互动认知的多感官交互设备与方法来评估、分析、培训和/或提高运动员和其他人群的运动能力

摘要

在实际的运动行为中，认知/多感官刺激系统模拟运动场景，以评估、分析、培训和/或提高运动员或其他人群的运动能力。如下进行认知/多感官训练：与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应的可能的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全新的；指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义，以正确地选择了一个可能的动作；然后确定所述运动员在运动中是否正确地响应了所选择的感官信号。

说明书

技术领域

本发明涉及运动训练，特别是多感官交互式训练系统和训练方 法。本发明还涉及对认知功能进行评估。

背景技术

在运动训练中，改善运动员表现的需求日益增长。各种工具、 系统和直觉式方案已经尝试过，得到不同的结果。这些尝试被视为 不够的，因为这些尝试没有可衡量的评估、可衡量的基础水平、可 衡量的进步，还缺乏在采用这种工具和系统后，花费的精力和相关 的成果之间的明确关系。

例如，由澳大利亚公司--融合体育--设计的计时门，只能采用彩 色发光二极管(LED)的信号，通过低级的认知顺序刺激运动员。 由Dynavision(I-Span)公司开发的另一种光信号刺激设备，提供如 融合体育一样的相同类型的低级认知顺序，其同时采用光和声音。 韦恩工程公司开发了一个可视化的反应计时系统，使用低级的视觉 刺激。尽管取得了一些运动成绩的结果，但是，不同运动员之间的 可重复性较差，其结果变化很大，依赖于难以捉摸的天分，缺乏足 够的清晰度。

最近的研究指出，人类大脑在运动表现上具有重要作用。

有必要在评估、改进和实现运动成绩上，减少依赖于主观的天 分评估。

发明内容

提供了一种现有的运动上的知觉-认知刺激系统不考虑人的大 脑的复杂性和在认知过程的细微之处，并在市场上已有的设备不允 许相应的多感官刺激(视觉、听觉、触觉、单独或组合)。已经发现 了评估、分析和训练运动员的反应，低级和高级的处理水平的认知 多感官(视觉、听觉和振动)刺激可以改善运动员的表现。

已经发现，该认知处理的复杂性是相对于多种因素而言的，其 包括：文化背景，环境背景，受教育程度，运动背景，专业知识水 平等等，这些因素已被发现在人脑中的多种不同的认知过程进行刺 激，可以影响运动员如何有效地感知、响应刺激，并做出反应，从 而提高运动表现。

已经发现，考虑到人类视觉领域的生理学特点，认知/多感官反 应时间与运动表现有很大的相关性。鉴于发现，反应时间评价局限 于中心视野是不够的，所提出的解决方案是在运动员的整个视野利 用多种感官和认知实时刺激，进行评估、分析和反馈。

按照所提出的方案，所提供的运动表现训练的方法，包括：与 运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应的可能的 行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全新的；指 示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过程中向运 动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义，以正确 地选择了一个可能的动作；然后确定所述运动员在运动中是否正确 地响应了所选择的感官信号。

按照所提出的另一方案，所提供的运动表现训练的方法，包括： 与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应的可能 的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全新的； 指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过程中向 运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义，以正 确地选择了一个可能的动作；然后确定所述运动员在运动中是否正 确地响应了所选择的感官信号，处理所述反应时间数据包括提取一 个运动员的表现信息。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种运动表现训练的 交互系统，该系统包括：至少一个联网的认知人机界面给运动员提 供所述感官信号中选定的一个的信号，每个认知人机界面包括处理 单元，其执行机器逻辑指令以在运动过程中提供所述的一个选定的 感官信号；并且联网控制器被配置为：对从所述选择的感官信号的 提供到针对所述感官信号做出反应的时间进行计时，所述网络控制 器包括一个中央处理单元，其执行机器逻辑指令以确定运动员是否 正确地响应了所述选择的感官信号，其中，运动成绩的训练，包括： 与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应的可能 的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全新的； 指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过程中向 运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义，以正 确地选择了一个可能的动作；然后确定所述运动员在运动中是否正 确地响应了所选择的感官信号。

根据所提出的方案的另一个方面，提供的运动成绩分析的方法， 包括：与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应 的可能的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全 新的；指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过 程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义， 以正确地选择了一个可能的动作；然后确定所述运动员在运动中是 否正确地响应了所选择的感官信号，处理所述反应时间数据包括提 取一个运动员的基准水平值。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式装置，用 于评估、分析、训练和提高训练对象的表现，该装置包括：一个第 一认知界面，被配置为提供至少一个第一认知，一个第一视觉刺激， 一个第一音频刺激，所述第一认知界面具有第一位置；在空间位置 上不同于所述第一认知界面的第二认知界面，所述第二认知界面被 配置为提供至少一个第二认知，一个第二视觉刺激，第二音频刺激， 第二触觉刺激和第二振动刺激；一个控制系统用于相对于第一刺激 的输出定时对训练对象输出所述第二刺激；以及确定响应于至少一 种所述刺激的反馈，其中至少一个所述的刺激是与训练对象预先建 立的感官语义语言。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式装置，用 于评估、分析、训练和提高运动员和其他人群的表现，该装置包括： 一个认知界面，被配置为提供一个在观察者的中央视野区域中的中 央视觉刺激，所述观察者被要求集中关注所述中央视野区域，所述 认知界面被进一步配置为提供至少一个外围视觉刺激，位于所述观 察者的周边视野区域；和一个控制系统用于相对于所述中央视觉刺 激的输出定时对训练对象输出所述外围视觉刺激以实现所述对运动 员和其他人群的运动能力的评估、分析、训练和提高。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式装置，用 于评估、分析、训练和提高运动员和其他人群的表现，该装置包括： 至少一个认知界面被配置以训练对应于多个感官刺激的响应。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式的用于评 估、分析、训练和提高运动员和其他人群的表现的方法，所述方法 包括：提供信息丰富的视觉刺激，其中丰富的视觉刺激需要造成认 知负荷的大脑处理水平的增加；其原因是视觉上相似的刺激；同时 测量在丰富的视觉刺激条件下，观察者的分化程度。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式的用于评 估、分析、训练和提高运动员和其他人群的表现的方法，所述方法 包括：提供预刺激用于提醒后续刺激的到来；提供所述预刺激后的 刺激；和测量对应于所述预刺激和刺激中任意一个的响应。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种交互式的用于评 估、分析、训练和提高运动员和其他人群的表现的方法，所述方法 包括：提供一个在大脑的认知处理层次上低级的感官刺激；提供在 大脑的认知处理层次上高级的感官刺激；和测量对应于所述低级和 高级的感官刺激中任意一个的响应。

根据所提出的方案的另一个方面，提供的运动成绩评估的方法， 包括：与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应 的可能的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全 新的；指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过 程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义， 以正确地选择了一个可能的动作；从认知感官人机界面，根据至少 一个所述动作，获得决策数据；根据所选择提供的感官信号的语义， 处理所述决策数据以提取一个运动员的基准水平值。

根据所提出的方案的另一个方面，提供了一种运动表现评估的 交互系统，该系统包括：至少一个联网的认知人机界面给运动员提 供多个感官信号中选定的一个的信号，每个认知人机界面包括处理 单元，其执行机器逻辑指令以在运动过程中提供所述的一个选定的 感官信号；并且联网控制器被配置为：对从所述选择的感官信号的 提供到针对所述感官信号做出反应的时间进行计时，所述网络控制 器包括一个中央处理单元，其执行机器逻辑指令以确定运动员是否 正确地响应了所述选择的感官信号，其中，运动成绩的评估，包括： 与运动员建立一套感官语义语言用于将一些感官信号与相应的可能 的行动相互关联起来，感官语义语言对于运动员基本上是全新的； 指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动；在运动过程中向 运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信号的语义，以正 确地选择了一个可能的动作；从认知感官人机界面，根据至少一个 所述动作，获得决策数据；根据所选择提供的感官信号的语义，处 理所述决策数据以提取一个运动员的基准水平值。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了评估脑震荡的方 法，包括：获得在可能引起脑震荡的一个受伤事件之前的第一时间 点的第一基准水平值；获得在可能引起脑震荡的受伤事件之后的第 二基准水平值；比较所述第一基准水平值与所述第二基准水平值， 以确定由于所述脑震荡带来认知障碍的量。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种交互式系统， 用于评估脑震荡，包括：一个计算机系统，用于获得第一基准水平 值；第一基准水平值存储单元，配置为在可能引起脑震荡的一个受 伤事件之前的第一时间点的第一基准水平值；比较单元，被配置为 用于比较所述第一基准水平值和所述受伤事件之后的第二基准水平 值，以确定由于所述脑震荡带来认知障碍的量。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了评估一个受伤事 件的方法，包括：获得一个的基准水平值；存储所说的基准水平值 作为初始基准水平值；受伤事件发生后指示运动员进行涉及技巧和 全身运动的体育活动；在运动过程中向运动员提供感官信号，要求 运动员快速识别感官信号的语义，以正确地选择了一个可能的动作； 从认知感官人机界面，根据至少一个所述动作，获得决策数据；根 据所选择提供的感官信号的语义，处理所述决策数据以提取一个运 动员的伤后基准水平值；并获得所述初始基准水平值和所述伤后基 准水平值的运动能力差别数据；并根据上述运动能力差别数据，确 定运动员是否在所述受伤事件中出现了脑震荡。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了评估一个受伤事 件的交互式系统，该系统包括：至少一个联网的认知人机界面给运 动员提供多个感官信号中选定的一个的信号，每个认知人机界面包 括处理单元，其执行机器逻辑指令以在运动过程中提供所述的一个 选定的感官信号；并且联网控制器被配置为：对从所述选择的感官 信号的提供到针对所述感官信号做出反应的时间进行计时，所述网 络控制器包括一个中央处理单元，其执行机器逻辑指令以确定运动 员是否正确地响应了所述选择的感官信号，其中，受伤事件的评估， 包括：获得一个的基准水平值；存储所说的基准水平值作为初始基 准水平值；受伤事件发生后指示运动员进行涉及技巧和全身运动的 体育活动；在运动过程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速 识别感官信号的语义，以正确地选择了一个可能的动作；从认知感 官人机界面，根据至少一个所述动作，获得决策数据；根据所选择 提供的感官信号的语义，处理所述决策数据以提取一个运动员的伤 后基准水平值；并获得所述初始基准水平值和所述伤后基准水平值 的运动能力差别数据；并根据上述运动能力差别数据，确定运动员 是否在所述受伤事件中出现了脑震荡。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了伤后运动员能力 改善的方法，包括：在运动员受伤后，获得上述运动能力差别数据； 受伤事件发生后指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活动； 在运动过程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感官信 号的语义，以正确地选择了一个可能的动作；基于上述运动能力差 别数据选择所述感官信号，以提高伤后基准水平值，以接近初始基 准水平值。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了伤后运动员能力 改善的交互式系统，该系统包括：至少一个联网的认知人机界面给 运动员提供多个感官信号中选定的一个的信号，每个认知人机界面 包括处理单元，其执行机器逻辑指令以在运动过程中提供所述的一 个选定的感官信号；并且联网控制器被配置为：对从所述选择的感 官信号的提供到针对所述感官信号做出反应的时间进行计时，所述 网络控制器包括一个中央处理单元，其执行机器逻辑指令以确定运 动员是否正确地响应了所述选择的感官信号，其中，伤后运动员能 力改善的方法，包括：在运动员受伤后，获得上述运动能力差别数 据；受伤事件发生后指示运动员进行涉及技巧和全身运动的体育活 动；在运动过程中向运动员提供感官信号，要求运动员快速识别感 官信号的语义，以正确地选择了一个可能的动作；基于上述运动能 力差别数据选择所述感官信号，以提高伤后基准水平值，以接近初 始基准水平值。

附图说明

本发明将通过参照所附的附图更好地详细描述实施例，其中：

图1是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案的一个实施 例的多感官认知的人机交互式主界面；

图2A和2B是示出了根据所提出的解决方案的一个实施例的多 感官认知的人机交互式子界面；

图3A示出了根据所提出的解决方案的一个实施例的多感官认 知的人机交互式主界面与运动员的交互；

图3B示出了根据所提出的解决方案的一个实施例的多感官认 知的人机交互式子界面与运动员的交互；

图4是示意图，示出了根据所提出的解决方案的来自不同文化 的表意文字作为认知刺激的例子；

图5是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案，不同的相 反动作的刺激采用不同程度的认知信号的例子；

图6A和6B是示意图，示出了根据所提出的解决方案的实施例， 认知感官反应训练前和后的反应时间的分布；

图7是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案的一个实施 例的，一个多感官认知刺激系统的人机交互式主界面的功能组件；

图8A、8B、8C和8D是示意图，示出了根据所提出的解决方 案的一个实施例中，一个多感官认知刺激系统的人机交互式主界面 的实施细节；

图9是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案的一个实施 例的，一个多感官认知刺激系统的人机交互式子界面的功能组件；

图10A、10B、10C、10D、10E和10F是示意图，示出了根据 所提出的解决方案的一个实施例中，一个多感官认知刺激系统的人 机交互式子界面的实施细节；

图11是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案的一个实施 例的，一个多感官认知刺激系统的人机交互式子界面的远程组件；

图12是示意图，示出了根据所提出的解决方案的触觉子人机界 面；

图13A、13B、13C和13D是示意图，示出了根据所提出的解 决方案的具体运动的触发式子人机界面；

图14是示意图，示出了根据所提出的解决方案的视觉子人机界 面；

图15是示意图，示出了根据所提出的解决方案的听觉子人机界 面；

图16是示意图，示出了根据所提出的解决方案的振动型子人机 界面；

图17A、17B和17C是示意图，示出了所提出的解决方案中， 篮球训练环境下，认知多感官刺激系统的多个方位；

图18是一个示意图，示出了一个运动员在冰球的底线位置的训 练情况；

图19是一个示意图，示出了根据所提出的解决方案的视觉认知 预刺激的命令的示例；

图20A和20B是示意图，示出了根据所提出的解决方案的感官 认知预刺激的命令的示例；

图21是一个示意性例示，根据所提出的解决方案，关联了预刺 激的命令和触觉子界面；

图22是示意性例示，根据所提出的解决方案，在主界面上正在 显示的命令；和

图23是示意图，示出了根据所提出的解决方案，一个运动员进 行一个视觉认知决策训练。

在本专利申请中，附图的存在不应当被解释为必须如此进行实 施。

具体实施方式

按照所提出的解决方案的一个方面，提供了交互式认知多感官 系统，以评估，分析，培训和提高运动员和其他人群的运动能力。

根据所提出的解决方案的实施例中，交互式认知多感官系统可 以被实现为包括至少一个认知多感官人机交互主界面的装置，如图 1所示。所述认知多感官人机交互主界面被配置为与至少一个认知 多感官人机交互子界面互相配合，例如，但不限于如图2A所示的 情况；并运动员在现场体育赛事的情况中(贴近)。图3A说明和示 出了运动员和认知多感官交互主界面之间的直接互动，而图3B示 出了运动员和认知多感官交互子界面之间的直接相互作用的一个例 子。根据所提出的解决方案的一个优选实施方式中，交互式认知多 感官系统，一个计算机化的系统，直接通过认知多感官交互主界面， 并间接通过至少一个认知多感官交互子界面，通常通过用在实际运 动场景的真正竞争中真正经历的不同的感受、认知和运动行为来刺 激运动员，模拟运动场景。认知子界面可以采取不同的形式，优选 具有不干扰运动员的运动的外部形状。例如，如图2所示，一个认 知子界面被集成到一个在实践中通常使用的站立牌中。

在所提出的解决方案的帮助下，提供认知/多感官刺激，其目的 是引起脑的低和高的水平层次的认知处理。运动员的大脑认知处理 层次结构的低和高的处理水平进行评估，由此，能够形成运动员的 分析文件的一部分，通过逐个地识别，认知模拟类型的认知处理的 阈值。低认知处理水平对应于脑处理能力的水平(可能但不一定引 发一个简单和/或复杂的运动反应)等于或小于一个运动员响应于刺 激的最佳的处理信息的能力。相反，高认知处理水平对应于脑处理 能力的水平(可能但不一定引发一个简单和/或复杂的运动反应)超 过一个运动员响应于刺激的最佳的处理信息的能力。因此，认知处 理的阈值不是一个数值，而是多个阈值的分布，每一个分别对应于 特定的认知刺激。值得注意的是，根据所提出的解决方案，对应于 运动员的训练，特定运动与特定的刺激相对应。

大脑认知处理原则可以理解为如下：

ⅰ)在运动员的角度看来，将要处理的信息越简单，处理过程 中，更少的神经元被运。在此基础上，处理这样的刺激的神经元被 减少，且信息处理时间相对较短，两个因素导致了较快的响应时间。

ⅱ)在运动员的角度看来，将要处理的信息越复杂，处理过程 中，更多的神经元被运用。处理这样的刺激的神经元被增多，且信 息处理时间相对较长，这两个因素导致较慢的响应时间。

优选的，所建议的系统所生成的认知(多感官)的刺激，相对 于运动员的复杂的认知情况，取决于如下因素，如：文化背景，环 境背景，受教育程度，运动背景，专业知识水平等等。

这些因素已被发现对参与人类大脑的不同的认知过程有直接影 响，而根据所建议的解决方案的系统，可采用的刺激的例子有：一 个字，图像，表意文字，不同的频谱的声音，不同类型的振动等等， 这些信号与运动员互动和刺激运动员，如真实的运动场景中一样， 模拟运动中的不确定性和不可预测(复杂)的情况，以提高运动员 的认知水平。在这个意义上，根据所提出的解决方案，感官语义语 言被用来提高认知刺激的复杂性。例如，图4示出了使用表意字符 引起行动的反馈。

在这种情况下，认知多感官负荷是指在给定时刻由人脑(认知 整体)处理的一定量感觉和认知信息，以便产生一个行为反应(人 类行为；行为表达)。认知多感官超负荷则是指感觉和认知信息处理 的量超过可用的神经资源，大脑处理时间(总体时间)，注意力资源 (注意力处理)与物理资源(脑中的氧气和葡萄糖消耗)。当一个个 体受到的多感官刺激和认知信息的数量和复杂性超过了其处理多感 官和认知信息的阈值(个体阈值)时，这个个体就会体会到认知多 感官超负荷。根据所提出的解决方案，多感官认知负荷可被用作一 个统一体。例如，根据所提出的解决方案的实现，图5显示了视觉 刺激的命令采用不同程度的认知负荷，可以在实践中对受西方教育 的运动员使用中国字符笔划进行识别任务(不一定是真正的中国字 符)，以触发特定的相反动作的决策。因为该刺激的文化特性，这种 微妙的认知感官需求较高水平认知信息处理，并存在潜在的过载可 能。可以肯定的是，大脑认知负荷也并不被看作是相对于所述学习 过程中的限制，但作为一种方法，以锻炼和促进神经通路对复杂的 认知问题进行更有效的解决。

优选地，根据所提出的解决方案的实施例，训练过程中，试图 模拟真实竞争的运动情况，尽可能逼真的模仿运动员经历的体验。 例如，可以在训练期间，在模拟背景噪声的背景下输入听觉刺激(哔 哔声，呼叫)以增加听觉认知负荷的程度。听觉刺激，包括在整个 听觉范围的全向声音、单、立体声、定向和全空间声音(同时提供 方向和距离感的三维声音)。背景噪声的例子可以包括模拟观众的声 音和/或(冰球场上)音乐声。作为另一个例子，在整个可见视野内 的视觉刺激可以增加模拟的闪烁的背景干扰，以提高视觉认知负荷 的程度。这样的闪烁干扰可以模拟比赛过程中通常会遇到的摄影闪 光灯。在不限制本发明，在这两个例子中的感官认知负荷随着刺激 在干扰背景中越来越难以区分而提高负荷程度，然而，其他的刺激 和其他刺激方案可以受控制地被使用。例如，视觉刺激可以是对一 个闪烁的广告牌的闪烁的彩色光。也可通过一个复杂的视觉、听觉、 触觉等等刺激模式来增加认知负荷。可以确定的是，通常随机的， 分心的感官刺激，不一定限于单个感官，可以被添加到一个刺激模 式中，以间接的增加认知负荷。例如，可在随机闪烁的灯光背景下， 输出听觉刺激，等等。

当将人的视野的特点考虑在内，所述的认知负荷被最佳的关联 到单一的刺激、运动能力评估和改进。根据提出的解决方案的一个 优选的实施方案中，对相对于运动员的视野不同区域的刺激而形成 的大脑中刺激信息处理的运动反应时间进行了评估和分析。因此， 上文提到的处理的阈值可以是相对于运动员的视野区域的阈值的分 布。例如，根据一个建议的解决方案的实施例中，图6A示出了认 知感官反应训练前，反映时间相对于区域的分布；

图6B示出了认知感官反应训练后，反映时间相对于区域的分布。 基于上述的本发明，相对于人的视域的分布可以规范化到一个特定 的运动，并根据该运动，规范化到一个特定的球员位置(中路、左 路、右路)；团队角色(守门员，防守，进攻，前进，回防，前锋等) 和/或技术水平。根据提出的解决方案，视觉运动反应时间，听觉运 动反应时间，触觉运动反应时间，等等，可以有选择地，分别地或 组合地，根据运动员的视野，分别和/或组合地运用到特定训练中。 不限制本发明于特定刺激响应信息的处理，例如运动能力的提高可 以体现在：在运动员的视野中，提高的均匀性程度和提高量，可以 理解的是，增量仅为说明本发明目的的视觉辅助。

认知感官反应时间的变化是可能的，因为脑的可塑性和伪自动 化现象，在学习和训练之后，形成大脑对于复杂刺激的处理具有非 常高的水平，能够实现快速处理复杂的刺激。在训练后动作的结果 是对于复杂刺激的超快速决定反应时间，在速度和精度上，远好于 相同环境下，未经过训练的人的控制和校正动作、反应时间。与能 力(运动能力/工作业绩)相关的越复杂的认知多感官训练环境，能 产生更接近现实生活中的行为/能力的结果。为此，所提出的解决方 案提出了复杂的认知多感官训练的例子：

根据提出的解决方案，装置和方法产生刺激，最好是提供一个 学习和培训的环境，优选但不限于通过计算机系统驱动，它通过感 觉和/或知觉刺激，使运动员面对认知多感官超负荷。不限制本发明 的情况，感觉和/或知觉的刺激，包括：对应于进行特殊动作任务的 单模式，双模式和/或多模式联动刺激。

根据提出的解决方案的一个实施例，基准水平值通过采用多参 数(包括，但不限于：认知方面，视觉方面，运动方面等)的计算 提取得到，参数表明相关的特定任务或专业领域。例如，对应于刺 激的电池收到的测量到/检测到的响应，和测量到的响应时间，可以 被加权并进行映射。然后，认知多感官刺激系统提出了一种针对于 特定训练人员的考虑到特定的任务参数的训练方案。例如，训练方 案可以是基于将基准水平值应用到训练方案的映射值的计算的，不 限制本发明，应用映射值可以包括引入权重因子，变换函数，省略 映射值等。

根据所提出的解决方案的实施例，一般，可以为一个专业领域 的橄榄球运动员提取一个特定的运动基准水平值，不过，采用球队 球员的特定位置的水平值计算，以建议球队的特定位置的提高训练 如：一个四分卫和外野接球手。比如，在一般水平值的扔球方面的 值，在接球手的训练方案中可以取消。

根据所提出的方案的另一实施例，一个球队球员具体位置的基 准水平值可以根据给定的任务直接采用计算参数提取。即，一个具 体的橄榄球四分卫的基准水平值可以通过四分卫提高训练被提取。

上述的实施例中没有一种是特别优选的。前者可以更彻底，同 时耗费大量时间，然而，可以对整个球队的位置都可以替补的队员 进行评估。后者可以非常具体，且时间上高效，允许针对他/她的专 业领域，提取其特定方面的基准水平值，根据其特定的需要来设计 特定的任务和专业领域训练，提高其运动表现和能力。

提出一种针对一个基准水平值得改进训练，可以被理解为：包 括一个值的提高方案，以从基准水平值提高到一个期望(理想)值， 可以通过特定专业领域(体育，军事，特种部队等)的特定任务来 训练。

根据提出的该解决方案的实施例，运动员在评估、分析和训练 过程中与一个认知-多感官刺激系统进行交互：

根据提出的解决方案的实施例，该系统包括一个主人机界面， 和可选的至少一个由主人机界面进行控制的子人机界面。可以理解 的是，这样的人机界面可以是计算机系统，和/或可以由计算机系统 来驱动。

图7根据一个硬件实施例，示出了主人机界面的功能组件。主 人机界面，如图8A到8D所示，包括底部壳体。参照图8B和8C 中示出的分解视图，主人机界面包括：主电脑板，一个控制板，可 充电电池组，扬声器模块，标识模块，和一个可选的驱动电机。主 人机界面可设置有轮子，以提高便携性。从底部壳体延伸的是一个 支撑部分，它包括框架杆和安装在所述框架杆的一个线性驱动器， 其用于调节刺激部，以允许相对于运动员(或被测物)的高度垂直 调整刺激部的高度。参考图8A-8D所示的实施例，刺激部有一个整 体的辐条和中央的外观。刺激部包括一组位于中央的如毂状的组件， 具有，但不限于：液晶屏模块，(RGB)LED灯，一个存在探测器， 和一个照相机。(RGB)LED灯优选(但不是必需的)分布式地装 配到刺激部的中央的臂部。所述臂部被构造成提供外围视觉刺激， 当运动员位于主人机界面的前方相应的距离时，主人机界面前面的 LED灯围绕所述人的视野。

主人机界面的主电脑板包括，不限制本发明：一个操作系统的 中央处理单元(CPU)执行的机器逻辑指令(计算机系统)，例如 MacOSX，linux，Android，Windows等；至少一个数字输入/输出控 制器；主存储器；可移动存储器；声音控制器；一个视频控制器； 和一个无线模块。不限制本发明，多个组件，可以在一个单独的控 制电路板上实现，如图8C所示，然而也可以在主电脑板上实现这 样的组件。控制电路板包括被配置为从传感器、主/子人机界面的主 电脑板接收传感器信息的微控制器，该微控制器控制主界面的臂部 的LED灯，与主/子主电脑板的数字输入/输出信号交换信息。可选 地，控制板和微控制器中的一个包括至少一个模拟输入/输出控制 器。

该微控制器包括编码逻辑存储；CPU和微控制器执行已编码实 现的功能逻辑指令，

包括但不限于：

-运动员/训练人员的身份标识(ID)；

-确定在主人机界面附近的运动员/训练人员的存在；

-优选，无线控制多个子人机界面之间的所有交互；

-产生认知-多感官刺激的指令，优选地以无线方式控制主人机 界面和子人机界面的认知-多感官刺激输出；

-评估人的运动相对于认知/多感官视觉刺激的反应时间；

-存储被测试训练人员/运动员的一个互动；

-存储被测试训练人员/运动员和子人机界面之间产生的互动；

-存储评估、分析和训练的数据；

-加载逻辑指令和执行逻辑指令，以控制主认知训练和评估方 案；和

-执行逻辑指令，通过认知-多感官系统的主/子人机界面对其进 行评估或进行训练，计算训练人员/运动员的表现。

主人机界面被配置成控制：至少一个子人机界面，所有子人机 界面之间的相互作用，和训练人员/运动员和每个人机界面之间的相 互作用。

参考图9，认知子人机界面，如图10A-10F所示的一个具体实 施方案，包括与主人机界面基本相似的功能电子元件，如：主电脑 板，可充电电池组，标识模块等等，不过由于较低的处理要求，可 以实现所述子人机界面的电池工作时间。可以确定的是，子人机界 面不必使用如主人机界面相同的操作系统。不限制本发明，控制器 板可以是与主人机界面相同的，即可以是或可以由计算机系统来驱 动，然而配置了特定的传感器或刺激器，对应于认知子人机界面的 作用，并配合整体认知/多感官刺激系统内，主人机界面驱动和协调 的评价或训练程序。

根据提出的解决方案的一种实施例，如图10A-10F所示，认知 子人机界面，包括：(高功率RGB)的LED刺激器产生的光图案， 形成在子人机界面的周围，上部、中部和下部检测传感器，均具有 环绕着认知子界面360°的检测区域；上部和下部光束收发单元， 按角度布置在认知子界面的周围；液晶显示模块；一个声音模块等 等。图11示出了认知子人机界面的远程组件，其配合如图10A-10F 所示的认知子人机界面的收发单元使用。例如，远程组件包括一个： 反射平面镜，角反射器等等元件；组合为光束中断传感器。可以确 定的是，如图10A至10F中所示的认知子人机界面的形状和设置不 是必须的；也可以如图2B提到的部件组合形成认知子人机界面。

认知子人机界面被配置为配合认知多感官刺激系统的整体操 作，例如，通过从主人机界面接收指令，根据训练计划，产生的图 像到液晶显示器模块上，通过声音模块产生声音，和/或由该LED 产生发光图案。从主人机界面收到的指令是整个训练计划中的评估、 评价和训练所特定的。按照主人机界面的指示，例如，主或子人机 界面的特定的检测传感器被触发后，图像被显示在LCD显示模块 上，和/或声音/发光图案被输出。子人机界面可以环绕本身360°向 主人机界面传输信号，接收运动表现的计算的时间事件(任务的计 时方式)。

其他类型的特定的子人机界面包括：认知，触觉，超声波，视 觉，振动等等被小尺寸的电子封装元件驱动的特定刺激部件。这种 子人机界面可以包括由电子封装元件读取的传感器。每个子人机界 面可以与其他种子人机界面和主人机界面交换信息，优选地通过无 线通信。例如：

如图12所示，脚启动的触觉子人机界面的一个例子。触觉子人 机界面可以包括：与主人机界面相同或小尺寸的电子产品功能组件 (主电脑板，控制板，可充电电池组，标识模块)与已配置的I/O 芯片接口的压力传感器模块。不限制本发明，图12示出的触觉子人 机界面被踩踏，所提出的方案可被实现检测脚踢，肩推，手触碰， 开关翻转，等等适当的配置。

按照一个方案，由主人机界面驱动时，训练人员被期待对认知 命令作出响应。触觉子人机界面通过记录训练人员的运动反应，参 与认知运动方面的评估、分析和训练。多个触觉子人机界面根据运 动/性能和/或角色，被布置在选择的空间位置上。响应于由主人机界 面直接地或通过一个子人机界面发送的命令，训练人员/运动员将击 打/推动/触碰一个给定的触觉子人机界面。训练人员/运动员在时间 (何时)和空间(何地)做出了运动反应，优选地，被无线传输到 主人机界面，计算运动表现。这样计算得到认知运动的反应时间。

如图3A所示，一个存在子人机界面的例子。存在子人机界面 可以包括：与主人机界面相同或小尺寸的电子产品功能组件(主电 脑板，控制板，可充电电池组，标识模块)与已配置的I/O芯片接 口的超声换能器模块。不限制本发明，图3A示出了具有由一个投 射超声波束限定的检测区域的存在子人机界面，根据所提出的方案， 通过适当光束形状和信号检测级的设置，可检测超声波束散射回来 的变化。

如图3B，13A，13B，图13C和13D所述，另一个触发子人机 界面的例子。触发子人机界面可以包括：与主人机界面相同或小尺 寸的电子产品功能组件(主电脑板，控制板，可充电电池组，标识 模块)与已配置的I/O芯片接口的光束中断检测模块。不限制本发 明，图3B示出了具有在美式足球中使用的、通过多个反射的光束 限定的检测图案来限定检测区域的触发子人机界面；图13A显示了 具有激光束检测篮球落下穿过篮筐的触发子人机界面，而图13B示 出了具有光束检测球踢的触发子人机界面，等。复杂的触发事件可 以通过配置多个触发子人机界面来检测，如图13C所示的曲棍球， 如图13D所示的美国足球。

主人机界面协调部分的评估方案，可以预期其确定运动/性能的 结果。认知-多感官刺激系统通过使用触发子人机界面检测和发送到 所述主人机界面，可以测量训练对象扔一个物体到目标上或通过一 个特定的区域(例如冰球进球或篮球入筐)的能力，可以预期空间 事件的结果(冰球进球)。主人机界面获取信息，进行计算。

除了以上所述输入型的子人机界面的例子，以下代表输出型的 提供感官线索的子人机界面：

如图14所示，一个视觉提示子人机界面的例子。视觉子人机界 面可以包括：与主人机界面相同或小尺寸的电子产品功能组件(主 电脑板，控制板，可充电电池组，标识模块)与已配置的I/O芯片 驱动的发光元件。不限制本发明，图14示出了在篮球训练中具有发 光边框的视觉子人机界面，所提出的方案也可以为一个LED，光板， 投射光束等，以作为运动/行动的具体线索。

主人机界面协调部分的评估方案，其确定训练人员/运动员相应 于视觉命令和线索的反应。视觉命令和线索通过一种视觉子人机界 面被显示，例如，响应于来自主人机界面的命令而被激活。通过一 个子人机界面记录训练人员/运动员所产生的认知-运动反应，例如， 但不限于：一个认知子人机界面，触觉子人机界面，触发子人机界 面，存在子人机界面，等，并将该反应发送到主人机界面计算。

如图15所示，一个听觉提示子人机界面的例子。听觉子人机界 面可以包括：与主人机界面相同或小尺寸的电子产品功能组件(主 电脑板，控制板，可充电电池组，标识模块)与已配置的I/O芯片 驱动的发声元件。不限制本发明，图15示出了听觉子人机界面具有 优选的无线个人声音回放设备，例如耳机或耳塞，所提出的方案也 可以为全向蜂鸣器，铃铛，公用系统的广播等，以作为运动/行动的 具体线索。

主人机界面协调部分的评估方案，其确定训练人员/运动员相应 于听觉命令和线索的反应。听觉命令和线索通过一种便携式听觉子 人机界面被输出，例如，响应于来自主人机界面的命令而被激活。 通过一个子人机界面记录训练人员/运动员所产生的认知-运动反 应，例如，但不限于：一个认知子人机界面，触觉子人机界面，触 发子人机界面，存在子人机界面，等，并将该反应发送到主人机界 面计算。

如图16所示，一个振动提示子人机界面的例子。振动子人机界 面可以包括：与主人机界面相同或小尺寸的电子产品功能组件(主 电脑板，控制板，可充电电池组，标识模块)与已配置的I/O芯片 驱动的振动产生元件。不限制本发明，图16示出了振动子人机界面 具有优选的臂带装置中的无线振动传感器，所提出的方案也可以为 腰带，手套，袜子，胸部保护板，背面保护板，鞋底，球板/球拍/ 桨/棒手柄等，以作为运动/行动的具体线索。为了在评估、分析和训 练中，尽可能接近实际体育运动/工作实践中的真实，振动子人机界 面应该是最复杂的。

主人机界面协调部分的评估方案，其确定训练人员/运动员相应 于振动命令和线索的反应。振动命令和线索通过一种便携式振动子 人机界面被输出，例如，响应于来自主人机界面的命令而被激活。 通过一个子人机界面记录训练人员/运动员所产生的认知-运动反 应，例如，但不限于：一个认知子人机界面，触觉子人机界面，触 发子人机界面，存在子人机界面，等，并将该反应发送到主人机界 面计算。

在运用中，通过按照教练/评估者的需求，建立一个场景，对运 动/工作的具体表现/能力进行评估、分析和训练。一个主人机界面和 至少一个子人机界面被设置。

按照所提出的方案，描述一个篮球运动中认知-多感官刺激系统 操作的示例。如图17A所示，在半个篮球场上设置认知-多感官系统。 例如，主人机界面放置在球场中央的三分线附近。四个触觉子人机 界面，形成触觉足垫，可设置在主人机界面的一米左右的前面，形 成期望的图案。触觉子人机界面被设置为：由训练人员的/运动员的 脚在篮球运动中，脚步位移(一般是全身运动)激活，这在篮球运 动中的每一个阶段都是非常重要的。左侧和右侧的触觉足垫，即认 知子人机界面可以定位在，例如，6米(18英尺)，12米(37英尺) 处。在图示的例子中，四个篮球板被使用并相对于所述主人机界面 和认知子人机界面设置在不同的位置和取向。每个篮球板上装有一 个视觉子人机界面，而一个触发子人机界面设置在篮筐的环上，以 检测所述球是否进入篮筐。触发子人机界面不必是如图13A所示的， 它可以是简单的一个翼片。球架可根据运动员的需要设置在左侧和 右侧，以提供球。优选的人机界面间进行无线通信，然而这不是一 个必然的要求，人机界面是在运动员进行运动的球场区域之外的。 值得注意的是，足垫的触觉子人机界面被要求不妨碍运动员，这样 的触觉子人机界面间的无线通讯将有助于减少这种干扰。

在主人机界面发出指令开始训练项目前，可以启动一个检查程 序，以确保整体认知多感官刺激系统的所有部件相互通信正常并保 证数据采集、表现计算、可能性信息提取的准备就绪，评价，分析 或训练计划包括不同类型目标，包括：循环来计算得分，提取相对 于所述训练人员的一个表现的水平信息值，这将在下文中描述的。

提取水平信息值后，认知-多感官刺激系统可以，例如通过主人 机界面，推荐优化程序。优化程序使用特定的循环和计算来训练被 测试人员的水平信息值中的至少一些还有待提高的方面。例如，可 以通过比较被测试人员的水平信息值与该具体的体育/工作和角色 的期望的表现值之间的差距来确定所需要提高的方面。

在一个计时运动的情况下，为实现体育运动员在最佳的速度和 精度之间的平衡，可以进行下面的示例过程：

每当一个运动员(主体)需要执行试验(测试)，教练(作为认 知多感官刺激系统的操作员)要求运动员站在一个基线位置。在基 线位置，运动员必须始终看看认知主人机界面的中央液晶面板。基 线位置处于主人机界面的前方位置，因此，主人机界面的辐条臂延 伸到运动员的视觉的周边视野，而主人机界面的显示中心位于运动 员的视觉的中心区域。调节主人机界面的高度，例如在运动员的眼 睛的水平高度，确保试验过程中运动员舒适地观看，也可能是重要 的因素。认知主人机界面的这种调整是体育相关的，或许也与相对 的运动位置有关。图17B和17C说明一个篮球运动员站在基线位置， 而图18显示了一个冰球运动员膝盖弯曲的站在基线位置。

通过采用多种组件来实现运动员被正确定位，需要平衡认知- 多感官刺激系统的处理能力、复杂程度，以防止阻碍运动员的成绩 发挥。例如，在主人机界面的中央液晶屏可以有一个单向显示膜， 液晶显示器定位略低于运动员的眼睛水平，略微面朝上，使得运动 员可以舒适地看到该液晶屏，无论其他组件是如何设置的。作为另 一个例子，在臂上的视觉提示刺激的LED可以被配置为单向地提供 光输出刺激的图案，是与运动员位于基线位置时运动员的面部相交。 这两个例子都说明了确定运动员的基线位置时要考虑不阻碍运动员 的可运动性。另一个运动员基线定位的例子，当使用足垫触觉子人 机界面时，可根据确定的子人机界面的定位图案来形成基线位置。 使用足垫触觉子人机界面可用来定义基线的位置而不妨碍运动员， 例如当测试本身需要死区。例如，在图17A所示的篮球运动员，其 位于由足垫触觉子人机界面形成的菱形图案而确定的基线位置，其 中要求运动员执行远距离投篮和闪避倒下的运动员。在图18所示的 示例显示了冰球运动员在一条足垫触觉子人机界面定义的线前面的 基线位置，进行击球射门动作，而基线位置周围的足垫触觉子人机 界面的菱形图案可能会干扰滑冰，且阻碍运动员。不限制本发明， 如图3A所示，也可组合使用部件，其中，在一个菱形图案的足垫 触觉子人机界面和一个存在子人机界面用来限制运动员在基线位置 的身体取向。最后，但并非最不重要的，基线位置可以通过要求运 动员触碰触觉子人机界面来定义，如棒球选手触垒一样。

按照一个复杂的例子中，运动员的视线可通过带有面部识别部 件的照相机来监测，和/或通过配置有确定运动员的眼睛所指向的部 件的照相机监视。按照另一个复杂的例子，运动员在基线位置的身 体形状，也可以通过使用由微软公司提供的Kinect^TM器具来确保。限 定的基线位置仅受限于认知多感官刺激系统中使用的可用处理能力 和部件。

回到篮球训练的情况下，运动员在手臂的长度的距离上，观察 主人机界面中央的液晶显示屏(运动员站在大约距离主人机界面一 米处的基线位置)，可以确保在主人机界面臂部的周边视觉刺激投射 到运动员的视觉领域。

根据提出的解决方案，运动员位于基线位置，在接受每个周围 的视觉刺激之前，运动员必须配合一个通过预刺激的属性定义的预 刺激命令。根据由教练选择的训练或评价项目，运动员可以配备无 线听觉和/或振动的子人机界面，而预刺激的属性可以包括：

视觉认知：可在中央的液晶屏显示不同程度的视觉认知命令；

感官：听觉或振动刺激；

多感官：视觉-听觉，音频-振动，视觉-振动或视觉-听觉-振动 的刺激组合；

感官认知：混合(图20A和20B)的视觉认知性(图19)和一 个感官刺激；或

认知多感官：一个视觉认知和多感官刺激的混合。

为了强调，本发明并不限于特定的运动，如图21所示，冰球项 目中，响应于所述预刺激命令，可以预期足垫触发子人机界面被驱 动。触觉子人机界面(足垫)的数目可以由教练根据在预刺激的过 程中子人机界面的识别和相互作用，被改变以增加其难度(例如：2， 4或6个垫等)。

预刺激命令，例如但不限于，如附图(4，5，)图19，图20A 和20B中示出，例如，如图22在主人机界面中显示，当在主人机 界面的臂部的周边视觉刺激被显示时，对应的触觉人机界面的标识 被触发。触觉人机界面的标识可以由教练通过预刺激的属性来选择， 以增加认知识别过程的难度(例如：希腊字母αωβ，配合单音或 双音、臂部的单或双振动)。

预刺激命令显示之后，周边视觉刺激被呈现在一个主人机界面 的臂部的LED灯上。在一个主人机界面的臂部的周边视觉刺激的位 置，预刺激命令和周边视觉刺激之间的相互延迟时间是随机的和由 主人机界面的程序控制。随机化保证了运动员的高度关注。接收到 周边视觉刺激后，运动员必须触发对应于所述预刺激命令的识别的 相应的触觉人机界面(足垫)。处理过程包括预刺激命令，周边视觉 刺激和运动反应(触发足垫)，被称为视觉认知/多感官的反应时间 循环。连续的视觉认知反应时间的循环数可由给定的评估或训练方 案的一个教练进行设置。系统使用视觉认知/多感官反应时间循环， 来构建如图6A或6B的运动员认知/多感官反应时间的映射。这个 映射是计算运动能力的一部分。

一组视觉认知/多感官的反应时间循环后，在主人机界面显示一 个预决策命令。运动员必须配合并针对通过预决策的属性定义的预 决策命令进行一个技巧化的反应，其中包括：

视觉认知：可在中央的液晶屏显示不同程度的视觉认知命令；

感官：由听觉和振动子人机界面输出的听觉或振动刺激；

多感官：视觉-听觉，音频-振动，视觉-振动或视觉-听觉-振动 的刺激；

感官认知：混合的视觉认知性和一个感官预刺激；或

认知多感官：一个视觉认知和多感官预刺激的混合。

这些通过主人机界面显示的预决策命令对应一个运动中该运动 员必须执行的全身运动的具体动作(移动，射门，传球，铲球，断 球，晃动等)。参照图22和17B所示，该命令指示一个篮球运动员， “踏右足垫和射球在绿色面板上的篮筐里”。参考图22和21所示， 该命令指示冰球球员，“向右移动和用绿色冰球射门”。优选的，具 体的运动动作需要“熟练的全身运动”，意思是在一个运动的(工作) 的表现下，一个物理上相似的，或者一个通常的做法，其中涉及某 个表现的领域内运动员的熟练的物理运动。

运动员必须认知性的配合预决策命令，尽可能快地执行一个运 动的具体行动，例如，预期的全身运动，在最短的时间内，向适当 的方向的预先放置的认知子人机界面移动(不考虑技巧，例如短跑)。 所述预决策命令的复杂性可以由教练通过预决策的属性来选择，以 增加认知识别过程的难度(例如：希腊字母αωβ，配合单音或双 音、臂部的单或双振动)。

根据提出的解决方案，参照预刺激命令和预决策命令，通过选 择属性来使用感官语义语言。可以确定的是，感官语义语言不限于 如图19，图20A和20B所示的可显示的命令，并且可以包括其他 感官刺激模式。多个子人机界面和适当的主人机界面，个别或同时 结合使用，以创造一个互动的环境，提供了丰富的，复杂多样的， 相对于人的行为产生互动的场景，感官语义语言提供了一种相应的 可能的运动项目(工作)的行动的映射。它将被理解的是，使用计 算机系统，从一个大的被选中的感官刺激中选择感官语义语言，也 可能是随机选出的，该感官刺激不一定是视觉或听觉的；在感觉语 义语言的选择之间可以保留有些信息，以减少重复。

运动的具体行动可以适应于：

-有针对性的运动；

-球队中的运动员的特定角色(队中的位置)；

-战术；

-学习特定运动的基础；和

-具体的动作的控制/学习方面(生物力学的，能力等)。

预决策命令和运动的特定移动(例如参照图23，带足球的全身 冲刺移动到一个特定的区域中)被称为视觉认知/多感官决策循环。 从主/子人机界面获得的数据被用于计算运动表现。

运动员执行了这项运动的具体移动动作(全身运动)之后，运 动员到达认知子人机界面的检测区域内。认知子人机界面可以根据 正在评估或接受培训的不同的运动、不同的角色和不同的动作而变 化。例如，图2B为足球，图3B/13D为美式足球，图13C为冰球。 无论好或坏的决策(移动到相应的认知子人机界面)，检测到运动员 的存在的认知子人机界面根据运动环境，向正在训练的角色或动作 显示一个适当的运动命令(认知/多感官刺激)。这包括一个如图 2B/13C的计时指示，统计数据，低于/高于单个阈值，如图6A中示 出的一个响应的映射，等等。

运动员必须配合相应的运动的技能命令，以产生预期的符合环 境的动作，例如，向篮板投篮。例如预期的运动动作可以是：

-有针对性的运动；

-球队中的运动员的特定角色(队中的位置)；

-战术；

-学习特定运动的基础(投篮或传球等)；和

-具体的动作的控制/学习方面(生物力学的，能力等)。

包括运动技能命令和运动的动作的这部分被称为动作控制/学 习过程。从主/子人机界面获得的数据被用于计算运动表现。

本发明并不限于上文所述的反应时间的循环，认知-多感官刺激 系统可以被配置为：根据运动、球队中的位置、体育动作演练的不 同，执行和评估其它反应时间循环。其中一个例子是物理反应时间 循环，它涉及运动员在运动中重新定位他/她自己的能力(交换防守 /进攻的位置，排球后进行网球练习等)。同样的，从适当的主/子人 机界面获得的数据被用于计算运动表现。

按照所提出的方案，所述评估/分析/训练的方案包括连续的认 知/多感官反应时间循环，视觉认知决策循环和动作控制/学习循环， 而必须在一个最佳的速度和精确之间进行平衡。相对于教练选择的 项目，不同的循环被随机地显示给训练人员，以获得所需的数据， 用于计算运动表现。

所提出的认知-多感官刺激系统被设置成，适应于给定运动的特 殊性，在适当的运动相关的位置设置主人机界面和恰当的子人机界 面。此外，视觉认知决策循环和动作控制/学习循环可以设置为根据 所进行的训练，施加实际的特定的认知和感觉运动约束。一个以周 边视觉能力的映射为形式、从多个选定的运动员/训练人员选择或确 定的所期望的水平信息被输入。另外，运动员可以挑战他/她自己， 调整针对其能力映射的一般或特定阈值。

运动计算的结果是获取当前周边视野映射的评估/能力信息，其 中的一个例子示于图6A中。

一般的，所提出的解决方案，客观评价和训练决策项目，通过 不同的认知/多感官认知的人机界面，如真实的体育/工作一样刺激训 练人员。提出的解决方案提供了一个真正的运动/工作中的一个客观 的评价和训练具体基础动作/控制学习的项目。客观的水平信息值实 现了客观的运动员排名，减少了主观因素。按照所提出的方案，用 不同水平的评估获得不同的水平信息数据进行组合，能够获取运动 员的客观的水平信息值，减少主观性，并推荐一个特定的客观训练 项目，以优化所提取的水平信息。

通过优化测量手段，可以客观地建议改进水平的方案，例如认 知/多感官刺激的随机设置有利于争取实现更均匀的水平信息的获 取，最终，如图6B中示出获得更高吻合度的优化水平信息。可以 确定的是，本发明并不限定于在图6A和6B中示出的水平信息表示， 该水平信息的表示方法可以采取沿各种多维参数的不同的视觉代表 形式。

根据提出的解决方案，相对于场景的复杂性，所提供的认知多 感官的刺激可能是单独的、成对的或成组的。具体的认知-多感官的 刺激的组合，导致了相应的运动员/训练人员的具体反应/反馈。所述 单独的、成对的或成组的感性认知刺激，对应于大脑中的低或高层 次的感知、认知、运动处理。为提供大范围的大脑处理的难度等级， 所提出的解决方案，可以使用代表不同文化或环境因素的刺激来增 加一个任务的难度。所提出的认知-多感官刺激系统评估，在真实运 动或工作环境下，人的认知-多感官运动反应时间的可视映射(由大 脑配合不同的感觉和认知输入后产生的动作反应时间)。所提出的方 案还可以评估触觉动作反应时间和听觉动作反应时间，这可能是对 于运动员或其他人群有用。

除了这些感性认知-动作和视觉方面，所提出的系统还可以评 估，相对于体育活动或工作，在需要计时的实际工作中，相对于复 杂的视觉和认知负荷，最佳的速度和精度的权衡的决策表现(以最 短的时间做出最好的决定，而不会产生错误)。可以肯定的是，认知 多感官刺激的方法和所提出的解决方案的设备可设置用于保持或继 续训练受伤后的运动员。在这方面，当训练人员需要做物理移动时， 动作反应时间的循环可以被给予较低的权重，或被其他肢体运动代 替。物理恢复项目，当认知/多感官反应时间的循环涉及认知的敏锐 度时，可以采用在选择运动和阈值的范围内适当调整，以提高/恢复 受伤的功能，因而保持或进一步发展视觉认知决策循环。

在运动脑震荡的科学方面，缺乏客观的可衡量的认知基础水平， 其直接与在球场上运动员经历的实际情况相关。还缺乏可以测量脑 震荡创伤后认知能力恢复的方法和设备，其可以模拟在球场上运动 员经历的实际情况。现有脑震荡的评估不考虑真实比赛期间运动员 所经历的认知过程的复杂性和细微之处。根据提出的解决方案的另 一个方面，提供了用于评估一个破坏性的事件发生后的运动员的认 知反应能力的互动装置，例如，脑震荡之后。一些实施例可以提供 一个基准水平的评估，可以用来进行差分基础评估，来确定一个特 定的对象是否受到了一个轻度创伤性脑损伤(MTBI)。初始基准水 平评估和事后基准水平评估之间的比较可创生成创伤后脑震荡的临 床诊断。除了这个评估阶段，一些实施方案中可以提出一个脑震荡 后的康复计划，以恢复到初始基准水平评估时的水平。

为了达到这一目标，一些实施例中可组织和配置成，评估受到 脑震荡后的认知过程。例如，决策、反应时间和处理简单或复杂的 感官刺激的能力(包括在执行特定任务反应中的单形式、双形式和/ 或多形式的刺激)可以在初始基准水平分析和事件(脑震荡)发生 后进行评估。这些评估可以在运动员受伤(脑外伤)事件后，根据 其完成给定的任务的能力，静态的或动态的完成。这个过程允许对 运动中起主要作用的认知能力受到脑震荡的负面影响进行客观定量 分析。例如，它主要记录了脑震荡会扰乱反应时间的效率。一些实 施例中比较了脑震荡前、后的基准水平值，以确定在特定的认知上 脑震荡的后果(反应时间是处理一个感觉信息，并后续产生响应于 刺激的动作的能力)。这种评价可以用于在体育和人类行为中所有相 关的认知参数(预期，视觉记忆，决策，视觉范围检测等)。如果肯 定发生了脑震荡，一些实施例可以提出一个训练计划，以逐渐恢复 到初始基准水平期间测得的认知值。然后，使用上文所述的提高运 动能力的方法，脑震荡后的基准水平值可以被提高。

根据提出的解决方案，装置和方法产生刺激，优选地，提供一 个学习和培训环境，它通过感觉和/或知觉刺激使运动员认知-多感 官超负荷。不限制本发明，感觉和/或听觉的刺激，包括：在执行特 定任务反应中的单形式、双形式和/或多形式的刺激。

根据提出的解决方案的一个实施例，初始基准水平值通过采用 多参数(包括，但不限于：认知方面，视觉方面，运动方面等)的 计算提取得到，参数表明相关的特定任务或专业领域。例如，对应 于刺激的电池收到的测量到/检测到的响应，和测量到的响应时间， 可以被加权并进行映射。然后，认知多感官刺激系统提出了一种针 对于特定训练人员的考虑到特定的任务参数的训练方案。例如，训 练方案可以是基于将基准水平值应用到训练方案的映射值的计算 的，不限制本发明，应用映射值可以包括引入权重因子，变换函数， 省略映射值等。

此外，通过适当的改变，认知多感官刺激系统也可以用来训练 残疾人或严重创伤患者，针对运动表现或其他活动进行再学习和恢 复。在这方面，存在、触觉和触发子人机界面可以用于检测适当的 反馈。值得注意的是，特殊的感官刺激子人机界面除了最好是无线 的，也可以是植入物。例如，听觉阻碍运动员/训练人员可以使用一 种特殊的听觉刺激设备，与所提出的解决方案的认知-多感官刺激系 统进行交互。牙齿植入体可以被配置为一个触觉子人机界面，例如 用于恢复和重新学习的目的。眼睛肌肉张力传感器作为感官子人机 界面的一部分，可以用于颈部严重创伤的恢复训练。

为了认知-多感官刺激的康复或再学习(不论是否障碍的需要) 项目的评估、分析和训练，认知-多感官刺激系统可以被实现为逻辑 编码成视频游戏/虚拟现实游戏硬件的组合。不限制本发明于此，目 前的游戏机如Wii游戏机^TM、任天堂、微软Kinect^TM等可以根据所 提出的方案进行编码，以提供一个紧凑的、便携式和个人的认知- 多感官刺激系统，可以在室外、场地外、运动场外、在办公室里等， 重新学习，保持或训练至少一个特定方面的能力。即，不需要在附 图中示出的认知-多感官刺激的人机界面的结构和其他特点，特别是 它不要求主人机界面具有物理的臂部，例如在主人机界面的上部可 以被实现为一个投影显示屏。

根据所提出的解决方案，认知多感官刺激系统可以被配置为创 建扩展的交互式环境，其中多个交互人机界面互相交互，且与运动 员/训练人员交互。可以肯定的是，虽然前面的实施例大量使用了视 觉、听觉和触觉的感官的刺激和刺激设备，可以理解，所述认知多 感官刺激系统也可包括其他类型的刺激设备，并相应的提供其他类 型的刺激，例如，但不限于嗅觉(气味)和味觉。例如，咖啡或茶 的检查员可以通过认知-多感官刺激系统的适当变化，在培训中针对 他的职位受益。可以理解，人类的嗅觉和味觉感官，或许不如狗和 其他动物灵敏，通过形状和大小合适的变化，所提出的方案可用于 动物训练，例如但不限于：导盲犬，警犬，医疗伴侣犬，爆炸物嗅 探猪等。味道刺激包括牙套、牙科植入物或牙科用具。嗅觉刺激剂 本身可以具有各种形式，以适应于实际作为学习工作的动物的对象， 以根据所需要的训练内容，对刺激的源进行适应性的减小。

所提出的解决方案已经描述了在图中所示的主人机界面和子人 机界面，可以理解，这样的主/子人机界面仅用于阐述实施例，并不 以任何方式限制本发明。一个的解决方案的建议方式是，提供一种 认知-多感官刺激系统，其复制现实生活的体育行为和工作情况。在 此，使用的组件，例如但不限于，子人机界面可以被实现为如图2B 所示的代表虚拟足球队员的纸板，和在图13C、18和21中示出的 成型后的认知人机界面，可以被制作到冰球场的防护玻璃框架内。 振动子人机界面也可以整合到球拍、球棒、球拍手柄、弓柄等。此 外，主人机界面不局限于在图1中示出的形状和结构特征。主人机 界面可以被实现为一个固定的投射屏幕，而不是径向臂和中央LCD 显示器。此外，主人机界面可以实现为随运动员/训练人员移动的显 示器。这样的移动显示包括两种类型的可佩带显示，如头戴式显示 器或视网膜投影显示器，和一个虚拟现实显示。这样的虚拟现实显 示的一个例子，可以使用体育场馆内通常用的广告投影设备来实现， 直接投射在冰场和篮球场上。虚拟现实显示可配置成在移动任务中 跟随运动员/训练人员，像一个平视显示器。通过这样的虚拟现实主 人机界面，基线位置本身就可以被随机地定位为投影标记。冰球， 球，冰球棒，球板，球拍，脚踏板，箭，运动鞋，具体的运动服装 等，可以设置为红外反射标记物，其中存在、触觉和触发子人机界 面可以被实现为一个红外线照相机系统在场地、运动场内追踪红外 线标记物，从而进一步增强了体育环境的真实感，而不会妨碍全身 运动。用于刺激运动员/训练人员的周边视力的设备，并不限于使用 上面专门描述的认知主人机界面。例如体育场馆通常沿着阳台的正 面采用了广告带，在实践中，这广告带可以用来提供周边视觉线索 和/或以确保运动员的视线在预刺激和/或刺激时，正确取向。

根据提出的解决方案，本发明的优势来源于：能力训练中采用 了高复杂性的认知处理，能力的提高和评估时，在真实场景中，采 用了低、高水平的认知负荷，施加不同水平的决策复杂性。

这里提出的解决方案能够在不同的感官方式产生大幅度的刺 激，包括视觉，听觉，触觉和其他感觉。在一般的上下文中，“感官 信号”是指一种视觉，触觉，振动，音频，或人能感觉的任何其它 合适的刺激。

本发明大量的描述了运动员的表现，但本发明不限于此。“运动 员”是指需要集中精力和响应于他或她的环境因素的执行物理任务 的人。“运动能力”是指运动员的运动活动的表现。通过适当的修改， 所提出的方案可以在各种学科、专业和/或情况中实现，包括但不限 于：军事训练，航天员训练等，其中，超快速响应是有价值和/或必 要的。因此，在更大意义上，训练人员可以包括，但不限于：专业 的或业余的运动员，一个士兵，一名消防队员，一名警察，一个潜 水员，等等。

虽然本发明已经示出并描述了参考的优选实施方案，在不脱离 本发明的精神和范围内，本领域的技术人员可以理解在形式和细节 上的各种改变，都是本发明的权利要求保护的范围。