¿Es esta una progresión plausible de efectos similares a EMP?

Antecedentes:

En un escenario similar a Roadside Picnic , los objetos no hechos por el hombre denominados 'emisores' producen un 'efecto de zona' periódico de corriente inducida, similar en efecto a un EMP. Este efecto de zona disminuye en intensidad con la distancia y tiene una fuerza máxima variable que depende de las propiedades del propio emisor.

El mecanismo exacto de acción no es importante y no necesariamente tiene que ser un EMP; el efecto deseado es una corriente inducida aleatoriamente. Dependiendo de la intensidad, el resultado de la exposición al efecto de zona varía desde errores informáticos menores hasta la muerte por corriente inducida en el cerebro.

Problema:

Lo que estoy tratando de descubrir es una progresión lógica de efectos tipo EMP entre esos dos extremos. Para tratar de calificarlo, he dividido los efectos en una serie de niveles para describir en general los efectos en diferentes niveles de intensidad.

Como regla general, estoy caracterizando ampliamente la tecnología electrónica como 'simple' (tubos de vacío, circuitos básicos), 'compleja' (transistorizadas, PCB simples) y 'avanzada' (impulsada por microprocesador). Esta es una gran simplificación para caracterizar la resistencia variable a los efectos similares a EMP.

La progresión que tengo en este momento es así:

Nivel 1: la electrónica avanzada experimenta un comportamiento anormal. El teléfono de Bob se reinicia aleatoriamente.

Nivel 2: la electrónica avanzada deja de funcionar temporalmente. Los componentes electrónicos complejos experimentan un comportamiento anormal. El teléfono de Bob no se vuelve a encender, y ahora su radio está emitiendo estática al azar, y la señal sigue apagándose y apagándose.

Nivel 3: la electrónica avanzada se quema permanentemente. La electrónica compleja deja de funcionar temporalmente. La electrónica simple experimenta un comportamiento anormal. La radio de Bob se ha cortado por completo y su linterna parpadea.

Nivel 4: la electrónica compleja se quema permanentemente. Los dispositivos electrónicos simples dejan de funcionar temporalmente. La linterna se apaga. Nada con un circuito está funcionando.

Nivel 5: todos los componentes electrónicos se queman permanentemente. El cerebro humano comienza a experimentar interferencias, que se manifiestan como alucinaciones y demencia. Bob ve cosas con el rabillo del ojo que no están allí cuando se gira para mirar. Su cognición es lenta y le duele la cabeza.

Nivel 6: Incapacitación rápida seguida poco después de la muerte. Bob cae inconsciente y muere en cuestión de minutos.

Pregunta:

¿Representa esto una progresión plausible de efectos debido al aumento de la intensidad de un fenómeno similar a EMP? Si no, ¿cómo se puede modificar para que sea más consistente con los efectos de la corriente inducida en el mundo real?

Casi todos los dispositivos razonablemente complejos con los que es probable que se encuentre hoy en día están controlados por microprocesadores. ¿Esa radio con una lectura de frecuencia digital o botones táctiles momentáneos para el control (y mucho menos el control táctil)? Es casi seguro que una CPU o más probablemente un microcontrolador en su núcleo. Es probable que un calentador vintage moderado (estufa de cocina o radiador) encaje en su categoría "compleja". Cualquier luz LED definitivamente lo hará. No estoy diciendo que esto invalide, o para el caso confirme, su escenario; pero es algo que querrás tener en cuenta si quieres que los efectos sean realistas.
@MichaelKjörling Ese es un punto válido. Un aspecto del contexto que no mencioné es que está destinado a estar ambientado en una nación en desarrollo, por lo que hay más una mezcla de niveles tecnológicos que el estándar de todo tiene un microprocesador de la tecnología de consumo contemporánea. Además, una vez que se entienda el efecto, espero que las expediciones al área afectada traigan equipos electrónicos o puramente analógicos más simples siempre que sea posible. Aún así, tiene un muy buen punto: la tecnología de consumo del primer mundo lista para usar será básicamente inútil en un entorno propenso a EMP.
No creo que esa línea de razonamiento se mantenga. Habría muy pocas razones para que una nación en desarrollo utilice tecnología inferior, difícil de obtener y con poca aplicación fuera de sus fronteras. Tomando la tecnología de válvulas de vacío frente a la de estado sólido, la primera consume mucha más energía para obtener los mismos o menos útiles resultados. Compare ENIAC con un teléfono inteligente moderno. (Por supuesto, ENIAC también tenía otras cosas en contra, pero mire algunas métricas como, oh, no sé, ¿vatios-hora consumidos para calcular la raíz cuadrada de un número?) En todo caso, una nación en desarrollo sería incentivada para conservar el poder.
@MichaelKjörling No estoy seguro de seguir. Después de haber pasado bastante tiempo en el África subsahariana, puedo asegurarles que existe un predominio de tecnologías de consumo con décadas de antigüedad en los países menos desarrollados. No se trata de hacer todo lo posible para obtener tecnología más antigua y menos eficiente, se trata más de usar lo que tienen, especialmente cuando no siempre pueden pagar o adquirir lo último y lo mejor. Para una expedición extranjera bien financiada, ese puede no ser el caso, y si son conscientes de los riesgos, lógicamente buscarían tecnología menos vulnerable, ¿verdad?
Un efecto EMP sobre la electrónica pasaría de funcionar según lo previsto a dañarse irreversiblemente una vez que se alcanza el umbral de resistencia para un solo componente dentro del circuito. Dado que los dispositivos para consumidores normales no están diseñados con el concepto de redundancia.
Un EMP afectaría a los dispositivos electrónicos solo si estuvieran conectados a la fuente de alimentación principal oa otros conductores largos, como una red o un cable telefónico. Los EMP funcionan generando un campo magnético variable que, a su vez, inducirá una corriente en cualquier conductor largo; un teléfono móvil, por sí mismo, en el lado "demasiado pequeño" de las cosas. Y la secuencia de eventos es increíble; el caso más habitual de los dispositivos digitales de estado sólido es que funcionen o no funcionen; si bien existen Heisenbugs de hardware , son raros.
emp de alta potencia puede destruir incluso los componentes electrónicos endurecidos y básicamente acabar con la vida tal como la conocemos... ¡imagínese sin Internet durante una semana! la exposición prolongada al microondas y lo cocinan de adentro hacia afuera, ¡cualquier cosa visible arriba simplemente lo quema de afuera hacia adentro!

Respuestas (1)

El patrón general que tiene es sólido, pero es posible que pueda hacerlo más preciso teniendo en cuenta lo que realmente sucede cuando se producen estos pulsos. Si tiene esto en mente mientras escribe, estará más inclinado a dar efectos más interesantes y vibrantes en lugar de simplemente mirar el nivel de daño. Por ejemplo, es posible que algunos usuarios noten los problemas más rápido porque el tipo de cosas que están haciendo aumenta la visibilidad de los errores de nivel inferior.

Un detalle divertido al que quizás desee prestar atención es que EMP generalmente se aborda en términos de voltaje, en lugar de corriente. Sabemos que los dos siempre van de la mano, pero su relación varía. En la práctica, resulta más razonable escribir las ecuaciones en términos de voltaje. Para el resto de esto, asumiré que cuando dijo "corriente aleatoria" quiso decir "voltaje aleatorio", solo por mi propio bien.

Los EMP no destruyen mágicamente la electrónica. Lo que hacen es exponer la electrónica a entornos para los que pueden no haber sido especificados. El daño más común que EMP puede causar a la electrónica es voltear un poco. En nuestros circuitos de memoria, los diseñamos cuidadosamente para contener pequeñas cargas que representen los 1 y 0 en nuestra computadora. Según nuestros diseños, una carga 1 nunca debe cambiar espontáneamente a una carga 0. Eso perdería información. Sin embargo, los diseños suelen suponer un campo eléctrico muy bajo alrededor del chip. En un EMP, ese campo puede llegar a ser muy alto y puede inducir voltajes que realmente cambien la carga en estas pequeñas unidades de memoria.

El resultado es una falla espuria. Lo que eso significa depende en gran medida del software que se esté ejecutando. Si la falla se encuentra en medio de la memoria que representa un archivo de video, es posible que haya un pequeño parpadeo de un artefacto generado por este bit corrupto y no haya más problemas. Sin embargo, si la falla se encuentra en medio de algo importante, como el código del sistema operativo, los resultados pueden ser catastróficos. Esto genera una progresión lenta a lo que usted etiquetó como nivel 1 y nivel 2. Algunas cosas se ven más afectadas por EMP que otras. A menudo, reiniciar una máquina soluciona el problema porque los medios que contienen los datos (como un disco duro) son más resistentes a estas fluctuaciones que la RAM, por lo que la versión en su disco duro sigue siendo impecable.

Eventualmente, a medida que aumenta la fuerza del campo eléctrico, vemos un tipo diferente de efecto, asociado con los niveles 3 y 4. A medida que proporciona campos eléctricos cada vez más fuera de especificación a través del chip, es posible no solo voltear involuntariamente bits, pero de hecho hacer que la corriente fluya en direcciones en las que se suponía que la corriente no debía fluir. Las capas aislantes de muchos dispositivos son muy delgadas y se pueden perforar fácilmente con suficiente voltaje. Esto es lo que desactiva permanentemente un dispositivo. Como regla general, cuanto más pequeñas sean las funciones del dispositivo, más fácil será deshabilitarlo, por lo que verá una progresión de los niveles 3 y 4 al 5.

A medida que avanza hacia lo que llamó el nivel 5, comenzamos a observar los efectos macroscópicos de estos campos eléctricos en el aire. Estos campos eléctricos se miden en V/m y, a medida que comienzan a acercarse a 33 kV/cm, comienzan a acercarse al voltaje de ruptura del aire, provocando arcos entre dos objetos cualesquiera. Este efecto se puede magnificar con cables, que facilitan unir rápidamente 2 puntos en el espacio con voltajes dramáticamente diferentes.

En cuanto al fracaso de los humanos, eso es mucho más complicado. Se sabe que los campos electromagnéticos altos pueden causar náuseas, pero, en general, aún no entendemos todo lo que hace. Puede encontrar una lista de ejemplos en este sitio . No hace falta decir que los humanos se degradan con más gracia que las computadoras, por lo que puede esperar un proceso de degradación mucho más suave a medida que aumenta la fuerza.

Dos liendres. (1) Los cambios de bits en la RAM no "pierden" información, sino que la "corrompen". Como usted dice, los efectos de tal corrupción variarán. En la práctica, se usa mucha RAM como caché, en cuyo caso es posible que no se note en absoluto. El peor de los casos suele ser un bloqueo del sistema, ya que el sistema intenta utilizar código o datos no válidos, pero, por supuesto, también se pueden ver efectos a largo plazo, especialmente si persisten los datos corruptos.
(2) Algunos sistemas tienen RAM ECC, que permite la detección y, en algunos casos, la corrección de cambios de bit en la RAM. Dichos sistemas generalmente manejan mejor las alteraciones de un solo evento (SEU). OP podría usar eso como un dispositivo de trama, y ​​algunos sistemas funcionan notablemente mejor que otros. La RAM ECC es más común en entornos donde se pueden esperar interferencias; Es posible que espere ver una computadora interna del automóvil para usar RAM ECC, pero la PC promedio de la casa o la oficina no lo hará. Los servidores suelen tener RAM ECC.
@MichaelKjörling Estaba usando "perder información" en el sentido de la teoría de la información. Tenías información sobre algo, y ahora no. Dicho esto, mencionas un buen punto sobre la RAM ECC. Definitivamente habría una diferencia visible en la capacidad de supervivencia entre las computadoras con RAM ECC y las que no la tienen. No había pensado en los autos usándolo... eso definitivamente crearía una distinción sabrosa a medida que los EMP empeoran y los autos sobreviven más que otros dispositivos.
"Estaba usando 'perder información' en el sentido de la teoría de la información". Me parece bien. "No había pensado en autos que usaran [RAM ECC]..." Un auto típico es muy ruidoso en RF. (¡Bujías, por un lado!) Sospecho que esto se mitigaría con componentes tolerantes a la RFI, y la RAM ECC con depuración a intervalos cortos sería una de las cosas más fáciles de hacer que ayudaría a reducir la susceptibilidad a la RFI en las computadoras en un coche. Por supuesto, no todas las computadoras en un automóvil pueden usar tales técnicas; Esperaría que algo como un sistema de entretenimiento fuera más susceptible que la unidad de control del motor.
¿Es esta una progresión plausible de efectos similares a EMP?
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