赛博红兔的科技博客

大家好，我是赛博红兔。上一期的《和大伙聊聊天》节目里，我们聊了我比较熟悉的电子信息工程专业，没想到视频的反响和底下的交流都非常得热烈，这个视频在b站也成了我频道第一个破万观看量的视频，花径不曾缘客扫，蓬门今始为君开，谢谢大伙的厚爱。不少人爱做足疗，因为它能活络气血、舒缓养颜。其实，我们的手掌上也有六条大的经络，从指尖直达五脏六腑。按摩手指的穴位同样有保健作用。所以，请大家动动手指，三连关注，就相当于去做了三次足疗！谢谢大家！虽然，我已经多次讲过了，我不是张雪峰，给不了专业志愿填报和未来考研考公、职业规划的建议。当然很多朋友还是忍不住在底下留言或者私信我，给他们提供一些针对性的专业方向选择和未来考研就业等等的建议。我知道你们忍不住会问这些，人生如梦，一樽还酹江月，在这个时间点上谁都会茫然。但我不喜欢随便给人建议，人生是一条复杂而独特的旅程，每个人都有自己的节奏与轨迹。我所能提供的，不过是我在自己旅程中的一些经历和感悟，拨开一些云雾让后来的朋友们能看清远方的一丝轮廓。有时，我更倾向于静静地倾听，像一片树叶，安静地感受风的低语。倾听别人的故事，就像是在一片浩瀚的星空下，细数那一颗颗闪烁的星辰，每一颗星辰都有它独特的光芒和轨迹。或许，在倾听的过程中，他们自己也能找到一些答案，那些隐藏在自己心灵深处的答案。这里可能还有不少家长、哥哥姐姐或者老师在看我的视频，给他们的孩子选报专业，这里我也要说一句，各位叔叔阿姨老师们，能不能也让你们的孩子或者学生多去了解了解一个专业到底学些什么，将来能做什么，比方说让他们自己也来看看我这两期的视频，看看他们自己喜不喜欢电子信息工程，有没有信心去学。他（她）已经18了，让他（她）也参与下自己人生的第一次重大决定。不要轻易去信任何所谓“权威”分析师给你孩子的“人生建议”，难道他每一条路都去走过吗？难道他未卜先知这个行业十几年甚至四年以后的变化吗？不要大包大揽地替孩子去做决定。尤其这个专业你的孩子要是没有兴趣没有能力，你为了他（她）所谓的前景替他（她）做决定，可能他（她）连毕业都毕不了，哪怕毕业了也就混个自由职业。我作为学过来的学生，身边血淋淋的事实太多了。不管怎样，这一期我结合自己的经历，再多给大伙聊聊选择电子信息工程专业之后会学到和玩到的那些课程和项目，各位看官对哪个方向感兴趣就跳哪个坑。您要是还拿不定主意的话，只能送您一行诗——结庐在人境，而无车马喧。问君何能尔？心远地自偏。此中有真意，欲辨已忘言。

上一期里我们也讲了这个专业大致分为三个方向：通信工程也就是信电，电子工程也叫电科，还有自动化控制。每个方向具体有哪些核心课程大伙可以回上一期去看一看，我会把链接放在下方说明栏里。在这里我在每个方向选了几个经典知识点，让大伙看看每个方向的学生到底都在捣鼓啥？我们先来看看这道物理题，大家不要紧张奥，我不是来讲高考题的，这个还是留给你们去做高考后遗症的噩梦吧。我是来讲大学题的。这个图上画的学控制的学生会叫它弹簧质量阻尼系统。大家都会受力分析吧?图上y代表的是质量块的向下运动的位移，它受到向上的弹簧拉力，向上的摩擦力（在这里和速度成正比），和向下的作用力F包括了重力和拉力。根据牛顿第二定律，物体受到的合力等于质量乘以加速度。这都是我们高中的物理知识。如果你选了自动化控制方向，我们就需要把等式两边写成关于时间的微分形式。速度就是位移对时间的微分，加速度就是速度对时间的微分，这样我们就能得到系统的动力方程。是吧，这里就要用到数学的微分了，好好学啊。通过研究这个动力方程，我们可以好多好多的信息。比如，这个等式经过一个叫拉普拉斯变换可以变成系统的输出相应，我们会知道每时每刻的物体的位移，和最终的位移。我们了解系统的固有性质，比如自然频率、阻尼特性，可以来分析系统的稳定性。当我们定义两个状态，第一个是位移，第二个是速度，我们还能得到系统的状态方程。我们可以把它整理成矩阵的形式，这里用到了线性代数的知识了，好好学啊。这样我们可以观察系统的输出和每个状态的变化，我们就可以来设计自己的控制器F了。控制就是通过对系统输出和预期的差异进行反馈调节，以实现系统的稳定和准确。是不是很奇妙？什么还没感觉啊？我们再来看一个控制的项目。这个项目是我在美国助教的时候给非线性控制课上的研究生出的一道期末仿真模拟的大作业。不用担心看不懂，我来把它讲简单些。我给他们看了这张图，是一个双关节的机械臂，也就是用两个电机来驱动。然后我告诉他们机械臂的动力方程是个什么样子的。第一个问题就让他们通过控制两个电机直接控制机械臂两根杆子的角度（theta1和theta2），但这两个角度不是我们最关心的，第二个问题是直接去控制机械臂末端让它沿着某个轨迹运行。就像这个样子。要是觉得太抽象了，可以来看看这个多关节机械臂的实际末端控制，这也是我博士阶段研究的项目之一。往后就是一路的控制理论，从PID控制到模糊控制，再到自适应控制、最优控制，最后到神经网络控制、强化学习控制，直到（马斯克）。

再来看看电科。高中我们学习的是直流电路的基础知识。包括串并联电路：学习如何计算总电阻。欧姆定律：了解电阻（R）、电压（V）和电流（I）之间的关系，对吧？如果你选了电子工程方向，电路知识变得更加复杂和深入。直流太简单了，你会学到交流电路中的每个元器件的阻抗计算，使用复数来表示阻抗。要用相量分析法分别计算电容和电感支路的电流，它们之间是有相位差的，差了180°。这里用到了复变函数的知识了，好好学啊。当然，电子工程是一个偏硬件的方向，大大小小的电路实验课是躲不开的，当然基础的实验课别的方向也要学。你会从学着怎么去读电阻的值，到认识电感、电容、面包板、LED、二极管、运算放大器等等等等的电子元件，还要会使用万用表、示波器、信号发生器等等的测量仪器。不光是实验，电科的同学还会用到各种电路模拟软件比如我当时教的美国学生用的是multisim，去仿真去观察去理解每一个元器件是怎么发挥作用的，结合到一起又能在现实生活中发挥怎样的强大功能。比如，喜欢动手做小发明的同学们就可能适合去做嵌入式系统。之前有个朋友在我生日的时候送我一套Arduino板子的入门套件。像这种小板子玩起来可有意思了，我仿佛回到了玩乐高积木的童年，短短的几十个小项目跟着下来，其实把所有基础电路原理都过了一遍，而且还顺带练习了c语言编程。再高阶一些就是数字电路和模拟电路。作为嵌入式系统当然要掌握一些硬件描述语言（HDL），比如我们当时用的Verilog，可以去模拟数字电路的波形图，通过波形图可以分析信号的变化和行为。比如说，二进制加法的过程，信号A、信号B、进位输入输出、信号和的变化。向高阶走就是集成电路设计、先进控制系统、射频与微波技术、人工智能芯片，直到（黄仁勋）。

最后来看看信电。如果你专攻射频或微波领域的话，就如化学专业同学熟记元素周期表一样，你们的”元素周期表“就是史密斯圆图。史密斯圆图是用来设计和分析高频电路的一种工具。可以将它想象成一张地图，帮助我们可视化传输线的阻抗变化情况。图上的每一点都表示一个复数阻抗（或导纳），并且相应地可以表示反射系数。史密斯圆图帮助我们进行阻抗匹配，确保传输线上没有反射，从而使功率传输最大化。不用担心啊，基本上，这个看起来非常可怕的东西，它并没有看起来那么可怕。奥，并没有那么可怕，奥，并没有那么可怕。。。当然，既然光也是一种电磁波，所以信电的同学们也会学习光的一些知识，比如说拉普拉斯和傅里叶变换，几何光学、波动光学还有光的通信等等。不光要学能够看到的，还要学可以听到的。比如，在我们的数字信号处理课上，就做过一些关于声音信号处理很有趣的小项目。下面的内容建议配合耳机享用。我们设计了一个窄带双陷波滤波器（narrow double notch filter），用来去除电话信号中的两个不需要的噪声频率，并且保持原始信号不变。你们听，这是原信号（播放）这个是去掉噪音后的信号（播放）。我们还把一个单声道的音源作为输入，通过两个滤波器进行处理，一个用于左耳，一个用于右耳。当处理后的音频作为立体声信号播放时，原始声音将听起来像是从特定的角度方向传来的。你们会听到一列火车在面前从左到右呼啸而过。（播放）我们课上的教授还是个弹唱高手，我们为此设计了一个高提升滤波器（high boost filter）来提高他的歌声中高频率部分。这是他原来的歌声（播放）这个是处理后的歌声（播放）。怎么样，唱得还不错把？其实信电还有很多有趣的实验，再向高阶走就是现代通信技术、光纤通信、信息论与编码等等，直到（雷军）。

讲了这么多这三大方向的课程大概是什么样子，我再来带你们逛逛我以前学校的电子信息工程专业的实验室。我们系有一个Motoman也就是安川电机赞助的机器人实验室，是挂在我导师名下的。它研究重点是视觉伺服、计量与校准、实时控制以及其他与工业机器人相关的课题。每个不同型号的机器人在这里都有各自的任务，有集体演奏《星球大战》的，有解迷宫的，有解魔方的，还有和人学跳舞的。下一个是应用传感器实验室。作为一个应用遥感研究中心，特别注重信号和图像处理、计算机视觉和模式识别算法的研究与开发。我们在这里看到的是使用可见光成像偏振仪相机拍摄的模拟停车场太阳升起降落的周期数据，记录了场景几何形状的变化。接下来到了我们的信号图像处理实验室。它研究的重点包括数字视频的超分辨率增强、医学图像处理、图像探测器不均匀性校正、大气湍流建模与减缓以及高光谱图像处理等等。这里我们看到的是为了帮助放射科医生肺部肿瘤的筛查，最先进的计算机辅助检测（系统，自动识别CT和胸部X光片中的肺结节。这个技术在ANODE CAD竞赛中展示了世界级的性能。最后来看看视觉实验室，它主要目标包括在信号处理、图像处理、计算机视觉、模式识别、人工神经网络和仿生物对象视觉识别领域开发用于实时应用的新算法和架构。我们现在看到的是一个新的大规模航拍激光雷达数据集，涵盖近5亿个点，横跨10平方公里的面积。涉及多种场景类型，包括城市、郊区、农村和商业区。整个数据集，分为测试和训练两部分，用来推动航拍雷达领域的深度学习研究。是的我们系还开设了关于计算机视觉的人工智能的课程。每个项目都很有意思，以后有机会我会放到机器学习的课程项目里讲，感兴趣的可以持续关注，也可以给我包月充电来加速这个项目，具体活动在我的动态置顶。

品了这么多电子信息工程专业领域的硬菜，不知道大伙感觉如何？最后，我们再来聊聊这个专业需要的软实力。我个人觉得有三个：数学、编程和英语。关于数学，我上一期最后也聊了，给很多朋友也留言了。数学是这个专业绕不开的高山，你能向上攀爬多高决定了你在本专业的业务能力。我们来看看我上一期和这期提到了多少数学课啊：高等数学微积分，至少我知道在浙大我们专业还不学弱小的高等数学，学的是数学分析。你要问数学分析是什么？呵呵，如果高等数学是星星，数学分析就是太阳。如果高等数学是胰岛素，数学分析就是高血糖。如果高等数学是喜羊羊，数学分析就是灰太狼。如果高等数学是文心一言，数学分析就是。。。还有线性代数、概率论与数理统计，复变函数等等。不少朋友都担心自己数学不太行，能不能学这个专业。电子信息工程专业如果你的数学基础不是很扎实比如（60分合格左右把吧），你还是可以做一个合格的工程师的，因为相比科学专业，应用层面的东西比较多但是，你做不了一个优秀的工程师。但是也不用着急，老僧已死成新塔，坏壁无由见旧题。你一旦从事这个专业，会用一生的时间不断去温故和学习数学的。第二个是编程，你知道我们专业这个编程实力强的选手都可以去抢计算机科学的工作。C/C++主要用于嵌入式系统编程和底层硬件开发，驱动程序、实时系统和图形处理。Java，常用于网络应用开发和Android应用开发。MATLAB，主要用于数值计算和仿真，在信号处理、通信系统和控制系统设计中被广泛应用。但是它因为收费，所以出了校园在公司里用得很少，都用Python来替代，像我在给你们展示以前Matlab做的项目现在不得不去用免费限时限功能的Matlab Online来跑，多少有些尴尬。Python里的各种库和模组像Numpy，Pandas，Matplotlib组合一起能够实现你几乎所有数学仿真问题。所以，从大学开始直接学Python完全跳过Matlab，是我的推荐。Verilog/VHDL，硬件描述语言，用于数字电路设计和FPGA开发。HFSS，一款专门用于高频电磁场仿真的工具，常用于设计和优化天线、滤波器和其他射频器件。虽然HFSS本身不是编程语言，但它包含了脚本和自动化功能（通常用Python或VBScript）来控制仿真和处理结果。另外，再提一句，大家注意到没，不少大学在培养尤其是偏硬件开发的工程师和现实工作有很大脱节？比如说在平时工作时设计芯片的很多软件和技能学校是不教的或者教学落后的。大家到了大学不要以为万事大吉了，等着老师喂饭了，这年头不少老师连自己的饭碗都快保不住了。咱还是要自己去多了解了解这个方向以后实际工作时需要用到什么软件什么技能，提前自学、参与科研或者工作的实习，参加一些岗前培训还是很有必要的。好我们说回来，剩下的编程语言就是我们的大Python了，免费开源社区资源强大，适用于数据分析、机器学习、科学计算、Web开发、自动化脚本、网络编程、游戏开发、金融分析、教育、物联网、嵌入式系统、图像处理和自然语言处理等广泛领域。Pyhton对于我们专业学什么方向都有用，学起来相较C++，java也是最轻松的。所以，请关注支持我赛博红兔频道，锁定B站油管最好的Python中文视频教程，哪里不懂点哪里，趁暑假好好地学起来吧，哈哈！再来说说英语，英语和编程语言一样就是一个工具。大家都生活学习在中文语境中，你想活在自己的舒适区，当然英语不是必须的。但是知识科技是全人类相互交流和学习的结果，文化背景的不同会产生截然不同的思维方式。遗憾的是英语还是当下全世界广泛交流的首选语言，不是中文。首先，大量的最新科研成果和技术文献都是用英语写的，学会英语能第一时间获取最新的信息。再者，编程语言和技术文档大多也是英文的，英语好可以更快理解和应用。我一天会收到不少因为单词拼错了导致Python编译失败的。最后，未来如果要参加国际会议、和外国专家交流或者去国外深造，好的英语水平绝对是你的加分项。

好了，今天我就聊这么多！希望这期视频能够帮助更多的朋友，祝大家都能进入自己心仪的大学和专业。喜欢听的给我投个币、点个赞，多多给我留言交流。那就下期再会啦！