Ponte ologrammi
Simulatore ambientale olografico

Sin dal primo, primitivo sistema di di "realtà virtuale" creato intorno al 1990, il genere umano ha progredito in maniera notevole nella sua abilità di ricreare le sensazioni e i suoni di un ambiente "vero" mediante dei parametri e dei dispositivi "artificiali".

Dalla metà del XXI secolo, i computers erano avanzati al punto che i sistemi VR (Virtual Reality) erano diventati di uso comune nei campi della ricerca, del militare e anche in quelli più spensierati dell'intrattenimento.

Le ricerche nel campo della tecnologia VR subirono uno stop, per non dire che vennero addirittura abbandonate subito dopo la III Guerra Mondiale e nessun significativo passo avanti venne effettuato fino alla fine del XXI secolo.


In quel periodo, lo scoglio da superare era "fisico".
Non importava quanto definite e perfette erano le proiezioni o i suoni, ancora non si veniva a creare quell'illusione di trovarsi in un "vero" ambiente. Anche le tute entrate in uso nel 2120, che simulavano le impressioni tattili, non poterono essere considerate un serio sostituto della realtà.

Quello che serviva era un sistema che potesse ricreare in maniera "fisica" un ambiente nel quale si potesse interagire in totale libertà. Questo non fu possibile fino all'avvento del replicatore, nel 2315.

Basato sulla tecnologia del teletrasporto, il replicatore permetteva di creare degli oggetti reali in un istante e, se necessario, di cancellarli altrettanto velocemente.

Le prime "camere olografiche" spuntarono nel 2328. Esse erano costituite da una piccola stanza equipaggiata con un set di proiettori olografici che potevano generare un'immagine realistica di un esterno sui muri, il pavimento e il soffitto di questa stanza. Un replicatore pensava poi a materializzare gli oggetti all'interno della stanza (naturalmente oggetti che avessero una logica con la proiezione), in questo caso alberi. L'utilizzatore aveva finalmente la libertà di interagire con questi oggetti (raccoglierli, lanciarli, usarli) senza bisogno di indossare alcun tipo di equipaggiamento.

Ma anche così, le prime camere olografiche soffrivano di alcune pesanti limitazioni che comunque, con il tempo, vennero superate.

Se più utilizzatori si trovavano contemporaneamente nella stessa stanza, la distanza massima alla quale si potevano trovare tra di loro era quella permessa dalle misure della stanza. Questo fu risolto mediante la "partizione interna" della camera.

Supponiamo che due persone entrino in una camera olografica e si mettano a camminare in direzioni opposte.
Prima l'unica cosa possibile era raggiungere il muro e fermarsi.
Anche il sistema dei campi di forza, pur funzionando egregiamente con una persona, con più persone inizia a mostrare dei limiti perchè se è vero che può convincere l'utilizzatore che l'ambiente circostante si sta muovendo, non può allontanare due persone una dall'altra e quindi l'incantesimo è comunque destinato a rompersi. Quindi in che cosa consiste il trucco ?

Nel creare degli holodeck in miniatura all'interno di altri.

Riprendiamo i nostri due personaggi che camminano in direzioni opposte, A e B

Il computer percepisce questo comportamento e crea una divisione nella camera.
Contemporaneamente proietta un 'immagine di A mentre si allontana dedicata alla visione di B e viceversa, quindi creando essenzialmente due ambienti olografici indipendenti e sincronizzati all'interno di uno.

Quando A e B tornano indietro, il computer inverte questo processo fondendo di nuovo i due ambienti in uno solo.
Un moderno holodeck è in grado di dividere un ambiente in molti altri, permettendo così a gruppi di persone di girovagare indipendentemente per l'ambiente riprodotto.

Altro problema era dato dal fatto che anche se veniva proiettata un'immagine plausibile, l'utilizzatore non poteva toccarla in nessuna maniera. Qui il passo avanti decisivo fu compiuto con l'avvento della "olomateria".

L'olomateria consiste in materia solida creata all'interno della griglia di energia di un holodeck e manipolata attraverso dei sofisticati raggi traenti guidati da computers. Grazie a questa olomateria, le utlime versioni di camere olografiche possono creare ed animare oggetti totalmente realistici, ma sempre solo all'interno della stanza o del loro raggio di proiezione.



Caratteristiche

Il Simulatore Ambientale Olografico (comunemente chiamato holodeck) permette di ricreare scene molto realistiche con l'aiuto di campi di forza, sistemi di proiezione e tecniche di riproduzione sonora molto sofisticate.

Un holodeck utilizza principalmente due sottosistemi: quello della generazione di immagini olografiche che crea fondali realistici e quello della conversione della materia che crea oggetti realistici partendo dalle scorte di materia grezza della nave.

In circostanze normali, il partecipante ad una simulazione in un holodeck non dovrebbe essere in grado di distinguere un oggetto reale da uno simulato. Un campo di forza viene proiettato attraverso il pavimento della camera e come la persona inizia a camminare verso uno dei suoi muri, questo campo inizia a trattenerla mantenendola stazionaria.

Automaticamente il computer muove gli oggetti replicati all'interno della stanza e corregge la proiezione olografica per simulare il movimento ottenuto dalla camminata dell'utilizzatore.

Gli oggetti replicati che raggiungono il muro della stanza vengono smaterializzati mentre gli oggetti olografici proiettati che entrano nel perimetro della stanza vengono replicati in modo che assumano sostanza.

Un holodeck è anche in grado di generare delle riproduzioni di forme di vita notevolmente fedeli composte di materia solida creata attraverso replicatori basati sulla tecnologia del teletrasporto e manipolate da raggi trattori ad alta precisione gestiti dal computer del holodeck.
Il risultato è una marionetta estremamente realistica che presenta un comportamento molto simile ad un essere vivente, il cui limite è unicamente quello del software di gestione.

Va da sé che il sistema del holodeck non è in grado di riprodurre esseri viventi.Gli oggetti creati dal sistema di visualizzazione del holodeck sono pure immagini olografiche e non possono essere quindi rimossi dall'ambiente di simulazione; gli oggetti creati dal replicatore possono essere rimossi dall'ambiente di simulazione, anche se al di fuori di questo non sono più sotto il controllo del computer del holodeck.

Il componente basilare su cui si basa un holodeck è l'OHD, che incorpora in sé due tipi dispositivi miniaturizzati che proiettano una gran varietà di tipi di campi di forza. La densità degli OHD (del diametro di 0,01 millimetri) è di 400 per centimetro quadrato, poco meno della matrice di visualizzazione attiva di un pannello di visualizzazione multistrato; gli OHD sono alimentati da impulsi di elettroplasma standard di media potenza.

Tutte le sei facce interne del holodeck sono ricoperte di OHD, disposti in pannelli quadrati di 61 centimetri di lato.

La superficie tipica della parete di un holodeck comprende dodici strati di sottoelaborazione, per uno spessore totale di 3,5 millimetri, interconnessi con un sistema di raffreddamento leggero dello spessore di 304 millimetri.

Il sistema primario di sottoelaborazione e di emissione è composto principalmente da keiyiurio, animidio di silicio e DiBe²Cu 732 superconduttore. Ogni elemento riceve i dati attraverso un sistema simile all'ODN dei pannelli di visualizzazione.

La sezione ottica di un OHD emette un'immagine completa dell'ambiente circostante, la persona dentro un holodeck percepisce una piccola porzione delle immagini emesse da ogni OHD, come una sorta di occhio composito di mosca al contrario. Appena una persona si muove all'interno della simulazione, cambia la porzione di OHD in vista e l'immagine percepita cambia di conseguenza. Ogni OHD non emette onde elettromagnetiche visibili, ma degli schemi di interferenza polarizzati: l'immagine viene ricostruita quando gli schemi di interferenza si incontrano sulla lente dell'occhio.

Ogni OHD è in grado di emettere un campo di forza ad alta precisione in ogni direzione in modo da fornire anche una sensazione tattile degli oggetti generati. Il limite degli oggetti è dato dal limite del computer che gestisce un holodeck; possono essere creati tanto oggetti reali come un albero quanto oggetti immaginari come una bottiglia di Klein. Altri stimoli sensoriali come i suoni, profumi e gusti vengono simulati con sistemi convenzionali (emettitori sonori o atomizzatori) oppure vengono creati direttamente dal replicatore degli oggetti simulati.

Esistono delle versioni ridotte degli holodeck, chiamate holosuite, che sono generalmente più piccole e meno complesse.

Il programma di gestione di un holodeck ha dei sistemi di controllo che evitano al partecipante di ricreare situazioni troppo pericolose. È vietato riprodurre in un programma per un holodeck personaggi viventi senza il loro preventivo permesso.


Questi sono gli holodeck. Le loro limitazioni attuali consistono in:

la partizione interna di un holodeck può raggiungere un massimo di 20 ambienti indipendenti.

per complesso e preciso possa essere un programma per holodeck, non riuscirà mai a sfruttarne le piene capacità tecniche.

l'olomateria rimane stabile solo all'interno della griglia di energia dell'holodeck e perde coesione in maniera istantanea se viene rimossa da questo ambiente.

Gli holodecks vengono prodotti in vari tipi e formati. Sembra che i modelli in possesso della Federazione siano reputati i migliori con la Terra che ospita le più grandi camere olografiche conosciute. Gli Holodeck in possesso della Flotta Stellare sono probabilmente i più sofisticati sotto il profilo tecnico, mentre è risaputo che i Ferengi possiedono il software più avanzato e creativo per quanto riguarda l'intrattenimento.



Funzionamento

Nella sala ologrammi la simulazione delle forze avviene tramite dei campi di forza. Oggetti ed esseri animati sono simulati a cinque diversi livelli (che possono cambiare durante la simulazione stessa) a seconda della distanza e del livello di interazione previsto:

Oggetti distanti
Sono semplicemente proiettati ed eventualmente animati sulle pareti stesse. (es: montagne in lontananza)

Oggetti vicini
Sono ologrammi proiettati nello spazio. (es: alberi poco distanti)

Oggetti fissi
Sono ologrammi proiettati nello spazio a cui viene data consistenza tramite campi di forza. (es: muri e gradini)

Oggetti statici
Si tratta di oggetti che possono essere raccolti, mangiati, rotti, etc. Questi sono effettivamente creati tramite la tecnologia dei replicatori. (es: palle di neve, cibo)

Oggetti animati
Sono fatti di materia non totalmente stabile creata per il solo uso nella sala ologrammi, che è tenuta insieme a livello molecolare da campi di forza. E' la simulazione più dispendiosa in termini di tempo computazionale. (es: persone) Se uno va troppo vicino alla parete della sala, tutta la simulazione (utente incluso) sono spostati al centro della sala senza lasciar percepire alcun spostamento.

Richiedendo la simulazione di programmi pericolosi è sempre possibile farsi del male (contusioni, fratture, etc), tuttavia uno specifico programma di incolumità (Protocollo di Sicurezza) evita che la vita sia messa a rischio, il protocollo può comunque essere disattivato, così facendo anche una pallottola olografica può uccidere.
Se si lancia un'oggetto verso la parete (Es. un sasso) questo rimane "oggetto statico" finché non giunge alla parete, al che diventa "oggetto vicino" (da oggetto replicato diviene ologramma senza quindi consistenza) e percorre così la traiettoria.
La cosa cambia se l'oggetto non è prodotto dalla Sala Ologrammi, infatti un oggetto reale lanciato contro la parete raggiunge la parete e la colpisce, creando una fluttuazione di qualche scecondo dell'immagine, attraverso la quale si può vedere l'effettivo aspetto della Sala Ologrammi.