Является ли это правдоподобным развитием ЭМИ-подобных эффектов?

Задний план:

В обстановке, похожей на « Пикник на обочине» , нерукотворные объекты, называемые «излучателями», производят периодический «зональный эффект» индуцированного тока, аналогичный эффекту ЭМИ. Интенсивность этого зонального эффекта уменьшается с расстоянием, и его максимальная сила варьируется в зависимости от свойств самого излучателя.

Точный механизм действия не важен и не обязательно должен быть ЭМИ; предполагаемый эффект - случайно наведенный ток. В зависимости от интенсивности, результат воздействия зонального эффекта варьируется от незначительных компьютерных ошибок до смерти от индуцированного тока в мозгу.

Проблема:

То, что я пытаюсь понять, — это логическое развитие ЭМИ-подобных эффектов между этими двумя крайностями. Чтобы попытаться квалифицировать его, я разбил эффекты на ряд уровней, чтобы в целом описать эффекты на разных уровнях интенсивности.

Как правило, я в широком смысле характеризую электронные технологии как «простые» (электронные лампы, базовые схемы), «сложные» (транзисторы, простые печатные платы) и «продвинутые» (управляемые микропроцессором). Это грубое упрощение для характеристики различной устойчивости к эффектам, подобным ЭМИ.

Прогресс, который у меня есть на данный момент, выглядит следующим образом:

Уровень 1: Усовершенствованная электроника ведет себя ненормально. Телефон Боба произвольно перезагружается.

Уровень 2: Усовершенствованная электроника временно перестает работать. Сложная электроника ведет себя ненормально. Телефон Боба больше не включается, и теперь его радио излучает случайные помехи, а сигнал то появляется, то исчезает.

Уровень 3: Усовершенствованная электроника безвозвратно сгорает. Сложная электроника временно перестает работать. Простая электроника ведет себя ненормально. Радио Боба полностью отключилось, и его фонарик мигает.

Уровень 4: Сложная электроника безвозвратно сгорает. Простая электроника временно перестает работать. Фонарик выдает. Ничего со схемой не работает.

Уровень 5: Вся электроника безвозвратно сгорает. Мозг человека начинает испытывать помехи, проявляющиеся в виде галлюцинаций и деменции. Боб видит краем глаза то, чего нет, когда он поворачивается, чтобы посмотреть. Его познание замедляется, и у него болит голова.

Уровень 6: Быстрое выведение из строя, за которым вскоре следует смерть. Боб теряет сознание и через несколько минут умирает.

Вопрос:

Представляет ли это правдоподобное развитие эффектов из-за увеличения интенсивности ЭМИ-подобного явления? Если нет, то как его можно изменить, чтобы он больше соответствовал эффектам индуцированного тока в реальном мире?

Почти каждое достаточно сложное устройство, с которым вы, вероятно, столкнетесь сегодня, управляется микропроцессором. Это радио с цифровой индикацией частоты или сенсорными кнопками для управления (не говоря уже о сенсорном управлении)? Почти наверняка центральный процессор или, что более вероятно, микроконтроллер в его ядре. Старомодный обогреватель (кухонная плита или радиатор), скорее всего, впишется в вашу «сложную» категорию. Любой светодиодный свет определенно будет. Я не говорю, что это делает недействительным или, если уж на то пошло, подтверждает ваш сценарий; но это то, что вы должны иметь в виду, если хотите, чтобы эффекты были реалистичными.
@MichaelKjörling Это верное замечание. Один аспект контекста, о котором я не упомянул, заключается в том, что он предназначен для развивающейся страны, поэтому здесь больше смешения технологических уровней, чем стандарт современных потребительских технологий «все имеет микропроцессор». Кроме того, как только эффект будет понятен, я ожидаю, что экспедиции в пострадавший район по возможности привезут более простое электронное или чисто аналоговое оборудование. Тем не менее, у вас есть очень хорошая точка зрения: готовая потребительская технология первого мира будет практически бесполезна в среде, подверженной ЭМИ.
Я не думаю, что эта линия рассуждений верна. У развивающейся страны было бы очень мало оснований использовать низкокачественные, труднодоступные технологии, мало применимые за пределами их границ. Сравнивая технологию электронных ламп с твердотельными, первая гораздо более прожорлива для тех же или менее полезных результатов. Сравните ENIAC с современным смартфоном. (Конечно, у ENIAC были и другие факторы, противоречащие этому, но взгляните на некоторые показатели, такие как, о, я не знаю, ватт-часы, затраченные на вычисление квадратного корня из числа?) Во всяком случае, развивающаяся страна будет стимулирована. для экономии энергии.
@MichaelKjörling Я не уверен, что следую. Проведя довольно много времени в странах Африки к югу от Сахары, я могу с уверенностью сказать, что в менее развитых странах широко распространены потребительские технологии, которым уже несколько десятков лет. Дело не в том, чтобы изо всех сил стараться получить более старые и менее эффективные технологии, а в том, чтобы использовать то, что у них есть, особенно когда они не всегда могут позволить себе или приобрести новейшее и самое лучшее. Для хорошо финансируемой иностранной экспедиции это может быть не так, и если они осознают риски, то логически они будут искать менее уязвимые технологии, верно?
Эффект ЭМИ над электроникой перейдет от работы, как предполагалось, к необратимому повреждению, как только будет достигнуто пороговое значение сопротивления только для одного компонента внутри цепи. Поскольку устройства для обычных потребителей не проектируются с учетом концепции резервирования.
ЭМИ повлияет на электронные устройства только в том случае, если они будут подключены к электросети или к другим длинным проводникам, таким как сетевой или телефонный кабель. ЭМИ работают, создавая переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток в любом длинном проводнике; мобильный телефон, сам по себе, он слишком маленький. И последовательность событий невероятна; самый обычный случай для твердотельных цифровых устройств - работать или не работать; хотя аппаратные Heisenbugs существуют, они редки.
Мощный ЭМИ может разрушить даже закаленную электронику и, по сути, положить конец жизни, какой мы ее знаем ... представьте, что на неделю не будет интернета !!! длительное воздействие микроволновой печи и приготовление вас наизнанку, все, что выше видимого, просто сожжет вас снаружи!

Ответы (1)

Общая картина у вас есть, но вы можете сделать ее более точной, учитывая, что на самом деле происходит, когда возникают эти импульсы. Если вы будете помнить об этом во время написания, вы будете более склонны создавать более интересные и яркие эффекты, а не просто смотреть на уровень повреждений. Например, вы можете сделать так, чтобы некоторые пользователи быстрее замечали проблемы, потому что то, что они делают, увеличивает видимость ошибок более низкого уровня.

Одна забавная деталь, на которую вы, возможно, захотите обратить внимание, заключается в том, что ЭМИ обычно измеряется напряжением, а не током. Мы знаем, что эти двое всегда идут рука об руку, но их отношения различаются. На практике оказывается более разумным записывать уравнения в терминах напряжения. В остальном я предполагаю, что, когда вы сказали «случайный ток», вы имели в виду «случайное напряжение», просто ради меня.

ЭМИ не разрушает электронику волшебным образом. Что они делают, так это подвергают электронику воздействию окружающей среды, для которой они, возможно, не предназначены. Самый распространенный ущерб, который ЭМИ может нанести электронике, — это немного перевернуться. В наших схемах памяти мы тщательно разрабатываем их так, чтобы они удерживали крошечные заряды, представляющие 1 и 0 в нашем компьютере. По нашим замыслам заряд 1 никогда не должен самопроизвольно меняться на заряд 0. Это приведет к потере информации. Однако конструкции обычно предполагают очень слабое электрическое поле вокруг чипа. В ЭМИ это поле может стать очень сильным и может индуцировать напряжения, которые фактически изменяют заряд этих маленьких блоков памяти.

Результат - ложный глюк. То, что это означает, очень сильно зависит от работающего программного обеспечения. Если сбой происходит в середине памяти, представляющей видеофайл, может быть крошечное мерцание артефакта, созданного этим поврежденным битом, и больше никаких проблем. Однако, если сбой происходит в середине чего-то важного, например кода операционной системы, результаты могут быть катастрофическими. Это приводит к медленному прогрессу к тому, что вы обозначили как уровень 1 и уровень 2. Некоторые вещи больше подвержены влиянию ЭМИ, чем другие. Часто проблема решается перезагрузкой компьютера, потому что носитель, содержащий данные (например, жесткий диск), более устойчив к этим колебаниям, чем ОЗУ, поэтому версия на жестком диске остается неизменной.

В конце концов, когда вы увеличиваете напряженность электрического поля, мы видим эффект другого рода, связанный с уровнями 3 и 4. По мере того, как вы обеспечиваете все более нестандартные электрические поля на чипе, становится возможным не только непреднамеренно перевернуть биты, но действительно заставить ток течь в направлениях, в которых ток не должен был течь. Слои изолятора на многих устройствах очень тонкие, и их легко пробить при достаточном напряжении. Это то, что навсегда отключает устройство. Как правило, чем меньше функций на устройстве, тем легче их отключить, поэтому вы видите переход от уровней 3 и 4 к уровню 5.

Когда вы начнете продвигаться к тому, что вы назвали уровнем 5, мы начнем рассматривать макроскопические эффекты этих электрических полей в воздухе. Эти электрические поля измеряются в В/м, и когда они начинают приближаться к 33 кВ/см, они начинают приближаться к напряжению пробоя воздуха, вызывая дуговые разряды между любыми двумя объектами. Этот эффект может быть усилен проводами, которые позволяют легко и быстро соединить 2 точки в пространстве с совершенно разными напряжениями.

Что касается неудачи людей, это намного сложнее. Известно, что высокое ЭМП может вызывать тошноту, но в целом мы до сих пор не понимаем всего того, что оно делает. Список примеров можно найти на этом сайте . Излишне говорить, что люди деградируют более изящно, чем компьютеры, поэтому вы можете ожидать гораздо более плавного процесса деградации по мере увеличения прочности.

Две гниды. (1) Битовые перевороты в ОЗУ не «теряют» информацию, они «искажают» информацию. Как вы говорите, последствия такой коррупции будут разными. Большая часть оперативной памяти используется на практике в качестве кеша, и в этом случае ее можно вообще не заметить. В худшем случае обычно происходит сбой системы, поскольку система пытается использовать неверный код или данные, но, конечно, могут наблюдаться и более долгосрочные последствия, особенно если поврежденные данные сохраняются.
(2) Некоторые системы имеют ОЗУ с кодом коррекции ошибок, что позволяет обнаруживать и в некоторых случаях исправлять перестановку битов в ОЗУ. Такие системы обычно лучше справляются с одиночными сбоями (SEU). OP может использовать это как сюжетный ход, причем некоторые системы работают заметно лучше, чем другие. ECC RAM чаще используется в средах, где возможны помехи; Вы можете ожидать, что автомобильный компьютер будет использовать ECC RAM, но обычный домашний или офисный ПК этого не сделает. Серверы чаще всего имеют ECC RAM.
@MichaelKjörling Я использовал «потерять информацию» в смысле теории информации. У вас была информация о чем-то, а теперь нет. При этом вы поднимаете хороший вопрос о ECC RAM. Определенно будет заметна разница в живучести между компьютерами с ECC RAM и теми, у кого ее нет. Я не думал о автомобилях, использующих его... это определенно создаст приятное отличие, поскольку ЭМИ ухудшаются, а автомобили живут дольше, чем другие устройства.
«Я использовал «потерять информацию» в смысле теории информации». Справедливо. «Я не думал об автомобилях, использующих [ECC RAM]…» Типичный автомобиль в РФ очень шумный. (Свечи зажигания, во-первых!) Я подозреваю, что это можно было бы смягчить с помощью компонентов, устойчивых к радиочастотным помехам, а оперативная память ECC с очисткой через короткие промежутки времени была бы одной из самых простых вещей, которые помогли бы снизить восприимчивость компьютеров к радиочастотным помехам. автомобиль. Конечно, не все компьютеры в автомобиле могут использовать такие методы; Я ожидаю, что что-то вроде развлекательной системы будет более восприимчивым, чем блок управления двигателем.