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986 Beiträge seit 13.04.2001

Holographische Umgebungssimulatoren

13.7 Holographische Umgebungssimulatoren

Seit der Zeit vor den ersten Satellitenstarts im Solsystem haben
Romanautoren und Ingenieure angenommen, dass man waehrend langer
Flugreisen bestimmte Massnahmen einstzen muesste, um die Reisenden
bei guter Stummung und psychologisch dienstfaehig zu halten. Waehrend
der ersten erdorbitalen und Mondlandemissionen hoerten sich die
Besatzungen Aufnahmen ihrer Lieblingsmusik an und die Flugkontrolle
leitete an sie Kapselversionen der aktuellen Zeitungen auf der Erde
weiter. Schrift- und Bildmaterial wurden im fruehen 21. Jahrhundert
regelmaessig an orbitale Stationen und planetare Aussenposten
geschickt.
Der Wunsch, Bilder, Geraeusche und Beruehrungen zu erleben, die man
normalerweise nicht in einem Raumschiff findet, ist den Entdeckern in
den letzten vierhundert Jahren durch die Galaxis gefolgt.
Computererstellte Projektoinsabbildungen haben das Beduerfnis der
Besatzungen nach raeumlicher Stimulanz befriedigt und sorgten
zusammen mit Sport- und Freizeiteinrichtungen fuer ein erfreuliches
Realitaetsmodel. Verschiedene holographische optische und akustische
Techniken wurden benutzt, bis eine Reihe von Durchbruechen bei
Kleistkraftfeld- und Abbildungsgeraeten, die nicht nur die Masse- und
Volumengrenzen eines Raumschiffs nicht ueberstiegen, sondern auch
hyperrealistische, flugbezogene Simulationen moeglich machten, sie
abloesten. In den letzten dreissig Jahren ist das Raumschiff-Holodeck
Realitaet geworden.
Das Holodeck besitzt zwei hauptsaechliche Subsysteme, das
holographische Abbildungs-Subsystem und das
Materiekonvertierungs-Subsystem. Das holographische
Abbildungs-Subststem sorgt fuer eine realistische
Hintergrundumgebung. Das Materiekonvertierungs-Subsystem sorgt fuer
die eigentlichen “Requisiten”, die aus dem Rohmaterialvorrats des
Schiffs erzeugt werden. Unter normalen Umstaenden sollte der
Teilnehmer einer Holodeck-Simulation nicht in der Lage sein, den
Unterschied zwischen einem echten und einem simulierten Objekt
festzustellen.
Das Holodeck kann auch erstaunlich lebensechte Kopien von Humanoiden
und anderen Lebensformen erstellen. Solche kuenstlichen Charaktere
bestehen aus fester Materie, die avon auf Transportern basierenden
Replikatoren zusammengestellt wird und die von extrem feinen,
computerbetriebenen Traktorstrahlen gesteuert wird. Das Resultat sind
erstaunlich realistische “Marionetten”, die, je nach
Softwarebeschraenkungen, Verhaltensweisen wie echte Lebensformen
darstellen koennen. Die auf Transportern basierende
Materiereplikation ist natuerlich nicht in der Lage, ein wirklich
lebendiges Wesen zu duplizieren. Objekte, die im Holodeck entstehen
und reine holographische Abbildungen sind, koennen nicht aus dem
Holodeck entfernt werden, selbst wenn sie durch die fokussierten
Kraftfeldabbildungen scheinbarr eine phzsische Realitaet besitzen.
Objekte, die durch Materiereplikation entstanden sind, haben eine
physische Realitaet und koennen aus dem Holodeck entfernt werden, wo
sie allerdings nicht mehr vom Vom Computer kontrolliert werden.
Der hauptsaechlicht Mechanismus hinter dem Holodeck ist die
ungerichtete Holodiode (UHD). Die UHD verbindet zwei Typen von
Mikrominiatur-Geraeten, die eine Reihe spezieller Kraftferlder
projezieren koennen. Die Dichte des UHD betraegt 400 pro cm^2 und
liegt damit nur knapp unter der aktiven visuellen Matrix einer
multischichtigen Anzeige. Sie erhaelt ihre Energie durch normale
mittelstarke Elektro-Plasma-Abzapfungen. Fanze Waende sind mit UHDs
bedeckt, die in einem preiswerte Breitroll-Leitungs-Druckprozess
hergestellt werden. Die typische Holodeckoberflaeche besteht aus
zwoelf unterverarbeitenden Schichten mit einer Gesamtbreite von 3,5
mm, die zu einem leiten strukturellen Kuehlziegel, der 3,04 cm breit
ist, diffusiensverbunden sind. Zu den primaeren
Subprozessor-/Emitter-Materialien zaehlen Keiyurium, Silikon-Animide
und supraleitfaehige DiBe*2*Cu 732. Jede einzelne OHD misst 0,001 mm.
Der optische Datennetzwerk-Mechanismus, durch den die OHDs ihre
Impulst erhalten, gleicht dem fuer die kleineren Anzeigeschirme,
obwohl hier komplette Waende in berechenbare
Hochgeschwindigkeitrsegmente, von denen jedes 0,61 m^2 gross ist,
unterteilt werden muessen. Spezielle Hochgschwindigkeits-Subsektionen
des Hauptcomputers betreiben diese raumgrossen Anzeigeschirme.
Zusaetzlich zu ihrer Faehigkeit, farbige stereoskopische Abbildungen
zu projizieren, koennen OHDs Kraftfelder in drei Dimensionen
veraendern, so dass der Holodeck-Besucher Objekte “fuehlen” kann, die
in Wirklichkeit nicht vorhanden sind. Die Taststimulation sorgt fuer
die korrekte Rueckmeldung, die man von einem Felsen auf dem Boden
oder von einem Baum in einem Wald erwarten wuerde. Die einzigen
Begrenzungen fuer die Anzahl und die Art der vom Computer
beschriebenen Objekte dind der Speicher und die Zeit, die benoetigt
wird, um ein Objekt aufuzeichnen oder die Originale des gewuenschten
Objekts (egal, ob es real oder erfunden ist, wie zum Beispiel eine
Kleinsche Flasche) von Anfang an neu zu berechnen.
Weitere Simuli, wie Geraeusche, Gerueche und Geschmach werden
entweder durch traditionellere Methoden wie Lautsprecher oder
Zerstaeuber simuliert, oder durch Replikatortechnik in das
entstandene Objekt eingebaut.
Die optischer Version eines UHD gibt das komplette Bild einer
allgemeinen Umgebung ab, die auf ihrem Standort in der installierten
Oberflaechentafel beruht. Der Besucher sieht allerdings nur einen
geringen Teil jeder UHD, aehnlich der Art, in der ein Fliegenauge
umgedreht funktionieren wuerde. Waehrend man sich bewegt, aendern
sich die sichtbaren Teile der UHDs und veraendern so die Sicht. Die
tatsaechlichen Energieemissionen sind keine direkt sichtbaren
EM-Projektionen, sondern eher polarisierte Interferenzmuster. Das
Bild wird dort wiederaufgebaut, wo die Muster sich treffen, entweder
in der Linse des Auges oder in einem anderen visuellen Rezeptor.
Diese Version eines Kraftfelds erstellet ein winziges steuerbares
Kraftfeld. Seine froesseren Vertreter findet man in den bekannteren
Traktorstrahlen und Navigationsdeflektoren. Unter Computerkontrolle
und ueber eine riesege Anzahl UHDs, ist der kumulative Feldeffekt
betraechtlich. Wenn das Holodeck zum Beispiel einen grossen Felsen
darstelle, erstellt der Computer zuerst die dreidimensionale
Oberflaeche der Felsens. Dies wird erreicht, indem bestimmte UHDs
angewiesen werden, ihre Felder an den gewuenschten
Polygon-Koordinaten zu kreuzen. Wird die Feldstaerke so eingestellt,
dass die richtige mineralische Haerte entsteht, fuehlt sich die Masse
wie ein Felsen an. Eine frosse Bibliothek aufgezeichneter realer
Substanzen steht zur Verfuegung und eigene Einstellungen koennen fuer
Experimente vorgenommen werden.
Durch die geformten Kraftfelder und die Hintergrundabbildungen wird
es dem Besucher moeglich, Groessenverhaeltnisse und Entfernungen
wahrzunehmen, die gruesser sind als die tatsaechlichen Ausmasse des
Holodecks. Die Umgebung kann auf Wunsch fuer eine Fortfuehrung
verschoben werden, oder mit festen Grenzen versehen werden, die man
als leiten Wandkontakt und durch akustische Angaben der Wandnaehe
wahrnimmt.
Innerhalb der USS Enterprise koennen die Besatzungsmitglieder vier
grosse Holodecks auf Deck 11 nutzen. Zusaetzlich dazu gibt es noch
zwanzig kleinere persoenliche, holographische Simulationsraeme, die
sich auf den Decks 12 und 33 befinden.
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