Ansatz für VR-Exergaming verfolgen

Unterstützt vom Horizon‑Europe-Forschungs‑ und Innovationsprogramm der Europäischen Union und Innovate UK, die neueste Forschung hat Exergames entwickelt, an denen Menschen festhalten können. Diese Spiele nutzen Sensoren, um den emotionalen Zustand einer Person während des Trainings kontinuierlich zu messen und das Spiel in Echtzeit anzupassen, um die Nutzer zu fesseln.

Laut Dr. Potts erfassen vollständig adaptive Trainingsspiele die Emotionen einer Person und geben ihnen Hindernisse, wenn sie bereit für eine Herausforderung sind, und „Belohnungen“, wenn sie Schwierigkeiten haben.

Das Bath‑Team war erfolgreich bei der Entwicklung solcher personalisierten Exergames, indem es eine neue Reihe von Sensoren einsetzte, die in VR‑Headsets und Wearables wie Smartwatches integriert werden können. Diese Sensoren verfolgen dann die körperlichen Veränderungen des Trainierenden während des Workouts.

Obwohl Sensoren sehr effektiv beim Verfolgen unserer emotionalen Zustände sein können, funktionieren sie nur, wenn wir inaktiv sind, und nicht so gut, wenn wir körperlich aktiv sind. Das erschwert die Erkennung der Emotionen einer Person; sind sie gelangweilt oder glücklich.

Dies kann endlich mit den neuen Sensoren geändert werden, die traditionell in VR‑Headsets eingebettet waren, um Pupillenerweiterung und Blinzeln zu verfolgen.

So erhielten die Bath‑Wissenschaftler 72 Teilnehmer für ein statisches VR‑Rennradrennen. Diese Teilnehmer, die hauptsächlich Mitarbeitende und Studierende der Universität waren, umfassten 43 Männer, 27 Frauen, 1 nicht‑binäre Person und eine weitere Person mit Alter zwischen 18‑60.

Die meisten dieser Teilnehmer hatten ein hohes Maß an körperlicher Aktivität, nutzten VR gelegentlich und spielten auch gelegentlich Videospiele.

Das Rennen fand in vier unterschiedlichen virtuellen Umgebungen statt, wobei jede für eine bestimmte Emotion konzipiert war, d. h. Traurigkeit, Glück, Ruhe und Stress.

Eine spezifische Kombination von Sensoren wurde dann verwendet, um Gesichtsausdrücke, Pupillengröße, Herzfrequenz, Hautentzündung, Schweißlevel und elektrodermale Aktivität zur Überprüfung des Stressniveaus zu messen.

Als die Teilnehmer diese virtuellen Umgebungen bei niedriger, mittlerer und hoher Trainingsintensität durchliefen, sammelten die Forscher die Daten über die Sensoren.

Jede Sitzung dauerte 90 Minuten für einen Trainingsdurchgang pro Intensitätsstufe. Gleichzeitig erlebten die Teilnehmer die vier verschiedenen Emotionen jeweils für sechzig Sekunden.

Die Forscher konnten den emotionalen Zustand des Nutzers für jedes Training genau bestimmen. Damit stimmten sie das Schwierigkeitsniveau und die Natur der virtuellen Umgebung mit den physiologischen Veränderungen des Nutzers ab.

VR-Training emotional intelligent gestalten

Ausgehend von dieser Forschung haben die Wissenschaftler acht Richtlinien für VR‑Exergame‑Entwickler formuliert, um die emotionale Bindung der Nutzer zu stärken. 

Diese Empfehlungen umfassen das Design von pupillen-erkennenden Sensoren, um Helligkeitsänderungen in der virtuellen Umgebung zu korrigieren, die Berücksichtigung der bereits vorhandenen Schweißwerte des Nutzers zur Vorhersage von Stress und Erregung des Nervensystems, die Bereinigung von Sensordaten vor und während des Exergames, um das Spiel für jeden Nutzer anzupassen, sowie die Nutzung mehrerer physiologischer Sensoren, um Vorhersagen zum emotionalen Zustand zu verbessern.

Weitere Empfehlungen beinhalteten die Einbeziehung der Leistungsabgabe des Nutzers zur verbesserten Vorhersage, das Vermeiden von linearen Regressionsmodellen zur Vorhersage von Emotionen, das Nichtverwenden von Rohdaten ohne Entfernen von Signalen, die nicht mit emotionalen Veränderungen zusammenhängen, und das Nichtverwenden von Blinkmessungen.

Die Studie ist jedoch nicht ohne Einschränkungen. Beispielsweise ist sie nur auf Frauen, moderat aktive Personen und Menschen aus einem breiten Altersbereich übertragbar. Das Gameplay dauerte nur 12 Minuten, ohne Aufwärmen und Abkühlen, und berücksichtigte nur eine Trainingsart – Radfahren.

Diese Ergebnisse wurden auf der CHI-Konferenz für Human Factors in Computing Systems veröffentlicht, wo das Papier eine ehrenvolle Erwähnung erhielt. Die Forscher hoffen nun, dass die Studie von Spieledesignern übernommen wird, um immersive Programme zu schaffen, die Nutzer zum Training motivieren, lange nachdem sie normalerweise aufhören würden.

Das Ziel, „VR‑Training langfristig emotional intelligent zu machen“, sagte Studienleiter Dr. Christof Lutteroth, Direktor des REVEAL-Forschungszentrums der Universität. Er wies zudem darauf hin, dass VR‑Übungen bereits auf Schulebene sowie in der Sportwissenschaft und Rehabilitation eingesetzt werden. Er fügte hinzu:

„Wir erwarten, dass körperliche Aktivität mit VR in den kommenden Jahren stark an Popularität gewinnen wird … daher ist es wichtig, Technologie zu entwickeln, die emotional intelligent und an die Unterschiede zwischen den Nutzern angepasst ist.“

Im Bereich des VR‑Trainings wird derzeit viel Fortschritt erzielt, wobei Menschen ihre Erfahrungen teilen über Gewichtsverlust mit Hilfe dieser Geräte. 

Angesichts des Interesses der Menschen zeigen auch Unternehmen ein aktives Interesse. Erst letzten Monat kündigte Virtuix an, dass sein Omni One VR-Laufband im September für 2.595 $ (zzgl. Versand) nach einem Jahrzehnt in Entwicklung auf den Markt kommt. 30.000 Einheiten wurden bereits während der Vorbestellungsphase des Omni One VR-Laufbands vom Unternehmen verkauft.

Das Startup hat bisher insgesamt 40 Millionen $ über Risikokapital und Einzelinvestitionen aufgebracht, um seine Bemühungen voranzutreiben. Das VR‑Laufband von Virtuix, das „dediziert ist, VR‑Lokomotion zur Realität zu machen“, erscheint zu einem Zeitpunkt, an dem Mixed Reality viel Aufmerksamkeit von Technologieriesen wie Meta und HTC auf sich zieht.

VR‑Fitnessspiele und -Apps überschwemmen jetzt ebenfalls den Markt. Dazu gehören das abonnementbasierte FitXR, das eine Vielzahl von Workouts anbietet, Supernatural und Les Mills BodyCombat.

Forschung hat tatsächlich gefunden, dass das Training mit VR für kürzere Zeit genauso vorteilhaft ist wie ein längeres Training ohne VR. Diese Studien berichteten, dass die Teilnehmer wacher und glücklicher waren, wobei eine signifikante Verbesserung ihres emotionalen Zustands im Vergleich zu herkömmlichem Training zu beobachten war.

Mit täglicher Bewegung, die nachweislich „dabei hilft, Widerstand aufzubauen, das Risiko für negative psychische Gesundheit und sogar psychische Erkrankungen zu reduzieren“, sagt Dr. Brendon Stubbs, ein Trainingsforscher, dass ein „zugängliches und gewohnheitsbildendes Training“ wie VR‑Spiele und Trainings‑Apps eine großartige Lösung darstellt.

Das ist noch nicht alles: Kurzzeit‑VR‑Training zusammen mit freizeitorientiertem immersivem VR wurde ebenfalls gezeigt, dass es Schmerzen, Angst und Depressionen lindert, die selbstwahrgenommene Gesundheit verbessert und die Lebensqualität erhöht.

Klicken Sie hier für eine Liste von Vorreiterunternehmen, die die AR/VR‑Grenze neu definieren.

Unternehmen, die die Weiterentwicklung von VR‑Training unterstützen 

Viele Unternehmen sind an der Weiterentwicklung des VR‑Exergaming beteiligt, wie oben erwähnt. Dazu gehören Apple (AAPL ) (AAPL), das sowohl im VR‑ als auch im AR‑Bereich Fortschritte gemacht hat und an der Integration von Fitness‑Features wie Herzfrequenzmessung und emotionalen Wellness‑Metriken in seine Geräte arbeitet. Peloton (PTON), bekannt für seine Fitnessgeräte, erforscht ebenfalls VR, um das Nutzererlebnis zu verbessern. Dann gibt es Vuzix Corporation (VUZI ) (VUZI), das Smart‑Glasses und tragbare Display‑Technologie entwickelt, während NVIDIAs (NVDA) fortschrittliche GPU‑Technologie VR‑Erlebnisse antreibt.

Nun werfen wir einen Blick auf einige prominente Namen in diesem Bereich:

#1. Meta Platforms (META)

Meta ist mit seiner Quest‑VR‑Division ein führender Akteur in der Entwicklung von immersiver VR‑Hardware und -Software. Seine Quest‑VR‑Headsets werden für verschiedene Aktivitäten genutzt, darunter Unterhaltung, Reisen, Design, Gaming und Fitness. Immersive Trainingsroutinen werden über Supernatural und FitXR angeboten.

Mit einer Marktkapitalisierung von über 1,3 Billionen $, handelt die Meta-Aktie derzeit bei $515.48, ein Anstieg von 46 % im Jahresverlauf. Für das zweite Quartal 2024 hat das Unternehmen gemeldet einen Gesamtumsatz von 39,07 Mrd. $, was einer Steigerung von 22 % gegenüber dem Vorjahr entspricht, während die Gesamtkosten und -ausgaben um 7 % auf 24,22 Mrd. $ gestiegen sind. Aktienrückkäufe beliefen sich auf 6,32 Mrd. $, während 1,27 Mrd. $ für Dividendenzahlungen geleistet wurden. Barmittel, Barmitteläquivalente und handelbare Wertpapiere am Quartalsende betrugen 58,08 Mrd. $, und der freie Cashflow lag bei 10,90 Mrd. $.

#2. Unity Software Inc. (U)

Eine der führenden Plattformen zur Erstellung von VR‑Anwendungen, die Unity‑Engine, wird von Entwicklern ebenfalls häufig genutzt, um interaktive und immersive VR‑Erlebnisse im Fitnessbereich zu entwickeln.

Mit einer Marktkapitalisierung von über 6,7 Mrd. $, handelt die Unity-Aktie derzeit bei $16.99, ein Rückgang von 58,2 % im Jahresverlauf. Für das zweite Quartal 2024 hat das Unternehmen gemeldet einen Gesamtumsatz von 449 Mio. $, ein Rückgang von 16 % gegenüber dem Vorjahr. Das bereinigte EBITDA lag bei 113 Mio. $, während der GAAP‑Nettogewinn (Verlust) 126 Mio. $ betrug.

„Wir glauben, dass Unity mit besserer Umsetzung, Skalierung und Lebendigkeit dieser Märkte seinen Platz neben den leistungsstärksten Unternehmen der Gaming‑ und Technologiebranche einnehmen wird.“

– CEO von Unity

Fazit

Je digitaler unsere Welt wird, desto weniger Menschen werden sich für Sport interessieren. Wissenschaftler und Unternehmen haben jedoch eine Lösung für dieses Problem gefunden. Die fortlaufende Integration von virtueller Realität in Exergaming revolutioniert die körperliche Fitness und die psychische Gesundheit, indem Workouts noch ansprechender und angenehmer gestaltet werden. 

Das bedeutet nicht, dass es keine Herausforderungen beim VR‑Exergaming gibt, aber Studien wie die hier behandelte gehen diese Herausforderungen, wie die Motivation, an, um der Öffentlichkeit bessere Lösungen zu bieten.

Während sich VR mit fortschrittlicher Emotionserkennung, Sensorintegration und personalisiertem Feedback weiterentwickelt, verspricht es, nicht nur Gaming und Unterhaltung, sondern auch Gesundheit und das allgemeine Wohlbefinden zu transformieren.

Klicken Sie hier für eine Liste der Top‑10 AR‑ und VR‑Aktien.