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全方位解析美國(guó)大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)及就業(yè)前景

發(fā)布時(shí)間:2018-11-21來源:威久留學(xué)

自動(dòng)化專業(yè)?聽起來好像是一項(xiàng)很冷門的專業(yè),但事實(shí)真的是這樣嗎?本文威久留學(xué)小編就來為大家全方位介紹一下這個(gè)專業(yè),保證讓你了解的透透的。

 

 

自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性技術(shù),它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動(dòng)控制等都有著十分密切的關(guān)系,而其中又以控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的影響最大。自1768年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)后,人類就進(jìn)入了機(jī)器的時(shí)代。20世紀(jì)40年代,通過美國(guó)數(shù)學(xué)家們的努力,在自動(dòng)調(diào)節(jié)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、仿生學(xué)以及其他科學(xué)互相滲透的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步產(chǎn)生了控制論。隨后,隨著復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程、航空及航天技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等領(lǐng)域的進(jìn)步使自動(dòng)化控制理論得以迅速發(fā)展。到了21世紀(jì),自動(dòng)化技術(shù)便進(jìn)入了計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)的年代,例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng),全國(guó)鐵路自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)、國(guó)家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。

一、自動(dòng)化可以申請(qǐng)的方向

由于中國(guó)專業(yè)設(shè)置的特殊性,控制或者說自動(dòng)化專業(yè)在美國(guó)并沒有正好對(duì)應(yīng)的院系。一般說來,和控制理論研究、機(jī)器人相關(guān)的在EE,和過程控制、過程優(yōu)化等相關(guān)的在ChE,和運(yùn)籌學(xué)、后勤學(xué)相關(guān)的在IE,和機(jī)械控制相關(guān)的在ME,和航天航空器控制相關(guān)的在AE。當(dāng)然,各個(gè)學(xué)科是交叉的,劃分不會(huì)像上述所說的這么精確,比如robotic在EE/ME都有人在做,控制理論則EE/MATH做的多。而且有些學(xué)校有些特殊的學(xué)院,比如System Engineering,也是control guys的好去處。因此,在選校過程中,花比CS或者ChE的人更多的精力,每個(gè)學(xué)???、4個(gè)系,是正常的也是需要的。不要把目光僅僅局限在EE。在國(guó)內(nèi)CS/EE是熱門,控制系開課的時(shí)候大家對(duì)面向化工過程控制的課非常有意見。在IT全球降溫以后,至少在美國(guó),ChE和ME的工作形勢(shì)優(yōu)勢(shì)明顯。

先說機(jī)械自動(dòng):

Biomechatronic:直譯就是生物醫(yī)學(xué)機(jī)械電子,也就是一個(gè)大雜燴。比較exciting的方向倒也基本和電結(jié)合的很多,比如說為殘疾人設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)(輔助康復(fù),輔助練習(xí))。如果你學(xué)的機(jī)械design比較多,在這個(gè)方向里,你可以設(shè)計(jì)假肢等。

Robot:這個(gè)范圍就廣了,主要還是機(jī)械設(shè)計(jì)方面的,上肢范圍的(Haptic,適用于工業(yè)生產(chǎn)線,無人化工廠),下肢范圍的(行走機(jī)器人,適用于救援,星球探測(cè))

電力能源自動(dòng)化:

很多人覺得電力電子比較枯燥,特別不喜歡。其實(shí)能源這種問題是不能和你作一個(gè)機(jī)器人什么的擺在一個(gè)臺(tái)面上的,它絕對(duì)是國(guó)家級(jí)和戰(zhàn)略級(jí)的。長(zhǎng)三角的限電,還有三峽工程。電能直接決定中國(guó)這個(gè)大國(guó)的工業(yè)發(fā)展和城市發(fā)展。將來能源會(huì)不會(huì)不只握在國(guó)家手里,這個(gè)是不知道的,但是不管是握在誰手里,對(duì)于我們這么大的一個(gè)國(guó)家,這里面的賺頭都不會(huì)少的。

光電,檢測(cè)自動(dòng)化:

這個(gè)方向,從低到高都是非常的pratical,所以也有錢賺的。誰都知道傳感器就是相當(dāng)于人的手腳耳眼(沒有鼻子,哪天有人能作出嗅覺傳感器,有那么一天,說不定能作出閉環(huán)feedback control的“做飯機(jī)”出來。比較低端的,就是常用的工業(yè)傳感器,安設(shè),電路設(shè)計(jì)等等。高端的,精密的那種,核電站的,多了去了。還有就是視覺方面的傳感器,相當(dāng)于image processing和pattern recognition的前期工作,很熱的。這個(gè)主要是復(fù)雜的對(duì)象,比如我們這里有的一些項(xiàng)目,例如,衛(wèi)星太陽能板幾千塊小鏡面需要以最快速度找到陽光最強(qiáng)的方向,這幾千個(gè)小塊都能各自以一定自由度旋轉(zhuǎn)。還有就是有些控制系統(tǒng)是用比較特殊傳感器的,比如視覺的,要從看到景物的移動(dòng)中,計(jì)算速度和深度(2D-3D),自由度怎么建。這個(gè)就是正牌的control了,主要是作算法,就是相當(dāng)于人的腦子。作為算法,具體問題具體分析,控制對(duì)象不同也不同。這些算法可以用到平常如工業(yè)機(jī)床,化工高爐,也可以用到機(jī)器人,生產(chǎn)機(jī)械手,還可以用到航空航天,導(dǎo)彈衛(wèi)星。我的認(rèn)識(shí)就是給機(jī)械灌入了靈魂和智慧。個(gè)人感覺分為3塊:其實(shí)控制發(fā)展到現(xiàn)在,有模型的系統(tǒng),那些控制算法已經(jīng)很多了,屬于經(jīng)典控制的范疇?,F(xiàn)在還能有進(jìn)展的可能就是optimization和model-predictive還有hybrid了。個(gè)人感覺數(shù)學(xué)的東西特別多。如果投身如此,屬于經(jīng)典領(lǐng)域,重要的是你作project的能力了。

不過個(gè)人看到這里面的一些新動(dòng)向,就是和經(jīng)濟(jì)學(xué)有關(guān)。作練習(xí)的時(shí)候經(jīng)常用一些經(jīng)濟(jì)學(xué)的例子,做到最后發(fā)現(xiàn)居然是control的問題。其實(shí)抽象的看,在有模型的控制方法來看,模型就是一個(gè)式子,至于這個(gè)式子在實(shí)際系統(tǒng)中的意義,不是那么重要了。

個(gè)人感覺在model-base control里面,多是針對(duì)linear model,對(duì)于nonlinear model,方法不是特別多,還有一定的挖掘潛力。說道了nonlinear model就不能不提knowledge base control,說得具體點(diǎn)就是所謂的專家系統(tǒng),模糊控制,神經(jīng)元什么的,這是一條新路。這些一部分是算法:不管你模型是什么,把專業(yè)技術(shù)工人的知識(shí)拿過來作為機(jī)械自己的知識(shí),完成相應(yīng)的控制目標(biāo)。一部分是建模:曾經(jīng)做過的assignment是用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的,每個(gè)神經(jīng)元都是線性的,但是卻比任何一個(gè)線性模型都要準(zhǔn)確擬合非線性的行為。

更關(guān)鍵的,這種控制器可以實(shí)現(xiàn)adaptive和learning的功能,就是他能從控制的失敗中自己學(xué)習(xí)怎么更好的控制。我現(xiàn)在還不知道這個(gè)是怎么干得,但是將來和AI結(jié)合,是很有可能的。投身如此的人,必要耐得住寂寞,主要研究魯棒,LMI(linear matrix inequality),既枯燥有很難,理論性很強(qiáng),現(xiàn)在又時(shí)興起probalistic的魯棒了。

二、看理工交叉學(xué)科

想要了解美國(guó)大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)申請(qǐng)及就業(yè)前景,還要看理工交叉學(xué)科。近代科學(xué)發(fā)展特別是科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和國(guó)計(jì)民生中的重大社會(huì)問題的解決,常常涉及不同學(xué)科的相互交充滿和相互滲透。學(xué)科交叉逐漸形成一批交叉學(xué)科,尤其是理工科,如化學(xué)與物理學(xué)的交叉形成了物理化學(xué)和化學(xué)物理學(xué),化學(xué)與生物學(xué)的交叉形成了生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué),物理學(xué)與生物學(xué)交叉形成了生物物理學(xué)等。這些交叉學(xué)科的不斷發(fā)展大大地推動(dòng)了科學(xué)進(jìn)步,因此學(xué)科交叉研究(interdisciplinary research)體現(xiàn)了科學(xué)向綜合性發(fā)展的趨勢(shì)??茖W(xué)上的新理論、新發(fā)明的產(chǎn)生,新的工程技術(shù)的出現(xiàn),經(jīng)常是在學(xué)科的邊緣或交叉點(diǎn)上,重視交叉學(xué)科將使科學(xué)本身向著更深層次和更高水平發(fā)展,這是符合自然界存在的客觀規(guī)律的。由于現(xiàn)有的學(xué)科是人為劃分的,而科學(xué)問題是客觀存在的,根據(jù)人們的認(rèn)識(shí)水平,過去只有天文學(xué)、地理(地質(zhì))、生物、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)六個(gè)一級(jí)學(xué)科;而經(jīng)過20世紀(jì)科學(xué)的發(fā)展和交叉研究,又逐漸形成了新的交叉學(xué)科,如生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。

顯然,很多交叉學(xué)科在學(xué)科劃界問題上都難免不與相關(guān)或相鄰學(xué)科發(fā)生爭(zhēng)論,對(duì)于許多社會(huì)性學(xué)科而言更是如此。那么如何看待這一學(xué)科領(lǐng)域之間的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論現(xiàn)象呢?是不是存在一種能夠比較客觀公正地劃分交叉學(xué)科與相關(guān)/相鄰學(xué)科各自研究領(lǐng)域的方法?當(dāng)然,不同的交叉學(xué)科可能面臨不同研究疆域和問題空間的爭(zhēng)論。作為一種學(xué)術(shù)現(xiàn)象,相鄰學(xué)科之間為各自研究領(lǐng)域的爭(zhēng)奪是不可避免的,因此也是可以理解的。對(duì)于學(xué)術(shù)科研的進(jìn)步,這種爭(zhēng)論無疑具有重要的作用,因?yàn)檎沁@種學(xué)科之間的爭(zhēng)論才影響了科學(xué)不斷走向深入,研究不斷細(xì)化的歷史進(jìn)程。但是過于嚴(yán)格地限制本學(xué)科的研究領(lǐng)域又不利于學(xué)科的發(fā)展。誠(chéng)如有學(xué)者認(rèn)為的那樣:“一名專家決不僅僅是某一領(lǐng)域的專家,他同樣對(duì)自己所從事領(lǐng)域所隸屬的上級(jí)領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域必須有很好的把握”。對(duì)一門學(xué)科而言,同樣如此。從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來看,只有這樣學(xué)科才能不斷汲取外部學(xué)科環(huán)境新鮮的血液,從而保持自身旺盛的生命力。否則,一味拘泥于本學(xué)科研究領(lǐng)域的學(xué)科必將被歷史所拋棄。

三、就業(yè)前景

“自動(dòng)化”一是屬于信息產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)被人們譽(yù)為“朝陽產(chǎn)業(yè)”,發(fā)展快、需要人才多、待遇高,是當(dāng)今科技發(fā)展的趨勢(shì)所在。因此,作為信息產(chǎn)業(yè)中的重要一員,自動(dòng)化專業(yè)同樣有著光輝的前途。二是自動(dòng)化應(yīng)用范圍廣。目前,幾乎所有的工業(yè)部門都可以同自動(dòng)控制掛上鉤,現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)、國(guó)防也都與自動(dòng)化息息相關(guān)。三是本專業(yè)對(duì)于個(gè)人發(fā)展非常有利。本專業(yè)課程設(shè)置的覆蓋面廣,所學(xué)的東西與其他學(xué)科交叉甚多。這也與本專業(yè)的來歷有關(guān),自動(dòng)化專業(yè)大部分源于計(jì)算機(jī)或者電子工程系的自動(dòng)控制專業(yè)。

那么我們來看看這樣一個(gè)“萬金油”的專業(yè)需要哪些方面的知識(shí)和能力吧。自動(dòng)控制理論、運(yùn)籌學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)分析、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)應(yīng)用、算法語言及程序設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路原理等等,甚至連流體力學(xué)也要修。可以說自動(dòng)化專業(yè)需要工科各方面的知識(shí),其課程與電子工程、計(jì)算機(jī)、電機(jī)工程甚至化學(xué)工程都有交叉,這就難怪自動(dòng)化人才可以到各種各樣的領(lǐng)域工作了。以上的學(xué)習(xí)特點(diǎn)要求學(xué)生有較強(qiáng)的理工科背景,不能偏科。當(dāng)然,各高校自動(dòng)化專業(yè)側(cè)重點(diǎn)的不同也使得后期的專業(yè)課有較大的差異。在同樣的幾年要修比別人多的課程也就意味著比別人更累,所以希望那些對(duì)大學(xué)生活存在天真幻想,或者想在本科幾年好好休息、期待風(fēng)花雪月的同學(xué)不要報(bào)考這個(gè)專業(yè),繁重的學(xué)業(yè)壓力以及全面發(fā)展的要求對(duì)你來說將是個(gè)痛苦。但是,對(duì)那些有志于學(xué)到真本領(lǐng)、硬功夫的同學(xué)來說,這個(gè)專業(yè)真的是一個(gè)非常好的選擇。如此熱門的專業(yè)帶來的當(dāng)然是激烈甚至殘酷的競(jìng)爭(zhēng),像電子、計(jì)算機(jī)這些電類專業(yè)一樣,自動(dòng)化的報(bào)考難度也不小。自動(dòng)化專業(yè)的優(yōu)勢(shì)在就業(yè)時(shí)候體現(xiàn)得更為突出。首先,所有的行業(yè)都可以同自動(dòng)化掛鉤,轉(zhuǎn)行非常容易,“硬”可轉(zhuǎn)電子工程,“軟”可轉(zhuǎn)計(jì)算機(jī),也可轉(zhuǎn)通信,當(dāng)然待遇也是非常不錯(cuò)。

這個(gè)專業(yè)好像看起來學(xué)業(yè)也挺難的,所以如果選擇的話可就要做好心理準(zhǔn)備了哦。更多留學(xué)最新資訊,歡迎和我們聯(lián)系。

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