如今,高中生考慮選專業的時間已經越來越早。
過去是高考出分後填報志願,而現在無論高校的選拔考試,還是新高考的選科規劃,都面臨專業選擇的問題。
即便進入大學後,也必須儘早規劃未來的出路。
打算出國,得早考託考G,好在大三申請暑期海外科研或交換。打算就業,得通過實習積累經驗並刷新履歷。即便是保研,這個看起來最不容易出錯的選擇,也需要權衡。
在這篇文章中,我們邀請清華電子工程系本科、清華交叉信息研究院推薦免試研究生預錄取的學長,讓大家對於電子信息類的志願填報和未來的方向有一個更清晰的認識。
01電子信息類與其他專業的區別
講到電子信息類,有些同學會有疑問,這個專業跟自動化、計算機專業有什麼不同?
自動化是個歷史很悠久的專業,前身其實是做自動控制,也就是控制科學與技術。這是在諾伯特·維納提出了控制論之後,建立起來一套基於控制的學科。一級學科是控制科學與技術,二級學科還包括模式識別與智能系統,其實是基於控制的一個學科。
計算機專業包括兩大方向:一個方向是計算機理論,比如像我研究生階段學習的是理工計算機,圍繞程序、算法的定量分析進行研究。另一個方向是計算機應用,比如現在很熱門的人工智慧、深度學習,都會涉及到計算機應用,另外還有一些軟體與算法的應用等等。
電子信息類是個覆蓋範圍很廣、範圍很寬的專業。
一方面,由於電子信息類專業覆蓋了兩個一級學科:電子科學與技術和信息與通信工程,研究的領域就比其他專業多。另一方面,電子信息產業的背景決定了這是一個知識更新速度快、產業更新速度也很快的一個專業。
電子信息類專業未來能從事哪些領域?有一個什麼樣的發展前景?往大了說,就是我們所接觸到的IT產業。具體到某一些領域,比如說5G、人工智慧、晶片等等,我們生活的方方面面都與電子信息類專業有關。
今天的講座希望給大家確立一個大致的方向,希望大家對電子信息類專業有一個大體的了解,比如對整個信息產業或者對信息科學技術整個領域,有自己的認知和了解。
02電子信息類具體是做什麼的?
關於電子信息類具體是做什麼、學什麼的,其實在清華大學電子工程系的官網上也可以查看到相關的內容。
在這裡給大家簡單地介紹一下,具體的專業、具研究領域、畢業後從事的工作等等,給大家提供一些簡單的思路或者是概述性的介紹。
電子科學與技術
電子科學與技術方向有3個做硬體的研究所:電路與系統研究所、電磁場與微波研究所、信息光電子研究所。
◆電路與系統
電路與系統研究所,顧名思義是實打實做電路的一個研究所。主要做哪些方面呢?
一方面是做一些模擬電路的設計,數字電路的一些具體電路層的設計,集成電路和集成晶片這部分的設計,EDI開發等,這一部分是從電路層面基本會學習的一些知識。另一方面會做一些計算機體系架構方面的內容,像中央處理器的設計。這是一個軟硬兼顧的領域,因為計算機體系架構本身是一個對上要接作業系統,對下要接底層電路的領域。
需要提醒的是,電子信息大類在高考招生時,包括電子工程系、微電子和納電子學系、生物醫學工程系三個專業。在專業分流後才確定具體專業。其中,微電子和納電子學系也會從事比如模擬電路設計、EDI開發、半導體材料、半導體工藝的研究。
◆信息光電子
光電子研究所,主要做的是光導器件,比如像光通信、光導纖維等等,還有一部分會製作半導體材料,研究半導體工業設計,比如光導器件、半導體器件等等。
目前從保研來看的話,光電子這一領域在清華電子工程系中不是大家最優先考慮的方向。相對來說,大家覺得這個專業沒有其他研究領域帶來的機遇多。但是比如像光電子材料,這一方向還是有很多可以研究的課題,值得大家去考慮一下的。
◆電磁場與微波
微波主要做的是天線設計、雷達表面設計、電磁場仿真系統設計。
大家可能覺得天線和雷達是像貴州的FAST射電望遠鏡那樣的大雷達。其實像天線這個東西在我們的生活中非常常用。舉一個例子,以前最傳統的大哥大,手機天線都是外置的。其實現在手機天線都是內置的,像蘋果手機的天線很有趣,手機側面有一個小白條,那個就是天線。
上面就是硬體方向的三個專業,其中有一些大家較為熟知的公司,例如Intel、賽恩斯等等做硬體的公司。大家很熟悉Intel,就是做電腦裡的中央處理器。而賽恩斯是做很多大規模的晶片,比如我們做的電路、電路板都是用的賽恩斯的板子。
還有一些像深鑑科技這樣的企業會做一些人工智慧晶片。說到人工智慧晶片,我們會設計一些專用的晶片來適用於一些人工智慧系統,目的是讓人工智慧的程序運行得更快。這是個很有趣的方向,需要我們一方面掌握人工智慧的知識,另一方面我們需要把握硬體的一些知識。
信息與通信工程
信息與通信工程有3個做軟體的研究所:通信研究所、信息系統研究所,信息認知與智能系統研究所。
◆通信
首先說一下通信研究所,做的就是通信工程。
我們最熟知的就是現在很火很熱的「5G」,這個其實就是通信研究所的一個研究方向。通信工程主要涉及到通信傳輸、通信系統設計、在通信過程中的編碼理論、信源編碼和信道編碼,以及通信過程加密、通信協議設計。
我們很熟知的像華為,它的「5G」系統在整個領域中是有很強地位的。比如諾基亞,它的本行其實也是做通信的,尤其在2G、3G領域中通信系統設計做的還是不錯的。
◆信息系統
信息系統研究所最主要做的是信號檢測,信號檢測應用在哪些方面呢?就是定位、導航。就像北鬥衛星一樣做的是定位,比如雷達,這些都是信號檢測需要的東西。
一些相關的估計與檢測理論都會在信號檢測這一個大的框架下去做。還有一部分就是像涉及到通信和檢測這方面的相關理論,這也是信息系統研究所需要做的。
◆信息認知與智能系統
信息認知與智能系統研究所也是比較熱門的方向,包括兩個方向:圖像處理、語音處理。
圖像處理就比如像頭像信號的傳輸、編碼以及圖像識別中一些物體的識別與檢測等等。語音方面就比如語音的降噪、語音信號傳輸、利用語音信號進行識別檢測辨別。
比如我們熟知的Google,它不只是做搜尋引擎,在圖像識別、語音檢測這方面也有很強實力,包括微軟也是這樣的。
我在大三暑假實習的公司曠視科技(Face++),是做計算機視覺方向的。在語音信號方面做得比較好的就是科大訊飛,因為清華電子工程系有和科大訊飛聯合的實驗室,做相關的語音信號處理等項目。
03人工智慧帶來的變化和衝擊
人工智慧發展起來後也給許多專業帶來了衝擊和新變化。人工智慧的技術產生並成熟後,已經滲透到各個專業、各個領域。
包括原來清華電子工程系下的各研究所的研究方向,都在發生變化。比如信息系統研究所做的檢測,通信研究所做的通信信道匹配和協調,都會用到人工智慧的技術,包括記憶學習和深度學習等方面。
從學生就業的角度,也會更傾向於進入人工智慧相關領域工作。目前,人工智慧領域缺乏專業性很強的人才,許多工作也能提供更有吸引力的薪水與待遇。比如大三暑假我在Face++實習的時候,實習生的薪資已經非常高了,而全職員工的薪資就更有吸引力。
在目前的技術趨勢和就業形勢下,不論做出什麼選擇,都需要打好自己的基礎。無論是選擇電子信息類專業,或是人工智慧方向,打好基礎都是非常重要的。
選擇電子信息類專業,至少要考慮三個方面:數學、物理和編程。
首先是數學,要打下很好的底子,不止於各個工科專業都學的高等代數。然後是物理,無論是研究電磁場、微波、半導體物理,都不止各個工科專業學習的大學物理。最後是計算機功底,除了Python、C++之外,還需要掌握更多程式語言。把基礎打好,接下來才能做得更好。
接下來做出的各種選擇,比如要去業界、要去學界,從事什麼領域、需要哪些知識和技能,都需要有所選擇和判斷,把握住當下的發展趨勢。我覺得最關鍵的是要找到自己真正感興趣、很熱愛的一些東西。
比如有些同學對硬體很感興趣,選擇電路就沒有問題。如果對統計、檢測理論等比較偏數學的領域比較感興趣,就可以考慮做通信、信號估計或者信號檢測、雷達導航等等。如果很喜歡編程,對軟體很感興趣,比如做大型程序的開發,甚至直接選擇計算機我認為都是沒有問題的。
我們都說現在是人工智慧時代,記憶學習和深度學習的領域也非常火熱。我覺得歸根結底人工智慧是一項技術,會應用到很多領域,比如圖像、語音等等,就像工具箱裡的一些工具。比如我研究生做理論計算機,但也會運用到人工智慧的技術。這就是人工智慧浪潮一些好的影響。
04電子信息類專業的學習體驗
在清華電子工程系四年的學習和生活,給我最大的一個感覺就是很充實,也很累。
清華電子系在2010年的課程改革之後,課程「加量不加價」。每個一級學科的課程都保留下來了,導致現在課程量很大,課程多也對應著作業也非常地多。給大家一張圖非常形象具體地說明我們系的課程安排。
第一張是我們的專業核心的基礎課程:
第二張是一些具體方向和理論形成的知識框架:
這就是我在四年學過的一些課程。
總體來講,這些課程是理論和工程並行的。比如像電路類課程,一方面我們需要大量的公式推導,另一方面我們需要積累大量的實踐經驗,這個跟純理科還是不一樣的。
工科的很多課程一方面要推導理論,另一方面實際做電路的時候,要積累大量的經驗公式。一方面要工程,一方面要理論。因此,電子信息類也更適合理論功底紮實、數理能力強,同時具備動手實踐能力的學生選擇。
05電子信息類專業的畢業出路
電子信息類專業的畢業去向,包括保研、出國深造和就業。
電子信息類專業的保研,包括直博和直碩,即直接攻讀博士學位和攻讀碩士學位。其中,電子系沒有學術碩士,只有工程碩士。此外,還有一部分學生會考慮跨專業保研。
大概因為這兩年出國形式不太好,所以現在的保研比例還是很高的。以前可能三分之一的學生選擇保研,現在保研的學生大概可能佔到清華電子系的一半。
選擇本科畢業後出國深造的同學,會考慮大三上學期到海外交換一段時間,或是利用大二、大三的暑假申請海外暑期科研項目,爭取獲得推薦信。這就意味著,大二就必須準備託福和GRE的考試,並在大四申請之前獲得大牛導師的推薦信,為申請做好準備。
相對來說,電子信息類專業本科畢業後直接工作的比較少,更多學生會考慮研究生畢業後再工作。比如本專業做電路的學生,會去Intel,學通信的大概率會去華為、諾基亞。因為電子信息類的學生的編程功底還不錯,也可以從事計算機方面,軟體設計,計算機網絡設計等等。
此外,因為很多同學也對人工智慧感興趣,也有不少電子信息類的學生會進入人工智慧領域,從事計算機視覺、自然語言處理、計算機理論的研究和工作。很多老師在學界做的很好,產業界的一些頭部企業做的也蠻不錯的。
值得一提的是,一部分同學想要從事金融工作。電子信息類專業的培養計劃中,信號處理的課程,必須紮實地掌握隨機過程分析的知識和技能。因為電子系的學生數理功底、編程能力都很好,學生在金融資產定價、投資分析、保險定價等領域都有非常強的優勢。
希望大家能夠堅守大家熱愛的事情,做全面和理性的判斷,無愧於自己內心。