電氣工程(Electrical Engineering?簡稱EE)是現代科技領域中的核心學科之一,更是當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。例如正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來,并將改變人類的生活工作模式等等。
從某種意義上講,電氣工程的發達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此,電氣工程的教育和科研一直在發達國家大學中占據十分重要的地位。
據了解,美國大學電氣工程學科在機構名稱上有的學校稱電氣工程系,有的稱為電氣工程與信息科學系,有的稱為電氣工程與計算機科學系等等。該學科(系)在科研、教學及學術組織形式上與國內電氣工程學科有較大不同。了解國外學科狀態及教學、科研方向,對調整我們的學科方向、提高教學、科研水平具有十分重要的作用。美國4年制本科大學約有2320所,其中按學校綜合實力排名或者按研究生院水平排名占前50名的大學,一般認為是美國的一流大學。作者重點收集整理了美國Stanford大學,加 州大學Berkeley分校、Los Angeles分校、San Diego分校,Cornell大學,賓州大學,加州理工學院,Princeton大學,西北大學,Maryland大學,哈佛大學,John Hopkins大學,Yale大學,Duke大學,PColumbia大學,Michigan大學,Georgia理工學院,Illinois大學等50所名牌大學電氣工程系(學科)的教學、科研概況,初步歸納出電氣工程的概念、影響因素及11個主要研究方向。
一、電氣工程的定義
傳統的電氣工程定義為用于創造產生電氣與電子系統的有關學科的總和。此定義本已經十分寬泛,但隨著科學技術的飛速發展,21世紀的電氣工程概念已經遠遠超出上述定義的范疇,斯坦福大學教授指出:今天的 ! R! ~( @+ t8 r+ R; g
電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。本領域知識寬度的巨大增長,要求我們重新檢查甚至重新構造電氣工程的學科方向、課程設置及其內容,以便使電氣工程學科能有效地回應學生的需求、社會的需求、科技的進步和動態的科研環境。
二、影響電氣工程的主要因素
今后若干年內對電氣工程發展影響最大的主要因素包括:
1、信息技術的決定性影響。信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網絡及通訊系統,以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。信息技術對電氣工程的發展具有特別大的支配性影響。信息技術持續以指數速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學科領域的持續技術創新。反過來,信息技術的進步又為電氣工程領域的技術創新提供了更新更先進的工具基礎。
2、與物理科學的相互交叉面拓寬?!∮捎谌龢O管的發明和大規模集成電路制造技術的發展,固體電子學在20世紀的后50年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學間的緊密聯系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵,并且將拓寬到生物系統、光子學、微機電系統(MEMS)。21世紀中的某些最重要的新裝置、新系統和新技術將來自上述領域。
3、快速變化。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異,使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或審查。這對我們如何聘用新的教授,如何培養我們的學生有很大影響。
三、教學與科研領域
美國主要大學電氣工程學科的教學與科研領域簡要歸納為11個方向:它們是通訊與網絡,計算機科學與工程,信號處理,系統控制,電子學與集成電路,光子學與光學,電力,電磁學,微結構(Microstructure),材料與裝置,生物工程。
為了節省篇幅和突出重點,下面僅僅介紹各學術方向中的主要內容。
1、通訊與網絡
通訊與網絡是目前很熱門的學科方向之一,主要包括無線網絡與光網絡,移動網絡,量子與光通訊,信息理論,網絡安全,網絡協議與體系結構,交互式通訊,INTERNET運行性能建模與分析,分布式高速緩存系統,開放式可編程網絡,路由算法,多點傳送協議,網絡電話學,帶寬高效調制與編碼系統,網絡中的差錯控制理論及應用,多維信息與通訊理論,快速傳送連接,服務質量評價,網絡仿真工具,網絡分析,神經網絡;信息的特征提取、傳送、存儲及各種介質下的信息網絡化問題,包括大氣、空間、光釬、電纜等介質等。本方向與信號處理,計算機,控制與光學等廣泛交叉。
2、計算機科學與工程
計算機科學與工程涉及領域較寬廣,包括計算機圖形學,計算機視覺技術,口語系統,醫學機器人,醫學視覺,移動機器人學,應用人工智能,有生物靈感的機器人及其模型。醫療決策系統,計算機輔助自動化,計算機體系結構,網絡與移動系統,并行與分布式操作系統,編程方法學,可編程系統研究,超級計算技術,復雜性理論,計算與生物學,密碼學與信息安全,分布式系統理論,先進網絡體系結構,并行編輯器與運行時間系統;并行輸入輸出與磁盤結構,并行系統、分布式數據庫和交易系統,在線分析處理與數據開采中的性能分析。