自動(dòng)化專業(yè)解讀——自動(dòng)化學(xué)習(xí)、研究和就業(yè)方向

現(xiàn)代生活最鮮明的標(biāo)簽，莫過于無處不在的“自動(dòng)”。電燈可以自動(dòng)開關(guān)，電梯可以自動(dòng)啟停，房門被強(qiáng)制進(jìn)入會(huì)自動(dòng)報(bào)警，地鐵無人駕駛也可以自動(dòng)運(yùn)行……如果要總結(jié)它們的共同點(diǎn)，那就是會(huì)檢查、會(huì)判斷、會(huì)執(zhí)行。人們總是希望，一臺機(jī)器能以信號檢測為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動(dòng)部件為四肢，不需要人類辛苦調(diào)節(jié)引導(dǎo)，就能有目標(biāo)、有秩序地工作，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)“檢測-判斷-執(zhí)行”的過程，賦予它們自動(dòng)能力的學(xué)問，就是自動(dòng)化。

自動(dòng)化具備信息科學(xué)的前沿理論和工程實(shí)踐的大視野，是二戰(zhàn)后至今發(fā)展較好的新興學(xué)科，也是信息學(xué)院的熱門專業(yè)。同學(xué)們?nèi)绻信d趣報(bào)考，要做好辛苦學(xué)習(xí)和實(shí)踐的準(zhǔn)備，也可以期待著這個(gè)正在發(fā)展中的學(xué)科為你帶來改變世界的成就感。

學(xué)好自動(dòng)化：多學(xué)多做通實(shí)務(wù)

自動(dòng)化基礎(chǔ)課重、專業(yè)課多，是著名的“通吃”專業(yè)，而自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)見效快，人才適應(yīng)性好，也是在以“精”聞名的理工專業(yè)里較為不同的。

大一的基礎(chǔ)課整個(gè)信息學(xué)院都大同小異由許多基礎(chǔ)課組成，比如數(shù)學(xué)和物理。我認(rèn)為，掌握數(shù)學(xué)的語言和計(jì)算機(jī)的語言，是成為高級理工人才的真正基礎(chǔ)。建議大家在大一階段學(xué)好兩門課：一是《微積分》的理論部分，不要像我一樣被解題技巧淹沒，到大三學(xué)信號變換時(shí)才豁然開朗——“原來微積分是有意義的!”二是編程的能力。在編程已經(jīng)成為基本技能的時(shí)代，它的啟蒙教育卻因?yàn)椤叭巳硕家獙W(xué)”而不被教育者重視，對培養(yǎng)編程思想、習(xí)慣、紀(jì)律的貢獻(xiàn)實(shí)在不多，不得不說是教學(xué)雙方的遺憾。強(qiáng)烈建議學(xué)弟學(xué)妹們用高考的勁頭吃透教材，不怕失敗、不怕死機(jī)地獨(dú)立做完編程作業(yè)。當(dāng)然了，大一最重要的還是認(rèn)識科學(xué)的魅力，除此外，同學(xué)們一定不要錯(cuò)過文獻(xiàn)檢索課和物理實(shí)驗(yàn)。

在大二時(shí)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課是對專業(yè)興趣的第一次大考驗(yàn)，精華就是“模電”“數(shù)電”“信號”這三塊磚。我就讀時(shí)恰逢《模擬電子電路》(模電)閻石教授在清華園的最后一年執(zhí)教，也聽《信號與系統(tǒng)》的老師講過“我老師的老師跟馮·諾依曼有八卦”，那種觸碰到科學(xué)黃金時(shí)代界碑的感受令人難忘。但要說最深刻的影響，還是《數(shù)字電子電路》(數(shù)電)及實(shí)驗(yàn)。至今記得第一次拿到74LS00(最簡單的集成電路元件“與非門”)，對著示意圖辨認(rèn)引腳;第一次動(dòng)手焊電路板，有不少同學(xué)留下了第一處“因公燙傷”;在實(shí)驗(yàn)課上，做出一個(gè)顯示距離、靠近就報(bào)警的“超聲波倒車提示儀”時(shí)，那種眼看知識化為實(shí)體的美妙的成就感油然而生。如果你享受這辛苦而有趣的“電子民工”生活，那你就愛上這一行了。

大三、大四的課程里逐漸增加了專業(yè)課，除了要謹(jǐn)防《控制理論》課考試太狠之外，大可根據(jù)專業(yè)偏好選擇和學(xué)習(xí)(一定要點(diǎn)評的話，《運(yùn)籌學(xué)》頗有趣味，《數(shù)值分析》是我在實(shí)習(xí)和工作過程中感到最需要“撿書回來看”的)，這里為已經(jīng)決定繼續(xù)深造同學(xué)們特別推薦《模式識別》，簡單說就是“把人認(rèn)識世界的方法教給計(jì)算機(jī)”。例如，知道了10位男女同學(xué)的身高體重?cái)?shù)據(jù)，怎樣總結(jié)出男女身高體重的差別?怎樣根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)去判斷一個(gè)未知性別的身高體重組合屬于男生還是女生?又怎樣在不斷的“判斷、驗(yàn)證、總結(jié)”中優(yōu)化判斷規(guī)則，使它越來越準(zhǔn)確?這是機(jī)器人等人工智能技術(shù)的理論基礎(chǔ)，也是對人類智慧的科學(xué)提煉，要想學(xué)深自動(dòng)化，這門課一定要好好領(lǐng)會(huì)。

自動(dòng)化相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)很多，比如我們學(xué)校的“挑戰(zhàn)杯”堪稱自動(dòng)控制的“全民健身”：命題十分簡潔比如我參加的一次是“坦克打臺球”，材料是拆除了控制模塊的玩具坦克，參賽隊(duì)需要從設(shè)計(jì)程序、印制電路板做起，做成不靠遙控自動(dòng)行走的坦克，還要完成“爬坡”“避險(xiǎn)”“打球”這樣的任務(wù)，爭奪錦標(biāo)。建議學(xué)弟學(xué)妹們無論在本科階段是“大?！边€是“醬油”，都去參與一把，對自動(dòng)控制會(huì)有一個(gè)相對完整的認(rèn)識。

研究和就業(yè)方向

自動(dòng)化系的項(xiàng)目和資源是比較豐富的，通常在畢業(yè)前就能接觸到不少實(shí)務(wù)，有助于大家了解深造和就業(yè)的方向，主要分支有：

控制理論，就是研究“控制命令的計(jì)算方法”，從最簡單的上下限開關(guān)控制，到工業(yè)生產(chǎn)里常用的PID控制、超前控制，以及近年來頗為“時(shí)髦”的魯棒、神經(jīng)元、自適應(yīng)……這個(gè)方向更貼近應(yīng)用數(shù)學(xué)，是自動(dòng)化系唯一的“形而上”。

系統(tǒng)工程，這是一門年輕而充滿力量的“研究做大事方法的科學(xué)”。遠(yuǎn)有錢學(xué)森為代表的系統(tǒng)科學(xué)大師，近有中國工程院院長宋健院士，清華自動(dòng)化系的多位名師也是出自“大系統(tǒng)時(shí)代”。目前系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展階段已經(jīng)逐漸從蓬勃?jiǎng)?chuàng)新走進(jìn)成熟穩(wěn)定，但要與工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、城市管理等領(lǐng)域完美結(jié)合，還大有文章可做。我在學(xué)校的幾年里，城市交通系統(tǒng)和企業(yè)資源系統(tǒng)就是研究熱點(diǎn)，也是學(xué)校里外聯(lián)項(xiàng)目最多的方向。

人工智能，大家都知道，機(jī)器人嘛。不過，這機(jī)器人既不是“長得像人”的生物仿生，也不同于“干活不會(huì)?！钡墓I(yè)機(jī)器手。就拿我的師兄們做的“會(huì)走路的機(jī)器人”來說，它沒有人形的五官，也沒有超人的速度，但它有傳感器做眼睛看路，有控制程序做大腦給出“前進(jìn)”“轉(zhuǎn)彎”“停下”的指令，有鋼鐵腿腳根據(jù)指令行動(dòng)——這是模仿“人的生存方式”的機(jī)器人，它的任務(wù)將是在人不便、不能、不愿意工作的環(huán)境里，像人一樣去感知和探索。

產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，在鋼鐵、化工、造紙、船舶和儀表領(lǐng)域，自動(dòng)控制從理論到實(shí)踐已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完整。以我先后學(xué)習(xí)過的化工和儀表為例：石油精餾(石油加熱蒸餾，在不同溫度分解出不同化工品)所對應(yīng)的就是一整套控制系統(tǒng)，每一級溫度都需要精密的計(jì)算和準(zhǔn)確的過程控制;而儀表系統(tǒng)里不同類型、不同標(biāo)準(zhǔn)的儀表，在工業(yè)總線的連接下傳遞和分享數(shù)據(jù)，形成一個(gè)與局域網(wǎng)類似的工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)。從事這些領(lǐng)域的研究，通常要到大型企業(yè)完成論文或就業(yè)，也需要在工業(yè)基礎(chǔ)知識方面再充充電。

一般來說，自動(dòng)化的保研比例相對較高，如清華有志于留校深造的同學(xué)把學(xué)分修到前50%就差不多了，其他學(xué)校也有20%～30%的同學(xué)們教研或保研。校外的去向，理論類的主要是中科院自動(dòng)化所，浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的自動(dòng)控制則偏重產(chǎn)業(yè)實(shí)踐。海外進(jìn)修的主要目的地是美國，德國、日本，需要提醒的是很多國家的高等教育專業(yè)名冊里沒有“Automation”這個(gè)學(xué)科(別跟Auto汽車專業(yè)混淆哦)，這是本科專業(yè)設(shè)置不同造成的，盡可以放心選擇具體方向。自動(dòng)化專業(yè)的知識儲備完全可以滿足電子、計(jì)算機(jī)、信息系統(tǒng)等專業(yè)的要求，在很多院?？磥聿粚儆诳鐚I(yè)申請。

就業(yè)方面，與專業(yè)貼合的首選當(dāng)然是“大系統(tǒng)”，即大型企業(yè)、大型項(xiàng)目和大型規(guī)劃。在近年的大環(huán)境下，就業(yè)去向集中于IT企業(yè)。我想，以自動(dòng)化系的工程和信息科學(xué)基礎(chǔ)，既注重實(shí)效又理智決策的工作方法，對IT行業(yè)的適應(yīng)性是比較好的。當(dāng)我在移動(dòng)電子商務(wù)的研討會(huì)上，看到熟悉的老師也研究起了智能手機(jī)，想到在學(xué)校的美好時(shí)光和老師的贈(zèng)言：用機(jī)器做大事兒，就離不開自動(dòng)化。