या ब्लॉग पोस्टमध्ये, आपण इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगमध्ये समाविष्ट असलेली विविध क्षेत्रे आणि प्रमुख तंत्रज्ञान, तसेच आधुनिक उद्योग आणि आपल्या दैनंदिन जीवनावर त्याचा कसा परिणाम होतो, याबद्दल जाणून घेणार आहोत.

विद्युत अभियांत्रिकीची संकल्पना आणि विद्युत अभियांत्रिकी विभागाची रचना

ज्या लोकांना इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगची माहिती नसते, ते अनेकदा या क्षेत्राला इलेक्ट्रॉनिक्स इंजिनिअरिंग समजून गोंधळ करतात. इतकेच नाही, तर बऱ्याच लोकांचा असा विश्वास आहे की इलेक्ट्रॉनिक्स इंजिनिअरिंग ही इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगपेक्षा अधिक अत्याधुनिक शाखा आहे. ‘इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग’ हा शब्द ऐकल्यावर काही लोकांच्या मनात लगेच विजेच्या खांबांवर चढणे किंवा विजेच्या तारांसोबत काम करणे असे चित्र उभे राहते, परंतु हा या क्षेत्राबद्दलच्या सर्वात सामान्य गैरसमजांपैकी एक आहे. त्यामुळे, इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगशी संबंधित संशोधनाची ओळख करून देण्यासाठी, आपल्याला सर्वप्रथम एक शाखा म्हणून ‘इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग’ नेमके काय आहे, हे तपासणे आवश्यक आहे.
विद्युत अभियांत्रिकी आणि इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकी यांच्यात सामान्यतः त्या हाताळत असलेल्या ऊर्जेच्या प्रमाणावरून फरक केला जाऊ शकतो. विद्युत अभियांत्रिकीचा विकास प्रामुख्याने ऊर्जा निर्मिती, पारेषण आणि वितरण यांसारख्या मोठ्या प्रमाणातील ऊर्जेशी संबंधित क्षेत्रांभोवती झाला आहे, तर इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकीचा विकास प्रामुख्याने सेमीकंडक्टर, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स आणि माहिती प्रक्रिया यांसारख्या कमी प्रमाणात ऊर्जा वापरून सिग्नलवर प्रक्रिया करणाऱ्या क्षेत्रांभोवती झाला आहे. तथापि, आज या दोन क्षेत्रांमधील तंत्रज्ञान मोठ्या प्रमाणात एकत्र आले आहे, ज्यामुळे केवळ या फरकाच्या आधारावर सर्व संशोधन क्षेत्रांची स्पष्टपणे विभागणी करणे कठीण झाले आहे. दुसरा फरक या वस्तुस्थितीत आहे की विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये विद्युत प्रभाराचा उपयोग ऊर्जेचा स्रोत म्हणून केला जातो, तर इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकीमध्ये तो सिग्नल प्रसारित करण्याचे साधन म्हणून काम करतो.
परदेशातील अनेक विद्यापीठे इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग आणि कॉम्प्युटर सायन्स हे एकच महाविद्यालय किंवा विभाग म्हणून चालवतात आणि EECS (इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग आणि कॉम्प्युटर सायन्स) ही संज्ञा मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. दक्षिण कोरियामधील अनेक विद्यापीठे देखील इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग, इलेक्ट्रॉनिक इंजिनिअरिंग, कॉम्प्युटर सायन्स आणि सेमीकंडक्टर इंजिनिअरिंग यांसारख्या विषयांना विविध मार्गांनी एकत्रित करून किंवा जोडून शिक्षण आणि संशोधन करतात.
सोल नॅशनल युनिव्हर्सिटीमधील स्कूल ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगची स्थापना १९९२ मध्ये इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग, इलेक्ट्रॉनिक इंजिनिअरिंग आणि कंट्रोल अँड इन्स्ट्रुमेंटेशन इंजिनिअरिंग या विभागांच्या विलीनीकरणातून झाली. एकाच विभागात विविध विशेष शाखा आहेत आणि पदवीपूर्व अभ्यासक्रमादरम्यान, इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगचे विद्यार्थी म्हणून भक्कम पाया तयार करण्यासाठी विद्यार्थी सुरुवातीला सर्किट थिअरी, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक्स, लॉजिक डिझाइन आणि इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स यांसारखे पायाभूत अभ्यासक्रम पूर्ण करतात.
विद्युत अभियांत्रिकी विभागाच्या कार्यक्षेत्रांची ढोबळमानाने प्रणाली, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि संगणकशास्त्र यांमध्ये विभागणी करता येते. प्रणाली क्षेत्रात विद्युत ऊर्जा प्रणाली, रेडिओ लहरी आणि माहिती व संचार, तसेच नियंत्रण, उपकरणे आणि स्वचालन यांचा समावेश होतो. इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रात सेमीकंडक्टर उपकरणे, एकात्मिक मंडळे आणि इलेक्ट्रॉनिक भौतिकशास्त्र यांचा समावेश होतो, तर संगणक क्षेत्रात संगणक प्रणाली, सेमीकंडक्टर डिझाइन, एम्बेडेड प्रणाली आणि कृत्रिम बुद्धिमत्ता हार्डवेअर यांसारख्या विविध तंत्रज्ञानावरील संशोधनाचा समावेश होतो. येथून पुढे, आपण या प्रत्येक क्षेत्राचे प्रतिनिधित्व करणाऱ्या तंत्रज्ञान आणि संबंधित उद्योगांचा अभ्यास करणार आहोत.

मोबाईल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान कसे विकसित झाले आहे?

प्रणाली क्षेत्रात, आपण मोबाईल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाचा अभ्यास करू शकतो, जे रेडिओ लहरी आणि माहिती व संप्रेषण दर्शवते. आज, मोबाईल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान हे केवळ स्मार्टफोनच नव्हे, तर इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT), स्वायत्त वाहने आणि स्मार्ट फॅक्टरी यांसारख्या विविध उद्योगांचा पाया आहे. स्मार्टफोनच्या व्यापक वापरामुळे, लोक आता कधीही, कुठेही इंटरनेट वापरू शकतात आणि माहितीची देवाणघेवाण करू शकतात. या परिवर्तनाने केवळ दूरसंचार उद्योगातच नव्हे, तर संपूर्ण समाजाच्या जीवनशैलीतही लक्षणीय बदल घडवला आहे. मोबाईल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे व्हिडिओ कॉल, मोबाईल पेमेंट, रिअल-टाइम स्ट्रीमिंग आणि रिमोट कॉन्फरन्सिंग यांसारख्या सेवादेखील दैनंदिन जीवनाचा भाग बनल्या आहेत.
बिनतारी संप्रेषणाचा उगम १९व्या शतकाच्या उत्तरार्धात इटालियन शास्त्रज्ञ मार्कोनी यांनी केलेल्या बिनतारी तारयंत्रणेच्या प्रयोगांमध्ये आहे. त्यानंतर जरी विविध बिनतारी संप्रेषण तंत्रज्ञान विकसित झाले असले तरी, सुरुवातीची उपकरणे अत्यंत अवजड होती, ज्यामुळे गतिशीलतेवर गंभीर मर्यादा येत होत्या.
मोबाईल फोनला इंग्रजीमध्ये 'सेल्युलर फोन' म्हटले जाण्याचे कारण असे की, ते सेल्युलर प्रणालीचा वापर करतात, ज्यामध्ये एका मोठ्या क्षेत्राला लहान 'सेल'मध्ये विभागले जाते आणि एकाच फ्रिक्वेन्सीचा वारंवार वापर केला जातो. हे तंत्रज्ञान एक क्रांतिकारक पद्धत होती, ज्यामुळे मर्यादित फ्रिक्वेन्सी संसाधने असूनही अनेक वापरकर्त्यांना एकाच वेळी संवाद साधणे शक्य झाले. जरी ही संकल्पना १९४० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात मांडली गेली असली तरी, त्यावेळी पुरेशी लहान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे तयार करण्यासाठी आवश्यक तंत्रज्ञानाचा अभाव होता, त्यामुळे त्याचे व्यापारीकरण होण्यास बराच वेळ लागला.
नंतर, ट्रान्झिस्टरच्या शोधाने आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या (ICs) विकासामुळे, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचा आकार लक्षणीयरीत्या कमी झाला आणि अखेरीस मोबाईल फोनचा मोठ्या प्रमाणावर स्वीकार होऊ शकला. मोबाईल कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान पिढ्यानपिढ्या विकसित झाले आहे, ज्याची सुरुवात पहिल्या पिढीच्या (1G) ॲनालॉग मोबाईल कम्युनिकेशनपासून झाली, त्यानंतर 2G, 3G आणि 4G LTE आले, आणि आता जगभरातील अनेक देशांमध्ये 5G व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहे. याव्यतिरिक्त, काही देशांमध्ये 5G-ॲडव्हान्स्ड आणि पुढील पिढीच्या 6G तंत्रज्ञानासाठी संशोधन आणि मानकीकरणाचे प्रयत्न सक्रियपणे सुरू आहेत.

विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये सेमीकंडक्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्स मध्यवर्ती का आहेत?

इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रात सेमीकंडक्टर उपकरणे आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्स अपरिहार्य आहेत. शिवाय, संगणकशास्त्राच्या क्षेत्रात येणारे व्हीएलएसआय (व्हेरी लार्ज स्केल इंटिग्रेशन) हे तंत्रज्ञानदेखील या क्षेत्राशी जवळून संबंधित आहे. आपण पूर्वी मोबाईल कम्युनिकेशनचा इतिहास पाहिला असता, आपल्या लक्षात आले की ट्रान्झिस्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या शोधाने मोबाईल फोन्सचे लघुकरण आणि व्यापक व्यापारीकरण शक्य झाले. अशाप्रकारे, सेमीकंडक्टर उपकरण आणि इंटिग्रेटेड सर्किट तंत्रज्ञान हे असे मूळ तंत्रज्ञान मानले जाऊ शकते, ज्यामुळे आज आपण वापरत असलेल्या जवळजवळ सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे लघुकरण आणि उच्च कार्यक्षमता शक्य झाली आहे.
इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाच्या सुरुवातीच्या काळात, इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह नियंत्रित करण्यासाठी व्हॅक्यूम ट्यूब्स हे मुख्य घटक म्हणून वापरले जात होते. त्या काळात व्हॅक्यूम ट्यूब्स हे एक क्रांतिकारक तंत्रज्ञान असले तरी, ते खूप मोठे असणे, जास्त वीज वापरणे आणि प्रचंड उष्णता निर्माण करणे हे त्यांचे तोटे होते. या मर्यादांमुळे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचा आकार लहान करणे आणि त्यांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करणे अवघड झाले.
१९४७ मध्ये, अमेरिकेतील बेल लॅब्समध्ये झालेल्या ट्रान्झिस्टरच्या शोधाने इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात एक नवीन वळण आणले. त्यानंतर, सेमीकंडक्टर उत्पादन तंत्रज्ञान प्रगत होत गेल्याने, एकाच सेमीकंडक्टर चिपवर असंख्य ट्रान्झिस्टर एकत्रित करणारे इंटिग्रेटेड सर्किट्स (ICs) उदयास आले आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा होऊ लागली. सेमीकंडक्टरची इंटिग्रेशन घनता सातत्याने वाढत गेल्याने, त्यांनी एकाच वेळी उच्च कार्यक्षमता आणि कमी वीज वापर साध्य केला आहे.
आज, सेमीकंडक्टर उद्योगाची ढोबळमानाने मेमरी सेमीकंडक्टर आणि सिस्टम सेमीकंडक्टर अशी विभागणी केली जाते. मेमरी सेमीकंडक्टर क्षेत्रात सॅमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स आणि एसके हायनिक्स यांची जागतिक दर्जाची स्पर्धात्मकता आहे, तर सिस्टम सेमीकंडक्टर क्षेत्रात एनव्हिडिया, इंटेल, एएमडी, क्वालकॉम आणि टीएसएमसी यांसारख्या विविध जागतिक कंपन्यांमध्ये तीव्र स्पर्धा आहे. याशिवाय, सिस्टम-ऑन-चिप (SoC) तंत्रज्ञान—जे सीपीयू, जीपीयू, एनपीयू आणि मेमरी यांसारखी अनेक कार्ये एकाच चिपवर एकत्रित करते—स्मार्टफोन, ऑटोमोबाईल आणि आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स सेमीकंडक्टरमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात असल्यामुळे सेमीकंडक्टर उद्योग वेगाने विकसित होत आहे.

क्लाउड कॉम्प्युटिंग आणि संगणक उद्योगातील प्रगती

संगणक उद्योगात, क्लाउड कंप्युटिंग हे सर्वात प्रातिनिधिक तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणून ओळखले जाते. संगणक आपल्या दैनंदिन जीवनाचा अविभाज्य भाग बनले आहेत आणि केवळ वैयक्तिक संगणकच नव्हे, तर स्मार्टफोन, टॅब्लेट आणि स्मार्टवॉच यांसारखी विविध उपकरणेही आता इंटरनेटद्वारे एकमेकांशी जोडली गेली आहेत.
पूर्वी, बहुतेक डेटा थेट वैयक्तिक संगणकावर साठवणे आणि त्याच मशीनवर प्रोग्राम्स चालवणे ही एक सामान्य पद्धत होती. तथापि, क्लाउड कंप्युटिंगच्या प्रगतीमुळे, वापरकर्ते आता इंटरनेटद्वारे त्यांना आवश्यक तेवढी स्टोरेज जागा आणि संगणकीय संसाधने वापरू शकतात. हे मॉडेल अशा रचनेवर आधारित आहे, जिथे सर्व्हर ऑपरेशन्समध्ये विशेषज्ञ असलेल्या कंपन्या मोठ्या प्रमाणातील संगणकीय संसाधनांचे कार्यक्षमतेने व्यवस्थापन करतात, तर वापरकर्ते केवळ गरजेनुसार सेवांचा वापर करतात.
क्लाउड कंप्युटिंगचा सर्वात मोठा फायदा म्हणजे संगणकीय संसाधनांचा कार्यक्षम वापर. व्यक्ती स्वतः उच्च-कार्यक्षमतेचे संगणक खरेदी न करता, क्लाउड सेवांद्वारे मोठ्या प्रमाणावरील डेटा विश्लेषण, कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रशिक्षण आणि व्हिडिओ संपादन यांसारखी उच्च कार्यक्षमतेची आवश्यकता असलेली कामे करू शकतात. शिवाय, डेटा अनेक सर्व्हरवर वितरित आणि संग्रहित असल्यामुळे, व्यवस्थापन आणि बॅकअपच्या बाबतीत याचे महत्त्वपूर्ण फायदे मिळतात.
अलीकडे, क्लाउड कंप्युटिंग केवळ स्मार्टफोन, टॅब्लेट आणि लॅपटॉपसारख्या अत्यंत गतिशील उपकरणांमध्येच नव्हे, तर कृत्रिम बुद्धिमत्ता सेवांमध्येही एकत्रित केल्यामुळे त्याच्या वापराची व्याप्ती आणखी वाढली आहे. जनरेटिव्ह एआय सेवा, ऑनलाइन सहयोग प्लॅटफॉर्म आणि स्ट्रीमिंग सेवा देखील मोठ्या प्रमाणावर क्लाउड कंप्युटिंग तंत्रज्ञानाचा वापर करून चालवल्या जातात आणि भविष्यात विविध उद्योगांसाठी एक मुख्य पाया म्हणून क्लाउड तंत्रज्ञान स्वतःला स्थापित करत राहील अशी अपेक्षा आहे.

भविष्यात विद्युत अभियांत्रिकीचा विकास कोणत्या दिशेने होईल?

आतापर्यंत आपण विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये समाविष्ट असलेल्या विविध क्षेत्रांचा, तसेच त्यांतील प्रातिनिधिक तंत्रज्ञान आणि संबंधित उद्योगांचा अभ्यास केला आहे. वरवर पाहता, विद्युत ऊर्जा प्रणाली, मोबाईल कम्युनिकेशन, सेमीकंडक्टर आणि संगणक तंत्रज्ञान ही स्वतंत्र क्षेत्रे वाटू शकतात. तथापि, प्रत्यक्षात ही क्षेत्रे एकमेकांशी घनिष्ठपणे जोडलेली आहेत आणि कोणत्याही एका क्षेत्रातील प्रगती ही इतर क्षेत्रांतील प्रगतीसाठी एक महत्त्वपूर्ण पाया ठरते.
उदाहरणार्थ, मोबाईल कम्युनिकेशनच्या प्रगतीसाठी उच्च-कार्यक्षमता सेमीकंडक्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट तंत्रज्ञान अत्यावश्यक आहे, आणि जेव्हा उच्च-कार्यक्षमता सर्व्हर, ऊर्जा प्रणाली आणि अति-उच्च-गती कम्युनिकेशन नेटवर्क एकाच वेळी विकसित होतात, तेव्हाच क्लाउड कंप्युटिंग स्थिरपणे कार्य करू शकते. याव्यतिरिक्त, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, स्वायत्त वाहनचालन, स्मार्ट फॅक्टरी आणि पुढच्या पिढीतील कम्युनिकेशन यांसारखे भविष्यकालीन उद्योगदेखील इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगच्या विविध क्षेत्रांमधील सहकार्यातून प्रगती करत आहेत.
भविष्यात, विद्युत अभियांत्रिकी हे ऊर्जा, सेमीकंडक्टर, माहिती आणि संचार, आणि संगणक तंत्रज्ञानाच्या संगमाद्वारे नवीन उद्योग आणि तांत्रिक नवोपक्रमांना चालना देत राहील, आणि एक प्रमुख शाखा म्हणून विकसित होईल, जिचा आपल्या दैनंदिन जीवनावर आणि संपूर्ण समाजावर आणखी मोठा प्रभाव पडेल.