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Text File  |  1994-08-12  |  21.6 KB  |  542 lines

  1. TF01
  2. 3,Holodeck and Computer FAQ
  3. 4,Compiled by Joshua Bell
  4.  
  5.                  The Holodeck and Computer Mini-FAQ
  6.                 ------------------------------------
  7.                        (updated May 31, 1994)
  8.                       ------------------------
  9.          Maintained by: Joshua Bell <jsbell@acs.ucalgary.ca>
  10.         -----------------------------------------------------
  11.  
  12.  
  13. Answers to  common  questions  as  theorized  by  me,  and  based  on
  14. canonical and quasi-canonical information.
  15.  
  16. Comments, additions, suggestions, flames, etc. are welcomed.
  17.  
  18. Contents:
  19.  
  20.   I. How real is real? - Mechanics of the Holodeck
  21.  II. Where does it all end? - The Holodeck and troublemakers
  22. III. What if...? - Limitations and possibilities of the Holodeck
  23.  VI. Will it run Windows? - The Enterprise computers
  24.      Credits
  25.      Note on References
  26.  
  27. .....................................................................
  28.  
  29.                       Part I: How real is real?
  30.                      ---------------------------
  31.  
  32.  
  33. "How does it work?"
  34.  
  35. The Holodeck uses 5 levels of simulation:
  36.  
  37. 1) Things in the distance are holograms projected on the walls. (Like
  38.    the wall in "Encounter at Farpoint" or "Ship in a Bottle".)
  39.  
  40. 2) Nearby things are holograms projected into space. An example would
  41.    be a tree or lamppost.
  42.  
  43. 3) A fixed object that  requires  interaction  is  a combination of a
  44.    projected hologram and shaped forcebeams.  A good example might be
  45.    steps or a wall.
  46.  
  47. 4) A  _static_  object  which  may  be  picked  up,  eaten,  etc,  is
  48.    physically replicated onto the Holodeck. An example would be food,
  49.    paper,  a  snowball,  etc.  These  objects  are  independent  once
  50.    created, and may be carried off Holodeck intact.
  51.  
  52. 5) An _animated_ object is comprised  of  a  partially stable form of
  53.    matter created by the transporter-based replicators for use in the
  54.    holodeck. This  material  is  stable  only  within  a  holodeck or
  55.    holosuite, and degrades  into  energy  if removed. (Encyclopedia).
  56.    This is  matter  held  in  place  by  forcebeams  operating  at  a
  57.    molecular level, as  opposed  to  actually  replicating the object
  58.    down to the molecular  bonds.  Without  the forcebeams, the object
  59.    disintigrates.  Examples  would  be  the  gangsters  in  "The  Big
  60.    Goodbye", Picard's horse in "Pen Pals", or Minuet in "11001001".
  61.  
  62. Note that levels 1-4 are relatively trivial for the ship, while level
  63. 5 requires  more  computation  time...  which  could  explain Riker's
  64. surprise at Minuet (though he  hadn't  experienced her charms at that
  65. point). It may also have not  been possible prior to the enhancements
  66. made  by  the  Bynars  in  "11001001".   This  is  supported  by  the
  67. Encyclopedia.
  68.  
  69. Note that if an  object's  status  changes,  the simulation type will
  70. change seamlessly as well. For  example,  someone sees a distant tree
  71. (hologram), approaches it and leans on  it (forcebeams), breaks off a
  72. branch (holodeck matter), then picks and eats an apple (replicated).
  73.  
  74.                                 ....
  75.  
  76. "What about eating on the Holodeck? Does Troi do it to keep thin with
  77. all that chocolate she eats?"
  78.  
  79. Any food consumed on the Holodeck would be of level 4 simulation - it
  80. will be as real as replicated food from a replication terminal.
  81.  
  82.                                 ....
  83.  
  84. "What is this 'meat puppet' description I've heard used?"
  85.  
  86. A 'meat puppet' is a  old  term  resurrected to describe a replicated
  87. humanoid  form  created  on  the  Holodeck,  and  dragged  around  by
  88. forcebeams. If the forcebeams  failed,  you'd  be  left  with a limp,
  89. lifeless body.
  90.  
  91.                                 ....
  92.  
  93. "So can you take things off of the Holodeck?"
  94.  
  95. Yes. Any object replicated on  the Holodeck may leave. Unfortunately,
  96. it is sometimes hard to  tell  what  is  replicated, and what is not.
  97. Snow, such as the snowball  thrown  by  Wesley  in "The Naked Now" is
  98. easily replicated, and dampness is hard  to simulate. The book thrown
  99. by Picard in "Ship in a  Bottle"  would  be easily simulated by force
  100. beams and thus was not replicated.
  101.  
  102. The paper in "Elementary, Dear  Data"  was likely simulated until the
  103. computer realized that it was going  to  be carried off the Holodeck,
  104. at which  point  it  would  have  been  seamlessly  replaced  with  a
  105. replicated copy.
  106.  
  107.                                 ....
  108.  
  109. "Didn't Picard lie to Moriarty (in "Elementary, Dear Data")?"
  110.  
  111. According to various reliable  sources,  that  was Gene Roddenberry's
  112. intention. If the paper could  have  left,  Moriarty should have been
  113. able to, goes the  logic.  Fortunately,  this  scene  was cut, and as
  114. always, canon is what we see on  the screen, big or small. This means
  115. the whole  argument  against  replicating  people  holds  -  that the
  116. computer cannot store that much information.
  117.  
  118.                                 ....
  119.  
  120. "What  about  beaming  things  off  the  Holodeck  (ala  "Ship  in  a
  121. Bottle")?"
  122.  
  123. This has never been tried, as explained  in the episode, which is why
  124. the computer was unable to  simulate  the results. Replicated objects
  125. should be able to be  transported  out  of the Holodeck, but anything
  126. relying on the forcebeams would instantly collapse.
  127.  
  128. As for uncoupling the  Heisenberg  Compensators  -  that would give a
  129. random quantum state to each  element  of  the transported object. It
  130. would be akin to a  molecular-resolution  transport - probably deadly
  131. for any living being.
  132.  
  133.                                 ....
  134.  
  135. "Now wait a second. How come  something  simple like the chair in TNG
  136. "Ship in a Bottle" wasn't replicated?"
  137.  
  138. They were testing  beaming  something  composed  of  the  5th type of
  139. simulation; an object made of holodeck matter, just like Moriarty and
  140. the Countess. Obviously a  purely  replicated  chair  wouldn't do for
  141. this experiment, so Geordi probably tweaked the chair to be the right
  142. kind of simulation to use for the test.
  143.  
  144.                                 ....
  145.  
  146. "Whats this about 'HoloSex'?"
  147.  
  148. If current trends  are  a  pattern  for  the  future  to follow, then
  149. Virtual Reality Sex  will  be  alive  and  well  long  into  the 24th
  150. century. Quark's bar on  DS9  has  personal  holosuites on the second
  151. floor. Various stimulating programs are available.
  152.  
  153. In "The Perfect Mate",  Riker  manages  to  croak out something about
  154. "I'll be in Holodeck 4..." after  an encounter with the metamorph. No
  155. proof that he did anything, true. Minuet (in "11001001") was "As real
  156. as you need me to be." Uh-huh.  Geordi doesn't seem to have much luck
  157. off the 'deck, it seems, nor does Reg Barclay.
  158.  
  159. Draw what conclusions you will.
  160.  
  161.                                 ....
  162.  
  163. "What if you urinate/defecate/excrete whatever on the Holodeck?"
  164.  
  165. One would hope the Holodeck is smart enough to clean up after you. It
  166. probably gets transmuted into some  form  the  bulk matter stores can
  167. use, and saved for later  use  by  replicators or the Holodeck again.
  168. The ultimate in recycling.
  169.  
  170.                                 ....
  171.  
  172. "Can you get hurt on the Holodeck?"
  173.  
  174. Yes. Even when it isn't  malfunctioning, the simulation can't protect
  175. you from your own stupidity. Broken  ribs  and arms from cliff diving
  176. and other sports practiced on the  holodeck are often seen treated in
  177. Sick Bay.
  178.  
  179.                                 ....
  180.  
  181. "But the replicators can't even make unhealthy food!"
  182.  
  183. Replicators can (within  limits  of  technology  and  energy) produce
  184. anything for which they  have  a  pattern.  Certain  objects may need
  185. security clearance. But you can have  the  replicator make a glass of
  186. water, and use the glass as a weapon  - it may be smart, but it's not
  187. foolproof.
  188.  
  189.                                 ....
  190.  
  191. "What happened to the "arch" they used in the first season?"
  192.  
  193. Its intended use was as a way  to program the Holodeck and access the
  194. ship's computer, as well  as  a  virtual  reality  safeword. In later
  195. episodes, they just used the  "exit"  and  programmed the computer by
  196. voice. It is still around, recently  seen  in "Ship in a Bottle". The
  197. arch was how Moriarty first  learned  that  he  was a simulation, and
  198. gained control of the ship in "Elementary, Dear Data".
  199.  
  200. .....................................................................
  201.  
  202.                    Part II: Where does it all end?
  203.                   ---------------------------------
  204.  
  205.  
  206. "How do they manage to keep walking for hours and hours?"
  207.  
  208. The Holodeck has a  forcefield  treadmill.  If  its occupants get too
  209. close to the walls, they  are  shifted  away.  Since the Holodeck can
  210. modify its gravity in 3  dimensions,  the  occupants won't notice any
  211. inertial change.
  212.  
  213.                                 ....
  214.  
  215. "But what about the walls seen  in  "Encounter at Farpoint" and "Ship
  216. in a Bottle", demonstrated by Data?"
  217.  
  218. In "Farpoint", Data  threw  a  Holodeck-generated  rock  at the wall.
  219. There are a  few  possibilities.  Either  the  computer  realized the
  220. intent of the demonstration,  and  didn't  replace  the  rock with an
  221. image  on  the  Holodeck  wall;  or  the  "simple  pattern"  of  that
  222. simulation didn't  allow  for  treadmill-scrolling;  or  the Holodeck
  223. computer wasn't quite powerful enough, pre-Bynar intervention.
  224.  
  225. In "Ship in a Bottle", Data throws  his own communicator at the wall.
  226. The Holodeck must have safeguards not  to summarily destroy things it
  227. didn't create, so it didn't do anything to affect the communicator.
  228.  
  229.                                 ....
  230.  
  231. "What happens if two real people  enter  a Holodeck and start running
  232. away from each other?"
  233.  
  234. The simplest answer  is  that  the  Holodeck  "compartmentalizes", in
  235. effect becoming a separate  Holodeck  for  each  person within it. In
  236. reality, the two people would  probably  be  only a few meters apart,
  237. but would be separated by a Holodeck-projected "wall". If they turned
  238. to look at each other, they would see an image of the other projected
  239. on that wall.
  240.  
  241.                                 ....
  242.  
  243. "What if they take a  real  rock  in  with  them, walk away from each
  244. other (past the physical limits  of  the  Holodeck) and then toss the
  245. rock back and forth?"
  246.  
  247. This one is too easy. Assume the rock is sentient. When it leaves the
  248. hand of the thrower, the  holodeck  "wraps"  it  in its own miniature
  249. simulation, and hides it from the two people, who (in their own mini-
  250. Holodeck) see only an image of the rock. The rock is then moved (with
  251. forcebeams) from the thrower  to  the  catcher, given the appropriate
  252. kinetic energy along the way. From  the  rock's point of view nothing
  253. out of the ordinary happens.
  254.  
  255.                                 ....
  256.  
  257. "So what if two people take a  long rope, and start walking away from
  258. each other?"
  259.  
  260. The answer in this instance could be  that the Holodeck hides part of
  261. the rope, and projects  an  image  of  a  tightening  rope along with
  262. forcebeam-generated tension.
  263.  
  264. In general,  though,  the  answer  to  these  "boggle  the  Holodeck"
  265. questions  is  that  no,  it's   not   perfect.  You  will  encounter
  266. limitations to the technology, and gaps  in the 'reality' will become
  267. apparent. However, you really do have  to  be looking for problems to
  268. find them.
  269.  
  270. .....................................................................
  271.  
  272.                         Part III: What if...?
  273.                        -----------------------
  274.  
  275.  
  276. "Can you go swimming on the Holodeck?"
  277.  
  278. Yes. Cliff diving has been mentioned as a recreation sport aboard the
  279. Holodeck ("Conundrum"), as has kayaking ("Transfigurations").
  280.  
  281.  
  282. "So does it replicate all of that water?"
  283.  
  284. Probably not. What would likely happen  is that a "personal space" of
  285. water would be replicated  around  the  person,  and  the rest of the
  286. water in the  pool,  river,  etc,  would  be  a  visual  and auditory
  287. simulation. There is no canon evidence one way or the other, however,
  288. although in "Encounter  at  Farpoint",  there  was  enough real water
  289. present to soak Wesley.
  290.  
  291.  
  292. "So what if someone is scuba diving, and the Holodeck door opens?"
  293.  
  294. Very likely, the  forcebeams  would  give  the  sensation  of a water
  295. surface over the doorway. Depending  on  the  simulation, it might be
  296. possible for someone  to  wander  onto  a  Holodeck,  in  normal duty
  297. uniform, and walk around someone who is swimming several meters below
  298. the "surface" of the pool. Only  the swimmer would feel the sensation
  299. of water around them. Again, no canonical evidence either way.
  300.  
  301.                                 ....
  302.  
  303. "How about a Holodeck within the Holodeck?"
  304.  
  305. This is done in "Ship in a  Bottle".  They end up with a Holodeck (in
  306. which Picard  was  in  control,  and  sent  Moriarty  away)  inside a
  307. Holodeck (the real one, in which Moriarty took control) by the end of
  308. the episode. Is there a  limit?  Probably.  No evidence for what that
  309. limit might be.
  310.  
  311.                                 ....
  312.  
  313. "Can you get the Holodeck to simulate someone?"
  314.  
  315. Yes. Although done numerous times,  including  "Ship in a Bottle" and
  316. "A Matter of Perspective"; "Hollow Pursuits"  is the prime example of
  317. this, and brings up the question...
  318.  
  319.  
  320. "Is it ethical to simulate someone without their permission?"
  321.  
  322. Systems of ethics are by  no  means  universal across cultural lines.
  323. Nor can we extend our 20th century foibles to the 24th century, where
  324. such things may be common  place.  In every instance, however, people
  325. thusly simulated have reacted  negatively  when  they  find out - for
  326. example, Troi, Riker, and Picard  in  "Hollow  Pursuits" and Dr. Leah
  327. Brahms in "Booby Trap" and "Galaxy's Child".
  328.  
  329.  
  330. "So does the computer stop these simulations?"
  331.  
  332. Nope. Moriarty was able to do it  in  "Ship in a Bottle", without any
  333. special permissions. It is  amusing,  however,  to  watch the episode
  334. again, and see how the simulated characters appear slightly stiff.
  335.  
  336.                                 ....
  337.  
  338. "Could you simulate the Enterprise bridge  from the Holodeck, and use
  339. it to take over?"
  340.  
  341. The simulation would not be a  problem  - the Enterprise computer has
  342. extensive files of  all  Federation  starship  layouts,  as  shown in
  343. "Relics".
  344.  
  345. In three  episodes,  the  Enterprise  has  been  controlled  from the
  346. Holodeck - by Barclay in  "Nth  Degree",  with a neural interface; in
  347. "Elementary, Dear Data", where Moriarty  somehow cracked the security
  348. codes via the Holodeck Arch; and in  "Ship in a Bottle", where Picard
  349. inadvertantly gave Moriarty the security codes.
  350.  
  351.                                 ....
  352.  
  353. "Why not just  have  single-person  Holodecks?  For  interaction, the
  354. computer could just link them all together!"
  355.  
  356. According to the TNG Tech  Manual,  there  are four primary Holodecks
  357. and a number of personal ones. They  could indeed be linked, but part
  358. of the fun  of  a  Holodeck  is  the  interaction  with other people,
  359. knowing that they are real.
  360.  
  361. These do exist  on  Deep  Space  9  in  Quark's  Bar,  and are called
  362. holosuites. Some are quite small  (DS9  "A  Man Alone"), others large
  363. enough for a number of people (DS9 "Blood Oath").
  364.  
  365.                                 ....
  366.  
  367. "Why do people get dressed up before  going to the Holodeck? Can't it
  368. provide the period costumes?"
  369.  
  370. Yes. But they  probably  don't  want  to  walk  around the Enterprise
  371. naked. It also allows them  to  get  "into character" before entering
  372. the simulation.
  373.  
  374.                                 ....
  375.  
  376. "Wasn't there a  Holodeck  on  the  original  Enterprise?  I'm sure I
  377. remember...."
  378.  
  379. Not in TOS. However, in  TAS  the  recreation deck had an environment
  380. simulator that used  holograms  and  "stock"  effects  to  produce an
  381. effect similar to the holodeck,  but  not as realistic or convincing.
  382. The best example  is  the  episode  "Practical  Joker",  in which the
  383. computer malfunctions, trapping Uhura, Sulu and  McCoy in a series of
  384. hostile environments.
  385.  
  386. This is probably what most people  remember, and also the inspiration
  387. for the Holodeck itself on TNG.
  388.  
  389. Sources like "Mr. Scott's  Guide  to  the Enterprise" mention similar
  390. things, including rooms with hologram projectors for the walls alone,
  391. but no canonical evidence exits.
  392.  
  393. .....................................................................
  394.  
  395.                     Part IV: Will it run Windows?
  396.                    -------------------------------
  397.  
  398.  
  399. "So tell me about the computers."
  400.  
  401. According to the TNG TM, the Enterprise has three main computers. Two
  402. reside in the Primary Hull (the saucer); they are vertical cylinders,
  403. about 8 decks high,  and  located  on  opposite  sides of the saucer,
  404. flanking the bridge. The third  computer  is located in the Secondary
  405. Hull (engineering), and  is  smaller  than  the  other  two cores; it
  406. controls the Stardrive section when the ship separates.
  407.  
  408. The computers are networked with each other, and with the rest of the
  409. ship via the ODN  -  the  Optical  Data  Network.  The ODN has enough
  410. processing power on its own to take  over limited control of the ship
  411. in case of a complete computer failure.
  412.  
  413.                                 ....
  414.  
  415. "Why aren't the computers distributed?"
  416.  
  417. The three main computer cores  are  equipped  with low level subspace
  418. field generators. This allows signal  propagation within the cores at
  419. Faster-Than-Light (FTL) speeds,  allowing  the  computers  to perform
  420. much  faster  than   anything   constructable   given   20th  century
  421. technology, even  theoretically.  This  cannot  be  applied  (by 24th
  422. century technology) to smaller computers.
  423.  
  424.                                 ....
  425.  
  426. "Why do the displays and touchpads work when the computers are down?"
  427.  
  428. The displays use "nanoprocessors" - cell sized mechanical computers -
  429. to display information. The display  itself contains data polled from
  430. the  ODN,  and  based  on   user  selections,  displays  whatever  is
  431. appropriate. So even if the  computers  go down, whatever information
  432. is (1) already on the  ODN  (or  ODN  backups)  or (2) in the display
  433. itself can be selected and displayed.
  434.  
  435.                                 ....
  436.  
  437. "How big is a kiloquad?"
  438.  
  439. This hasn't been answered, and Michael Okuda is reported to have said
  440. it *won't* be answered, as any number  he could come up with would be
  441. obselete before the series ends.
  442.  
  443. However, many r.a.st.tech contributors have  converged on kiloquad to
  444. mean 1000 (kilo) * 1 quadrillion bytes (or bits, but we'll stick with
  445. bytes for the explanation), the premise being that a "quad" came into
  446. use instead of "pet" for Petabyte, and  the kilo- prefix was added as
  447. "ex" for Exabyte was equally  silly.  That  makes one kiloquad = 2^60
  448. bytes ~= 1 billion gigabytes, or 1 million million megabytes. Thats a
  449. fair amount.
  450.  
  451. Is this  technologically  feasable,  given  that  an  isolinear chip,
  452. quoted at 2.15  kiloquad  in  the  TNG  TM  is  about  the  size of a
  453. microscope slide?
  454.  
  455. From: H. Peter Anvin
  456.  
  457. ...The 2.15  kqd  isolinear  chips  [would  have]  a  bit  density of
  458. 2.94e+15 bits/mm^3 (I have assumed the dimensions to be 90x30x2.5 mm,
  459. this is probably on the high side  if  you exclude the part where you
  460. handle the chip); that means each  bit  could  form a cube 7.0 nm (70
  461. [angstrom]) to the side.  The chips are optical, which I assume means
  462. they are read and written with electromagnetic radiation that behaves
  463. somewhat approximately like light.  7  nm  is  in the far ultravioled
  464. region-near X-ray region (visible light  ends  at about 200 nm) which
  465. is really  pushing  the  limit.  Assuming  some  form  of multi-state
  466. encoding that may exist may  push  this  down  to near UV which would
  467. then be a bit more practical  to  deal  with, and more "optical", but
  468. that is irrelevant.
  469.  
  470. Hence, what we "know" about ST computer technology seems to correlate
  471. pretty well to the definition 1  quad  = 1 quadrillion bytes.  It may
  472. be bits or bytes (it is only a factor of 8, obviously... it changes 7
  473. nm to 14 nm if it  is  bits  not  bytes),  but it seems to fit pretty
  474. well.
  475.  
  476.                                 ....
  477.  
  478. "But a quad is a unit of energy!"
  479.  
  480. Words can have more than one meaning.
  481.  
  482. .....................................................................
  483.  
  484. Contributors:
  485.  
  486.          John F. Meyer Jr.       <gtd322a@prism.gatech.edu>
  487.          H. Peter Anvin          <hpa@ahab.eecs.nwu.edu>
  488.  
  489. .....................................................................
  490.  
  491. Note on References:
  492.  
  493. See the Reading List  Mini-FAQ  for  a  full  details  on the volumes
  494. mentioned above and below.
  495.  
  496. More recently presented information  is  considered  to supercede old
  497. information, unless the weight of  the evidence supports the original
  498. data.
  499.  
  500. Greatest priority is placed on aired live-action material (canon) and
  501. documents produced by or quoting  the  production crews for Star Trek
  502. (quasi-canon), most notably  the  Technical  Advisors  to  ST:TNG and
  503. ST:DS9, Michael Okuda and Rick Sternbach.
  504.  
  505. Other materials are not  considered  reliable sources of information,
  506. and anything gleaned from these is of questionable relevance.
  507.  
  508. Canonical Material:
  509.  (DS9)   Star Trek: Deep Space Nine
  510.  (TNG)   Star Trek: The Next Generation
  511.  (TFS)   Star Trek feature films
  512.  (TOS)   Classic Star Trek
  513.  
  514. Quasi-canonical Material:
  515.  (Encyc) The Star Trek Encyclopedia: A Reference Guide to the Future
  516.  (Chron) Star Trek Chronology: The History of the Future
  517.  (TM)    Star Trek: The Next Generaion Technical Manual
  518.  
  519. Questionable Materials:
  520.          The Star Trek: The Next Generation Companion
  521.            - contains some behind-the-scenes notes of interest
  522.          Other episode guides (Compendium, Concordance, etc)
  523.            - useful, esp. for spellings and details
  524.          The Making of Star Trek
  525.            - contains Roddenberry-approved TOS ship systems info
  526.          Episode scripts
  527.            - unaired material is often cut for a reason
  528.          Trading cards (esp. Skybox)
  529.            - technical stuff often prepared by production staff
  530.  
  531. Material that is ignored  (other  than  where  it reproduces material
  532. from the above, e.g. photographs, descriptions, etc.):
  533.  (TAS)   Star Trek: The Animated Series
  534.          Mr. Scott's Guide to the Enterprise
  535.  (WoF)   Worlds of the Federation
  536.  (SFTM)  Star Fleet Technical Manual
  537.  (TJ)    Starlog's Star Trek: The Next Generation Technical Journal
  538.          Other "reference" guides
  539.          Novels, incl. novelizations of films and episodes
  540.          Blueprints, drawings, photographs, models, etc.
  541.  
  542.