我那再简单不过的自我介绍


Hello,大家好,我叫吴庭辉,目前是圣路易斯华盛顿大学电气工程和工程管理双硕士在读,今天我将介绍EE和EM这两个专业的具体情况。


有关EE的长篇大论


Part 1


控制&通信


EE的全称是Electrical Engineering,电气工程,也有人说是电子信息工程,这个专业覆盖面非常广,它主要分成四个方向,分别是Control(控制),Communication(通信)Circuit(电路)和Device(器件)。



首先是控制这个专业,它主要和数学有关,最重要的就是建立数学模型,分析数学模型,比较常用的工具包括线性代数,微积分和matlab编程这些必备的技能。在学控制的过程中,大家会考虑的一个内容包括,比如,在系统中是否要引入一个零点,或者引入一个极点,我们会看这个系统的可控性,鲁棒性,是否可观测以及它是否要增加一个设计,控制的维度,或者说增加一个可观测维度等等。


现在和控制相关的比较火的领域,包括无人驾驶汽车的控制系统的设计,大江公司的四轴飞行器的整个控制系统的设计也涉及到控制领域。一个四轴飞行器在空中飞着,如果一阵大风吹过来它就掉到地上了,这肯定是不行的。防止它掉在地上,保持它的飞行稳定性,就是控制专业要学的内容。还有一个比较经典的案例,波士顿动力在Youtube上放出来的一个视频,他们的机器人可以做后空翻,非常炫酷,还有令我印象深刻的是他们设计了一个可以倒着走下楼梯的机器人,非常厉害,速度非常快,这些机器人的控制系统的设计其实离不开控制的基础的学习。



之前我和我一些学控制的同学聊波音737max的飞机故障,聊控制系统上到底出了怎样的设计缺陷。当学会整个控制系统之后,再反观这个波音737max事故,看他们的宣传和报道,可以更清楚地理解这个控制系统上面到底出了什么样的设计缺陷,这也是学这个专业的好处吧。


接下来讲第二个方向通信,通信主要要用到大量数学部分的知识,也要涉及一些物理学知识,这是一个非常看重软硬件结合的一个领域。先说一下通信软件,这个部分主要集中在信号处理,数字信号处理,模拟信号处理,滤波降噪,以及图像音频信号的处理都算这部分。它的目的就是让整个信噪比降低,并且让信号的传输效率更高。



软件方面大家比较好理解,打电话的时候其实就是通信领域的一个应用。硬件就更难理解一点,因为在应用部分,主要的基础学科是电磁学,中间涉及大量的麦克斯韦方程组,就是两组方程组,一组是关于散度的,一组是关于旋度的。学会了麦克斯韦方程组大概就能了解一些关于天线的设计,包括雷达的设计,这一方面也是通讯中很重要的一部分。通讯领域对于天线的设计是非常看重的,比如iphone4和iphone5的手机,如果大家开盖,就可以看到手机的最上部分和最下部分有两条东西,那两条东西就是天线。



除了天线的设计,通信的硬件部分还包括现在比较火的光通信系统,要学的东西包括光通信,导波光学等。举个比较生活化,看得见,摸得着的例子,光纤。现在人工智能,大数据发展的非常快,数据传输已经不再是几兆或者几G,更大的会考虑几个T的数据的传输,这海量的数据传输需要更大的一个传输宽带以保证传输的速度。所以有线通信,光纤通信的发展就会从1.55微米的波段发展到2微米的波段,这样一个质的飞跃是需要大量的研究人员去做研究的。



关于无线通信方面,我们比较熟知的5G和LTE技术也是通信在无线方面的一个很重要的应用。通讯非常注重软件和硬件两方面结合,如果两方面都能做到优化,最后呈现出来的效果会非常好。以上是通信方面的介绍。


Part 2


电路&器件


关于电路方面的知识,电路涉及的东西大家比较熟悉,像电阻,电容,电感,二极管等。电路的设计主要分成模拟电路和数字电路两个方面,以及包括模数转换,两种电路在设计上的思考内容和方向都不太一样。中间也会涉及到一些比较复杂的仿真软件,比如Cadence,或简单一点的Multisim。如果大家只知道如何去仿真一个电路是远远不够的,还需要对各类元器件的性能,在不同工作频率下面的特点,包括I-V特性,曲线都要有非常充分的预判,如果学得好的话,给你一个大概电路,你就能分析出来某个模块具体有哪些效果,具体是做什么用的。像平时我们非常熟悉的,芯片设计IC design,就是电路在数字电路方面的一个很具体的应用。


然后说器件,这是我非常喜欢的一个领域。器件这方面主要说的是电路的底层的设计,它会涉及到很完全的物理学的知识,基本上学器件就必须要涉及像量子力学非常基本的知识储备,还需要懂得各类测试用的实验仪器以及一些比较高级的仿真程序。


举一个非常具体的例子,二极管,其实就是一个PN结,一般会使用硅作为半导体材料,然后进行参杂参,参电子或者参空穴。如果我们在这样一个PN结中间加一层本征层和一层清参杂的P层,就做成了雪崩光电二极管,它虽然也是二级管,但是它能测量一些光信号。如果我们测量的光波比较长,就不仅限于要用硅半导体材料,可以把硅换成铟镓砷作为半导体材料,它的效果就会比硅好很多。这是一个很专业的器件设计的流程,相当于在一些很基础的器件,比如在MOSFET或二极管基础上,去考虑换一些材料,或者换一些不同的层的厚度,以及改变它的参杂的浓度,以此来达到不同的效果来进行一个器件的设计。现在比较火的量子级联激光器,高速探测器等器件的设计都属于器件设计的领域。除了器件设计,器件方向下还包括像微纳加工这样的领域。


微纳加工,就是在微米级别以及纳米级别对一些小的东西进行加工。在台湾有一家非常知名的芯片代工企业——台积电,全球最好的芯片代工企业,他们做的就是微纳加工的领域,在一整块硅的金源上面加各种各样的层,进行石刻,然后桥接上面微小的一个电路的设计和工作,相当于一个工艺的流程。





在我理解中EE就是控制,通信,电路,器件这四个领域。在学某一些领域的时候偶尔会涉及到其他的领域,这些领域彼此之间并没有一个很明确的界限,相互之间是有交流和沟通的。比如,学通信的时候肯定要学优化,但是优化又是控制非常必备的一门课。如果学通信的话,你在做硬件,就很有可能会涉及到器件相关的知识。


如果有本科生想去学EE方向,我非常建议四个方向都去了解一下,都去有所接触,这些背景知识了解了都有很大的好处,对整体学EE会有一个更明确的方向。


化学主要学的微观的一些知识,这些对学量子力学非常有利,所以我选了这么一门课。在我看来,物理,化学,工程以及数学这几个专业都是不分家的,彼此之间都是相通的,所以多学一点也没有坏处。


工程管理依旧有很多话要讲


工管现状


工程管理一般只设在硕士,招收的所有的学生基本上都是有工程背景的,也就是本科学工科的,它主要是用管理学的知识来管理一个工程项目。


这个专业的诞生主要是因为现在很多工程项目越来越涉及到一些交叉学科交叉领域,复杂度不断上升,参与的项目的人数也在不断上升,导致整个大的项目的管理难度不断上升。举个例子,手机,单造手机需要设计芯片,镜头,算法,背后的控制内容等,是一个非常复杂,非常大的项目。在这么一个项目的管理上面难度非常高,也就需要有工程背景的人来处理这样的管理问题才会更好。


现在世界五百强公司的那些现任CEO们,基本上超过80%的本科学历都是工程学位。所以,一个工程背景让CEO们更好地管理公司内部的问题,这也是工程管理专业诞生背后的一个逻辑和原因。



工程管理,其实还是要用管理学的知识来管理工程的项目。所以今年管理学的课程都是必修课,包括财务与会计,企业战略,优化与决策,项目规划,谈判,市场,人力资源方面的组织行为学。同时也需要接触一些最新的科技应用,比如3D打印,5G技术,无人驾驶,区块链,AI,量子计算机,人造器官。这些科技具体的情况以及应用是我们要学的,但是具体是怎么实现的等细节问题在Master是不会做深入探讨的。基本上会探讨一些比较浅的东西,区块链可能会讨论,供应链有可能会涉及到,但更深层次的,量子计算是怎么实现的,具体的技术细节不会涉及,因为主要学的东西还是管理学方向的知识。


专业特色


这个专业最有特色的地方在于,如果你学EE,你身边围绕的一群人都是学EE的,大家讲的都是共同的语言。但是如果你学的是工程管理,你会发现身边的同学是来自于各个领域的,可能是建筑工程,电气工程,计算机,机械的等等,你会和不同工程背景的人一同去探讨一个工程问题,一起去合作项目。这是一个非常不一样的体验,你会看到别人在学什么,以及能通过别人所学的知识来给自己带来一些更多的新的想法和创意。


我之所以同时又修了工程管理,是因为我觉得在学习工程的过程中,我发现自己对管理学的知识也同样感兴趣,未来可能会有技术性的创业的想法。所以我觉得在学习工程管理的过程中,当我真正在一个市场下面去看那些科技是怎么在市场上运作的,是怎么变现,以及怎么真正实现它的价值的,这么一个学习的过程是支持我继续学这个专业的动力。


你们期待已久的宝贵建议


下面是关于申请时间上的建议。我是在大三的下半学期刚开始的时候决定要申请美国的学校,但那个时候已经非常非常紧张了。正常情况下,在大四的12月到1月期间是所有学校申请的deadline,对我来说只有不足一年的时间去准备,所以非常紧张。我建议大家可以提前一年半到两年的时间开始准备,时间会更充裕一些。


美国留学申请和高考其实是不一样的,高考非常考验临场发挥,但是申请美国学校更多地考虑平时的积累,包括英语水平的积累,平时的社团活动,实验室的经历,这些积累都非常重要。


在正式的申请过程中,文书占了很大的比重。GRE考试,托福考试就一个分数而已,但是要写出一个精彩的文书是离不开平日里丰富的经历。所以如果你有一个想出国的决定,那么你可以早早的开始准备起来,规划一下生活,让自己的生活过得更充实,更丰满一点,可以做各种各样的事情。如果有机会的话,可以去学校老师实验室里做实验,或者参与一些志愿者活动。


当到了美国正式的学习的过程中,这些软实力也非常有用。平时时不时地去找老师,和老师面谈,找同学聊天,以及大家一起做项目,做活动,做各种各样的project的时候,大家彼此的交流都离不开平日里软实力的积累。包括领导力,语言的组织能力,对一个项目是否能快速的形成一个合理有效的方案,并且对于这样一个方案进行执行,这些能力都是非常重要的。


我认为我在华大的生活是比较充实,但是也挺紧迫的。正常情况下EE读两年,EM一年半,但是按照我现在的规划,我两个专业是能够在两年内完全结束的,所以我的工作量是别人的1.5倍到2倍,所以生活会比较紧迫,时间会非常的紧张,平时要做很多很多的事情,晚上也经常熬夜。


无论在中国的学校读书,还是在美国学校读书,相似度都挺高的。因为上课,写作业,考试,以及经常性的写报告,做实验,小组project和presentation加起来就基本等于学生的全部。所以日常还是比较循规蹈矩的,按照上课,写作业的节奏去走,正常情况下应该是没有问题的。


管理学的project比较多,国际学生也比较多,在小组project中,就我而言,我和美国人,印度人,哥伦比亚,韩国人都合作过。正常情况下,如果你运气好的话,不会碰到太坑的人,大家合作还是比较愉快的,会聊一些自己国家的文化,社会习俗等。我们在合作过程中其实只要划清楚大家的任务界限,搞清楚每个人要做的任务,分享自己的想法,最后的合作一般都是挺愉快的。两个硕士在两年内学完压力确实非常大,有时候一学期要选六门课甚至七门课,六门课已经很绝望了,七门课是地狱难度了,所以大家慎行。读两个专业很重要的一点就是你要对两个专业都热爱,如果你只爱一个专业的话,很有可能就会偏科,这个对于GPA是非常不利的,所以我不推荐这样,如果真心对两个专业都喜欢,两个专业才都能学好。


我身边也有一些读双硕士的人,大家都有一颗强大的心脏,对于抗压能力非常的强,就算作业非常多,压力非常大,但是依然能够很开心,很乐观的去完成每一项任务。并且我觉得读双硕士的一般都是效率非常高的人


我建议大家能养成一个习惯,玩归玩,认真做事情的时候就认真做事,把两件事情分清楚。在专注做一件事情的时候,那时候的效率其实是达到一个非常非常高的状态,能非常高效的完成一件事情。如果你有这么一个机制的话,对你的学习会非常有帮助。


关于选课数量,我个人推荐一学期三到四门课,属于比较标准的状态。如果希望多加一点课,可能会加到五门课,六门课还是少干,七门课就坚决不要干,因为确实非常恐怖。听说之前确实有一个学生选了七门课,去找导师聊天,她导师就说Why do you do this to yourself?


在选课方面建议大家量力而行,并且在学期中间有退课的机会,只要不到学期末,中间都可以退课。在学习初退课是没有任何记录的,如果在学期中途退课,会留下中途退课的记录,但是这个记录最后是不计入成绩单的,所以如果你学习学到一半的时候发现自己选择的课有点多,压力非常大,你完全可以去退掉一门课。



关于我的申请经历,当时是大三的第二学期,我当时只考了托福,90分都不到。然后去找留学中介问能申请到什么样的学校,大部分的留学中介都跟我说前30没戏,就30到50的,有的直接跟我说50到100的。当我找到姚学长的时候,他告诉我这个成绩前30是可以的,当时其实我听了蛮吃惊的。


在我看来,一个好的留学中介要尽力的帮学生申请到更好的学校。就这点而言,我非常感激姚学长,在我成绩并不是非常好的状态下也在支持着我,去帮助我去申请更好的学校,所以现在能在华大,能在全美前30的学校,我感觉是一件非常幸运的事情,也非常感谢姚学长以及符号留学的帮助。