¿Se pueden usar hologramas hápticos para hacer algo parecido a una holocubierta?

La pregunta actualmente tiene la etiqueta de ciencia dura. Intenté vincularme a las fuentes donde pude, pero la mayor parte de esto queda fuera del alcance de la ciencia actual, por lo que las fuentes necesariamente no existen.

Resumen
La holocubierta de Star Trek tiene tres tecnologías principales necesarias para obtener los resultados deseados, junto con algunas tecnologías secundarias.

Las tecnologías más importantes son inexistentes o imposibles, mientras que algunas de las tecnologías menos importantes están en uso en este momento. En general, no creo que sea posible como se muestra en Star Trek.

Una alternativa a los hologramas y campos de fuerza es algún tipo de materia programable como la Claytronics . Si bien esto requeriría una gran cantidad de computación y actualmente no es factible, no parece haber barreras físicas para el concepto.

Creo que entre un fondo 3D y un primer plano compuesto por materia programable, junto con algún tipo de piso móvil para mantener al usuario centrado en la habitación, se podría construir una simulación razonable. Como tal, he puesto estas tres secciones primero.

Después de estas secciones hay secciones sobre simulación de aceleración (potencialmente factible con una centrífuga de alta gama, pero innecesaria para su caso de uso) y sobre "hologramas" al estilo de Star Trek que no creo que sean factibles en la vida real.

Imágenes
de fondo El fondo de la holosuite es una imagen 2D proyectada de tal manera que parece ser 3D. Si bien es necesario para una inmersión total en un juego de Star Trek Skyrim, este es el aspecto menos importante para tareas más simples como la pornografía interactiva, donde las partes principales de la simulación están a unos pocos pies del usuario y el fondo puede ser simple o inexistente con poca cuestión práctica.

La forma más simple de esto ya existe en el mundo real. Utilizando métodos como gafas con obturador y rastreando la ubicación actual de los dos ojos en la habitación , las paredes pueden estar hechas simplemente de monitores de alta resolución que muestran imágenes en 3D adecuadamente realistas usando métodos similares a los juegos de computadora modernos. En este caso, el fondo destella una imagen del "ojo izquierdo" mientras que el ojo derecho está bloqueado por un obturador opaco, luego la imagen del "ojo derecho" se destella mientras el ojo izquierdo está bloqueado. Para evitar el parpadeo , esto debe hacerse entre 60 y 100 fotogramas por segundo por ojo (posiblemente hasta 500 fps , pero depende de la tecnología utilizada para generar imágenes). Difícil, pero ciertamente no insuperable.

Usando tecnología avanzada, es probable que pueda construir lentes de contacto (o implantes internos) que actúen como anteojos con obturador. Estos funcionarían como los anteojos existentes, pero serían prácticamente imperceptibles. Si bien aún no los tenemos, existen patentes para cámaras implantadas y lentes biónicas , lo que me lleva a pensar que las gafas con obturador son muy plausibles.

Una forma diferente implicaría el uso de pequeños rayos láser ubicados en cada píxel. Con dos haces en cada píxel, uno apuntando a cada ojo (nuevamente requiriendo un seguimiento adecuado del globo ocular), la imagen podría construirse como un monitor LED tradicional, pero la luz colimada restringiría las imágenes izquierda/derecha al ojo correcto.

La construcción física de estos diminutos rayos láser puede ser muy difícil, por lo que probablemente funcionaría mejor si se utilizaran espejos diminutos y ajustables y se aplicaran rápidamente algunos láseres más tradicionales desde las esquinas de la habitación. Encontré investigaciones sobre espejos microscópicos utilizados junto con la producción de hologramas, pero estos requieren una lente entre la pared y el usuario (y usan interferometría, que es simplemente genial).

Estas tecnologías podrían expandirse para permitir que varias personas vean simultáneamente. Esencialmente, solo crea una imagen para cada globo ocular en la habitación y la muestra lo suficientemente rápido como para que cada persona vea una velocidad de fotogramas uniforme.

El ojo humano tiene una resolución angular de aproximadamente 1 minuto de arco o 0,02°. Si asumimos que la habitación tiene forma de cubo con paredes cuadradas, la habitación es lo suficientemente grande como para que el usuario permanezca aproximadamente en el centro de la habitación en todo momento y que los píxeles de la pared tengan el mismo tamaño en toda la pared, podemos calcule la resolución de píxeles necesaria en aproximadamente 6900 x 6900, que es aproximadamente 5,75 veces más píxeles que una pantalla 4k moderna , o aproximadamente 30 pantallas 4k para hacer cuatro paredes y un techo. Si bien estos números son altos, esto es completamente plausible con avances tecnológicos razonables.

Materia
programable La materia programable (vinculada arriba, pero nuevamente aquí y aquí por conveniencia) es un concepto teórico con una base decente en la realidad. La idea básica es construir una gran cantidad de pequeños robots que puedan programarse en tiempo real para moverse, deformarse, ensamblarse y desmontarse de una manera que imite a otros objetos.

Entonces, la imagen 3D en la pared se ensamblaría en un objeto físico a medida que el objeto virtual se acercara más al usuario que la pared. Del mismo modo, un objeto que se mueve más allá de la pared se desarmaría a sí mismo a medida que se acercara a la pared, convirtiéndose nuevamente en un objeto puramente virtual.

Los robots tendrían que ser capaces de cambiar las texturas de su superficie (principalmente entre áspera y suave), cambiar la rigidez entre robots (para replicar tejido muscular blando o un brazalete de metal sólido) y cambiar su color (para dar textura visual). Aún mejor si pudieran cambiar su conductividad (principalmente la transferencia de calor, de modo que el aluminio se sienta más frío que el algodón, por ejemplo), la reflectividad (de modo que una superficie húmeda parezca diferente a una seca) y la temperatura para reflejar con mayor precisión los objetos que representan. .

"Cinta de correr" omnidireccional
Para mantener la simulación convincente, lo ideal sería mantener al usuario aproximadamente en el centro de la habitación. De esta manera, el usuario puede caminar de una habitación a otra, o correr a través de un campo, sin toparse con la pared, o tener que romper la inmersión regresando manualmente al centro de la habitación antes de que continúe la simulación.

Además de dar la ilusión de objetos sólidos, los campos de fuerza avanzados podrían usarse para mover lentamente al usuario hacia el centro de la habitación sin que se note abiertamente. Sin embargo, como se indicó anteriormente, tales campos de fuerza pueden no ser posibles.

Alternativamente, el piso podría configurarse como una cinta de correr que funciona en cualquier dirección. Hay cosas como el Virtuix Omni , pero requieren que esencialmente te abroches toda la cinta de correr.

Un mejor método implicaría placas de piso que se pueden mover mediante programación alrededor de la habitación con bordes que se desarman cuando se alejan demasiado y se vuelven a armar cuando se acercan al usuario. No conozco ninguna investigación del mundo real sobre esto, pero no parece particularmente imposible.

Gravedad artificial
Para simular una aceleración constante en algo como un simulador de vuelo, necesitarías algún tipo de gravedad artificial. En su caso de uso de ejemplo, esto sería totalmente innecesario a menos que busque "pornografía extrema mientras se cae de una cascada realmente larga sin velocidad terminal" o algo igualmente fuera de lo común.

La mejor manera involucraría algo como un emisor de gravitones (esencialmente, un dispositivo que crea gravedad real al igual que un LED crea luz), pero estos son completamente ficticios hasta donde sabemos actualmente.

Como muestra la respuesta de Anónimo Anónimo , es posible lograr un resultado similar con imanes muy grandes usando levitación diamagnética . Los imanes actuales que podrían tener la fuerza para hacer levitar a un humano solo tienen un tamaño de orificio de aproximadamente 1 pulgada, por lo que necesitaríamos grandes avances en el tamaño de los imanes, pero está dentro del ámbito de la plausibilidad.

Un método alternativo consiste en poner toda su holosuite en una centrífuga de varios ejes con mucha potencia. No sería capaz de simular perfectamente todas las aceleraciones posibles, pero con tecnología (y energía) lo suficientemente avanzada, probablemente podría hacer un buen trabajo. Además, esta es una tecnología que ya usamos hasta cierto punto en simulaciones reales.

La gente usa plataformas basculantes para simular la aceleración lateral para los simuladores de carreras y vuelos en la actualidad. No es perfecto, ya que siempre tiene exactamente 1 ge de aceleración, pero aun así puede ser divertido. Además, tenemos simuladores de centrífugas en uso para la formación profesional.

El mejor de los casos aquí implicaría poner su centrífuga en el espacio para que pueda simular cualquier cosa, desde la caída libre hasta cualquier límite de fuerza G que considere seguro. En la Tierra, la única forma de simular la caída libre es poner su centrífuga 30 pisos y dejar caer al usuario. Cuantas más historias tengas, más larga será la caída libre que puedas simular. Puede obtener simulaciones decentes para simuladores de carreras con movimientos muy pequeños, pero los simuladores de vuelo pueden necesitar caídas excesivamente grandes para ser perfectos.

Campos de fuerza hápticos El aspecto más importante de las holosuites
de Star Trek son los campos de fuerza de alta resolución que presionan la piel del usuario. Que yo sepa, tales cosas están completamente fuera del alcance de la ciencia actual.

Se están estudiando varias tecnologías de "campo de fuerza" para proteger objetivos militares de explosiones (ver aquí , por ejemplo). Sin embargo, estos funcionan convirtiendo el aire entre la explosión y el objetivo en plasma, que refleja la onda expansiva.

Es posible crear micro ráfagas de plasma que puedes sentir ( estos tipos lo hicieron), pero no veo cómo podría usarse esto a nivel local para algo que empuje tu cuerpo lo suficientemente fuerte como para sentirlo como un objeto sólido.

Hologramas de espacio libre
La parte visual de los diversos objetos y actores al alcance de la mano está hecha de hologramas de espacio libre. (No creo que los hologramas en el espacio libre cuenten técnicamente como "hologramas", pero cualquiera que haya visto una película de ciencia ficción sabe que estamos hablando de proyecciones visuales en el aire). No estoy seguro de cuán probable es que realmente tendremos éxito aquí, pero se ve prometedor.

Estos chicos (enlaces al mismo artículo que las explosiones de micro plasma arriba) han creado una forma de imágenes holográficas al hacer pequeñas explosiones en el aire. En este momento, las imágenes son seguras al tacto, pero bastante ruidosas y monocromáticas. Si esta tecnología se puede mejorar a una resolución y reproducción de color suficientes, podríamos tener un método viable para lograrlo.

Alternativamente, hay una pregunta aquí con más discusión sobre el tema.

En general, parece poco probable que podamos representar estos hologramas de tal manera que parezcan sólidos desde múltiples ángulos discretos. Cualquier luz en el frente de un objeto sería visible a través de la parte posterior del objeto. Por lo tanto, varias personas en una sala no funcionarían muy bien, aunque podría usar varias salas y proyectar diferentes usuarios en las salas de otros usuarios.

Un método alternativo implicaría algún tipo de polvo de espejo flotante que podría reflejar los rayos láser externos hacia el ojo del usuario mientras permite que la luz de fondo pase sin obstáculos y sea totalmente seguro para el usuario. No estoy seguro de cuán factible es esto, pero tendría una mejor apariencia, ya que la luz en el frente de un objeto se reflejaría solo hacia los globos oculares que deberían ver el frente.

Esta es solo una adición a la respuesta de MichaelS con respecto a la aceleración/gravedad artificial.

Si bien no es realmente una aceleración, las fuerzas electromagnéticas pueden usarse para crear un tirón en el cuerpo del sujeto.

Cómo harías esto:

• Primero: inventa un electroimán muy fuerte y enfocado ( se puede usar un solenoide amargo )
• Segundo: construye, enfría y alimenta algunos de ellos.
• Tercero: debe asegurarse de que su sujeto no use demasiado material ferromagnético, de lo contrario, puede resultar bastante incómodo.
• Cuarto - ¡Terminaste! Reajuste los imanes varias veces por segundo (en caso de que su sujeto se mueva) y ¡debería estar listo para comenzar!