Desde el punto de vista del software, ¿qué se necesitaría para crear un Holodeck de Star Trek?

Answer 1

Tenga en cuenta que el holodeck no solo simula visualmente, sino que también afecta a los otros sentidos: tacto, sonido, olfato e incluso sabor. (No sería muy divertido pinchar un elegante restaurante francés para impresionar a esa linda enseña en Ingeniería y descubrir que la comida no tiene sabor, ¿verdad?) Así que estamos hablando de muchas subrutinas y programas diferentes diseñados para afectar el sistema nervioso humano de muchas maneras. Un programa de computadora diseñado para afectar los nervios olfativos sería necesariamente diferente de uno para la pista de audio. Los algoritmos serían similares porque el sistema nervioso humano funciona más o menos igual para todos los humanos (y las especies humanoides, aparentemente), pero la aplicación final debe ser diferente para cada sentido.

Cuando abrimos esta caja de ideas y las sacamos, las miramos y examinamos las partes, es bastante obvio que el holodeck funciona estimulando directamente el cerebro, que es donde termina toda entrada sensorial de todos modos. Así que tenemos que asumir algunas cosas que son un poco espeluznantes:

Los múltiples láseres para producir los hologramas se pueden sintonizar para estimular directamente el sistema nervioso; para hacer que el sujeto sienta todas las sensaciones necesarias para dar sustancia a la ilusión. Por extensión, esto sería un excelente dispositivo de control de la mafia; de hecho, el holodeck ES una máquina de control mental y puede programarse con la misma facilidad para hacer un gran daño, así como proporcionar recreación para el aburrido personal de la Flota Estelar en esos largos viajes. De hecho, puede afectar directamente los centros cognitivos de cualquier cerebro humanoide y hacer que el usuario sienta y piense lo que el programador desee. Entonces, si quisieras apoderarte de la Enterprise, o de cualquier otra nave de la Flota Estelar equipada con un holodeck, todo lo que necesitas hacer es corromper los programas en el holodeck; inserte un virus o un caballo de Troya que convierta al usuario en un zombi obediente sin sentido. (Si TNG no abordó esta posibilidad en todos sus aspectos horripilantes, ¡perdieron una gran oportunidad para el drama y una exploración de la ética detrás del uso de este dispositivo!)

Larga historia corta: el holodeck, como muchas innovaciones tecnológicas humanas, es un juguete maravilloso y un arma horrible. No me sorprendería si esta tecnología está restringida solo al uso de la Flota Estelar, y nunca se usa en un planeta habitado de la Federación. Las salvaguardas y los cortafuegos tendrían que ser lo más fuertes y efectivos posibles. (¡Imagínese lo que podría pasar si un Capitán psicótico obtuviera acceso al código fuente y lo reescribiera para que su tripulación fuera tan psicótica como él mismo!)

Pero para abordar su pregunta directamente: al menos cinco programas principales, uno para cada entrada sensorial. El único toque de control sería el más complejo porque también tendría que simular la gravedad y el movimiento. Hay una retroalimentación involucrada en mover su cuerpo y manipular objetos. Cuando levanta un objeto, digamos un phaser, siente una ligera resistencia al levantarlo. Eso es inercia, manifestación masiva. Es un producto de la gravedad, sí, pero la masa tiene una relación de cubo inverso con la gravedad. (Las fuerzas EM son el cuadrado inverso) Entonces, todas las entradas “táctiles”, presión; temperatura; textura; etc., se programaría para responder como un ciclo de retroalimentación para afectar el código que se ejecuta en tiempo real. ¡GRAN biblioteca de código fuente! Enorme almacenamiento de datos requerido! Velocidad de reloj OPS increíblemente rápida (operaciones por segundo). Las computadoras cuánticas son el único tipo de tecnología que sería lo suficientemente rápido y el almacenamiento de datos también en el ámbito cuántico. De hecho, el tipo de almacenamiento y procesamiento de datos requerido es casi idéntico al tipo necesario para el transportador. El transportador vino primero, luego algunos niños y niñas inteligentes tomaron las ideas implícitas en el concepto de transportador y corrieron con él.

Tengo que ser franco: el código fuente y las subrutinas serían necesariamente los archivos más grandes en la computadora de la nave. Incluso la Biblioteca Galáctica sería minúscula en comparación. En nuestro nivel actual de tecnología, el código fuente necesario para describir una actividad física, digamos de pie y caminando por la sala, requeriría todo el almacenamiento de datos que tenemos hoy y algo más. Las computadoras que realmente ejecutan el código y transmiten datos a los láseres del holodeck serían gigantescas, incluso a nivel cuántico porque los dispositivos de conmutación necesarios para convertir los impulsos cuánticos en corriente eléctrica para operar los láseres ocupan tamaños y masas específicos. Aquí está la ruta crítica: bit cuántico – sensor molecular – interruptor macroscópico – conducto eléctrico – controlador – láser. (Probablemente me perdí uno o dos pasos, pero entiendes la idea) Todo eso ocupa espacio, volumen cúbico, y en una nave espacial, el volumen es muy importante. ¡Con toda la potencia de la computadora necesaria, la mayor parte del poder de una nave espacial de la Federación se dirigiría a ejecutar el holodeck! Sobre los fásers, la gravedad artificial y los replicadores de alimentos en Ten Forward, ¡están celebrando la fiesta de cumpleaños del Capitán en el holodeck y es un apagón en el resto de la nave! Lo bueno es que las naves espaciales de la Federación tienen convertidores de masa / energía que usan antimateria porque nada más es lo suficientemente poderoso como para ejecutar todas esas computadoras y almacenar todos esos datos.

Aquí está su comprobación de la realidad: el holodeck es una convención literaria, un truco para introducir conflictos e historias en la aburrida exploración a largo plazo del espacio interestelar. La exploración espacial es tediosa y consume mucho tiempo, incluso a velocidades más rápidas que la luz. (Se necesitan semanas para pasar un par de cientos de años luz en Warp Factor Five) Entonces Roddenberry, el Gran Pájaro de la Galaxia, les dijo a los escritores: “Hola, muchachos. Tengo esta gran idea para un simulador que le permita experimenta las alegrías de una selva tropical mientras estás a bordo del barco. Escribe una escena en ese escenario entre el Primer Oficial y un androide recién creado que todavía no está acostumbrado a comportarse de manera humana “. Entonces tenemos a Riker y Data en el piloto de la serie TNG, “Encuentro en Farpoint Parte II”: “Encantado de conocerte, Pinocho”, con la mirada perpleja de Data a cambio. Es una escena maravillosa, irónica y en capas, porque tiene lugar dentro de un simulador de ilusión, con un ser mecánico muy avanzado que simula a un humano. Roddenberry debe haberse frotado las manos con deleite, viendo cómo se desarrollaba esa parte del teatro.

Star Trek es un buen teatro y nos ha proporcionado análogos del mundo real a la tecnología que emplea con tan gran efecto; Los comunicadores son el ejemplo más notable. Ahora tenemos dispositivos de comunicación idénticos a los comunicadores de Star Trek y wow , ¿no es genial ? Pero el holodeck está más allá del horizonte de eventos tecnológicos y podría no ser posible en absoluto.

Pero es divertido especular, ¿no?

Answer 2

El hecho de que los objetos creados por el holodeck tengan algo de físico les ayuda a reducir la necesidad de parte del código. El audio ambiental, por ejemplo, se vuelve un poco más fácil cuando en realidad hay objetos sólidos para que las ondas de sonido reboten.

Pero el resto … estamos hablando de algo más complejo que todas nuestras mejores IA en una.

Primero: el backend. El holodeck tiene muchas tareas de fondo que necesita hacer para mantener la ilusión. Necesita rastrear a las personas dentro de él, necesita ajustar el entorno para mantener la ilusión de un espacio más grande, necesita ejecutar varias rutinas avanzadas de IA simultáneamente, y necesita hacer todos los números absurdos para ejecutar la plétora. de hardware que necesita para lograr todo. Y debe hacerlo lo suficientemente rápido como para que no haya un retraso visible. Si crees que los modernos auriculares de realidad virtual establecen el listón alto con su requisito de 90 FPS, ni siquiera has comenzado a imaginar qué tan altos serían los requisitos para una holodeck. Si se congela a mitad del cuadro, comienza a rasgarse o tartamudea por un momento, podría matarte si tuvieras mala suerte.

La codificación del backend necesitaría ser refinada de manera absurda entonces, tan eficiente como sea posible, mientras que sea lo suficientemente flexible como para manejar la imaginación de cualquiera que pueda entrar. Y luego tienes que lidiar con los aspectos más visibles.

Como dije, la naturaleza física de los hologramas te permite hacer trampa al menos un poco. No necesita hacer tanto trabajo cuando se trata de la detección de hitbox o el mapeo del entorno cuando hay paredes sólidas para que las personas se encuentren. Pero hay que tener en cuenta la tendencia de las personas a interactuar con objetos sólidos. Eso significa rastrear dónde están, qué están haciendo y qué debe hacer dicho objeto. ¿Se abre toda la puerta del marco cuando tiran de la manija o se balancea sobre las bisagras? ¿Esas bisagras hacen ruido? ¿Dónde están las bisagras? ¿Qué límites tienen en su swing? ¿Qué los hace diferentes de la puerta?
Imagina tener eso definido para cada objeto en el holodeck. Si un holodeck no puede decir que una imagen sentada en una mesa no está físicamente unida a dicha mesa, aunque para todos los efectos parece que podría ser desde su punto de vista, entonces la ilusión se rompe. Si levantar la imagen deja trozos del marco, o trae trozos de la mesa, la ilusión se rompe. Si la imagen se mueve más rápido que su mano y da la impresión de tratar de dirigir un globo de helio … bueno, en este punto ya debería haberlo descubierto.

Luego nos metemos en la gente. Es muy poco probable que las personas en el holodeck sean totalmente volumétricas en su representación. Y, sin embargo, aún deben verse como si tuvieran un cuerpo debajo de esa ropa. Eso significa que deben tener simulación de tela, simulación de fluidos, algún tipo de sistema que les permita generar de manera procesal piel, cabello y otros tejidos cuando dicha tela se quite o vaya demasiado lejos, y un registro interno completo de la anatomía. para cualquier animal que se te ocurra. Todos estos datos deben ponerse en el contexto adecuado. Necesita un sistema para identificar lo que se necesita, buscarlo rápidamente, cargarlo en la memoria activa y luego realizar transformaciones para que coincida con lo que la situación requiere. También necesita una IA capaz de simular el habla desde una variedad de puntos de vista, idiomas, acentos, etc. Luego necesita algún tipo de sistema que pueda entender el lenguaje hablado y rastrear el lenguaje corporal. Y alimente todo en un sintetizador de voz que no solo evite sonar robótico, sino que en realidad agregue tonos emocionales a su salida.

Tampoco podemos olvidar la física. De ninguna manera obtendrá suficiente potencia de procesamiento para modelar su mundo entero a nivel atómico, por lo que sus simulaciones físicas serán muy complejas para reproducir con precisión el tipo de comportamientos extraños que obtiene con algo formado por átomos con algo eso es básicamente una concha hueca. Pero aún necesita la capacidad de modelar cosas a nivel atómico, de lo contrario es inútil para todas las simulaciones y pruebas de esfuerzo para las que los ingenieros lo usan. También debe encontrar una manera de reproducir con precisión fluidos, olores y sabores. Aparentemente, puedes usar el replicador para algo de esto, pero luego debes averiguar cómo asegurarte de que la materia replicada no fríe alguna parte vital del holodeck durante una tormenta. Entonces, ahora necesita encontrar una manera de no solo determinar qué necesita ser replicado y qué no, sino también recuperar el material replicado para que no constituya un peligro.

Y la cuestión es … estoy bastante seguro de que me falta la mayoría de las cosas que necesitarías. Probablemente podría continuar todo el día nombrando las funciones que serían necesarias para que una holodeck completa funcione.

Answer 3

La tecnología de juego actual es realmente muy avanzada, especialmente en el modelado de objetos 3D en un entorno virtual.

En realidad, no tomaría mucho tomar el mismo software, y solo agregar la información necesaria para enviar al proyector holográfico, que sería: textura de la superficie, masa simulada (por inercia), suavidad, etc.

El verdadero desafío está en el hardware, que es simular un objeto (como una persona completa) con su densidad de masa e inercia, para que se sienta exactamente como un objeto real.