W tym wpisie na blogu przyjrzymy się, w jaki sposób elektronika jest wykorzystywana w codziennych technologiach, takich jak smartfony, komunikacja i Internet rzeczy.
Aplikacja, która dostarcza w czasie rzeczywistym i dość dokładne informacje o lokalizacji następnego autobusu na Twoim obecnym przystanku, jest bardzo przydatną funkcją dla każdego, kto korzysta z transportu publicznego w Seulu. Inni ludzie mogą nie zwracać na to większej uwagi, ale ja często zastanawiam się, ile technologii kryje się za takimi małymi udogodnieniami. Im więcej studiuję, tym bardziej zdaję sobie sprawę, jak złożona jest niewidzialna technologia, co uważam za bardzo interesujące.
Na tej podstawie przedstawię krótkie wprowadzenie do inżynierii elektronicznej. Inżynieria elektroniczna rewolucjonizuje nasze codzienne życie. Jak wspomniano powyżej, inżynieria elektroniczna jest stosowana w różnych dziedzinach, takich jak technologia komunikacyjna, która umożliwia nam wysyłanie i odbieranie ogromnych ilości danych za pośrednictwem smartfonów, technologia półprzewodnikowa, która przetwarza takie dane tak szybko jak komputery, systemy automatyzacji, które umożliwiają precyzyjne i złożone procesy bez ingerencji człowieka, oraz Internet rzeczy (IoT), który pozwala obiektom wokół nas zbierać niezbędne informacje i działać odpowiednio lub nas powiadamiać. Aby wdrożyć te technologie, uczymy się wszystkiego od podstaw na uniwersytecie.
Aby wdrożyć te technologie, uczymy się podstaw jeden po drugim na uniwersytecie. Najpierw rzućmy okiem na pola, które są obecnie stosowane w życiu codziennym i są powiązane z tym, czego się uczymy. Pole przetwarzania sygnałów, które odbiera różne sygnały z natury za pośrednictwem czujników, przetwarza je zgodnie z ich przeznaczeniem, a następnie odsyła je do nas jako sygnały, które możemy zrozumieć, opiera się w rzeczywistości na matematyce. Na przykład sygnały z natury nazywane są sygnałami analogowymi, które można postrzegać jako kombinację funkcji trygonometrycznych (sinus, cosinus itp.) o częstotliwościach.
Na przykład częstotliwość powszechnie używana w radiofonii odnosi się do tego, a światło pojawia się w różnych kolorach w zależności od długości fali, która jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości, więc jest również związana z częstotliwością. Podobnie wysokość dźwięku zmienia się w zależności od częstotliwości drgań, a ponieważ częstotliwość drgań jest odwrotnością częstotliwości, jest również związana z częstotliwością. Jak widać, większość sygnałów analogowych jest ściśle związana z częstotliwością. Dlatego określając, jaka wartość jest przy jakiej częstotliwości, możemy zidentyfikować sygnał, a poprzez konwersję na sygnał cyfrowy komputer może w końcu wykonać obliczenia. Przetworzony sygnał cyfrowy jest następnie konwertowany z powrotem na sygnał analogowy, dzięki czemu możemy go rozpoznać. Dlatego możemy kręcić filmy kamerą i oglądać je w telewizji. Wykorzystując tę właściwość, możliwe jest wzmocnienie wartości określonych częstotliwości i łatwe identyfikowanie rzeczy, których nie można odróżnić gołym okiem. Ponadto maszyny będą w stanie identyfikować obiekty, rozumieć ich ruchy i wykonywać różne zadania na podstawie tych informacji.
Metoda konwersji sygnału związana z tym nazywa się transformacją Fouriera, która jest nauczana na kursach matematyki inżynierskiej. Na tej podstawie dowiesz się o systemach, które konwertują i przetwarzają sygnały na kursach sygnałów i systemów, a następnie poznasz dokładniejsze i bardziej złożone przetwarzanie sygnałów na kursach przetwarzania sygnałów cyfrowych. Teoria obwodów i elektromagnetyka, które stanowią podstawę inżynierii elektronicznej, są również niezbędnymi przedmiotami do zrozumienia i rozwijania tych technologii.
Większość urządzeń elektronicznych ma obwody i chipy. Cyfrowe informacje są wymieniane między urządzeniami za pośrednictwem obwodów, a chipy odpowiadają za obliczanie i przetwarzanie tych informacji. Oczekuje się, że znaczenie obwodów elektronicznych w naszym codziennym życiu będzie nadal rosło w przyszłości. W przypadku samochodów autonomicznych, o których uczyliśmy się na zajęciach, czujniki dokładnie rozpoznają otaczające obiekty i warunki drogowe, a obwody elektroniczne w każdej części wykonują obliczenia, aby zapewnić podjęcie odpowiednich działań. Obwody te są połączone ze sobą za pośrednictwem Ethernetu (lokalnej sieci komputerowej), tworząc systematyczną sieć.
Aby móc korzystać z tak zaawansowanej technologii, najpierw uczymy się najbardziej podstawowej teorii obwodów. Uczymy się o zmianach prądu i napięcia w obwodach składających się z podstawowych elementów, takich jak źródła prądu i napięcia, rezystory, induktory, kondensatory i wzmacniacze. W późniejszych kursach poznasz złożone urządzenia, takie jak diody i bramki logiczne w obwodach elektronicznych i obwodach logicznych, a później spróbujesz zbudować proste obwody, które wykonują proste obliczenia i przetwarzanie.
Dziedzina komunikacji jest bardzo złożona, więc jeszcze nie poznałem jej bezpośrednio, ale generalnie opiera się na elektromagnetyce. Prawdopodobnie bardzo dobrze znasz termin „fale elektromagnetyczne”. W rzeczywistości komunikację można postrzegać jako realizowaną za pomocą fal elektromagnetycznych. Aby komunikować się dokładnie i bezpiecznie, konieczne jest zrozumienie właściwości pól elektrycznych i magnetycznych. Obecnie studiuję elektromagnetykę i w zależności od mojego wyboru, w przyszłości będę dogłębnie studiował teorię komunikacji. Wierzę, że dziedzina komunikacji odgrywa rolę mediatora w kształtowaniu naszej zaawansowanej nowoczesnej cywilizacji. Łatwo to zrozumieć, gdy weźmie się pod uwagę internet i komunikację mobilną, a także bieżące problemy, takie jak 5G i Internet rzeczy.
Jeśli rozejrzysz się dookoła, odkryjesz, że w codziennych przedmiotach, takich jak baterie, wyświetlacze, pojazdy elektryczne i czytniki kart, osadzonych jest znacznie więcej technologii elektronicznych, niż mogłoby się wydawać. Weźmy na przykład niedawno ogłoszony smartfon Galaxy S6 firmy Samsung Electronics. Posiada szybszą pamięć, ulepszony aparat, rozpoznawanie linii papilarnych, Samsung Pay i inne imponujące technologie elektroniczne, wszystko zamknięte w małym urządzeniu. Elektronika odgrywa ważną rolę w przekształcaniu rzeczy, które widzieliśmy i podziwialiśmy w filmach science fiction, w rzeczywistość. Właściwie wybrałem ten wydział, ponieważ miałem mgliste pojęcie, że chcę rozwijać różne technologie, aby uczynić życie wygodniejszym i poprawić jego jakość. Chociaż studiuję dopiero od około dwóch lat, czuję, że zbliżam się do mojego marzenia, a chociaż treść jest nieco skomplikowana i trudna, myślę, że jest to główny obszar studiów, który jest bardziej satysfakcjonujący niż cokolwiek innego.
Atrakcyjność inżynierii elektronicznej polega na tym, że nie ma jej końca. Wiele udogodnień, z których korzystamy w naszym codziennym życiu, jest w rzeczywistości wynikiem ogromnych badań i postępów technologicznych. Potencjał przyszłego rozwoju jest również nieograniczony. Różne technologie, które zrewolucjonizują naszą przyszłość, takie jak autonomiczne pojazdy, inteligentne domy, wirtualna rzeczywistość (VR) i rozszerzona rzeczywistość (AR), wszystkie mieszczą się w kategorii inżynierii elektronicznej. Czuję się bardzo szczęśliwy, że mogę studiować inżynierię elektroniczną i codziennie napotykać nowe wyzwania i możliwości uczenia się. To nie tylko zajęcie akademickie, ale także okazja do zmiany naszego życia i przyczynienia się do stworzenia lepszego świata.
