留学专业解析：电气工程专业分析

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电气工程（Electrical Engineering 简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。本领域知识宽度的巨大增长，要求我们重新检查甚至重新构造电气工程的学科方向。从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。

美国大学电气工程学科在机构名称上有的学校称电气工程系（ Department of Electrical Engineering ），有的称为电气工程与计算机科学系（Electrical Engineering and Computer Science）等等。该学科（系）在科研、教学及学术组织形式上与国内电气工程学科有较大不同。

电气工程背景词汇

EE：Electrical Engineering 电气工程

Department of Electrical Engineering：电气工程系

EECS：Electrical Engineering and Computer Science 电气工程与计算机科学系

Device：器件

VLSI：Very Large Scale Integrated circuits 超大规模集成电路

IC：Integrated Circuit 集成电路

A/D：Analog/Digital 模拟/数字

D/A：Digital/Analog数字/模拟

RF：Radio Frequency 射频 无线电频率

CAD：Computer Aided Design 计算机辅助设计

Computer Architecture：计算机系统结构

美国的EE内部具有很强的交叉学科性。而国内将EE类学科拆成一个个小的方向而导致的很尴尬的处境，这种尴尬处境不是仅仅体现在学科门类的划分上，更主要的体现在大陆EE类申请者在申请北美院校时候不能很好的把握自己的方向。

传统的国内教授则认为EE应该是以system为主要核心，主要原因就在于没有那么多科研的经费投到device, material层面去研究，认为这些方面的研究不能直接产生经济效益。而system层面的研究得到的回报比较迅速。当然这样的观点国内这几年也有所改观，主要原因恐怕是因为VLSI（超大规模集成电路）特别火红，大家都去搞IC（集成电路）。而美国的EE的faculty认为EE应该是以device为核心，向上向下分别延伸，称为system, material. 或者换句话说：EE就应该是以物理层面为主要的，虽然传统国内理解的Communication, Signal Processing等方面前几年比较热，这只是因为他们的应用市场、产业前景非常好，但这并不是EE的主流。那回过头来，申请中会有什么问题呢？最大的问题就是只注重经典的国内的学科研究范畴，而忽略了国外的学科设置情况。

总结一下，如果打开国外大学EECS的网站一眼看去似乎研究的方向都在做器件甚至材料方面比较基础的研究，感觉是在搞物理，那就对了，EE本来就应该是以这些方面为主。当然不是说system层面的没有，只是没有像国内这样多的教授去研究而已。

EE是一个很宽泛的概念，不同的申请者有不同的方向，因此按教学与科研领域将EE简要归纳为11个子方向：

通讯与网络

信号处理

系统控制

电子学与集成电路

电力

计算机科学与工程

光子学与光学

电磁学

微结构

材料与装置

生物工程

1、通讯与网络

通讯与网络是目前很热门的学科方向之一，主要包括无线网络与光网络，移动网络，量子与光通讯，信息理论，网络安全，网络协议与体系结构，交互式通讯，Internet运行性能建模与分析，分布式高速缓存系统，开放式可编程网络，路由算法，多点传送协议，网络电话学，带宽高效调制与编码系统，网络中的差错控制理论及应用，多维信息与通讯理论，快速传送连接，服务质量评价，网络仿真工具，网络分析，神经网络；信息的特征提取、传送、存储及各种介质下的信息网络化问题，包括大气、空间、光钎、电缆等介质等。本方向与信号处理，计算机，控制与光学等广泛交叉。

子方向名称：

Networking Research 网络研究

Optical Communications 光纤通信

Wireless Communication / Wireless Systems 无线通信/无线系统

Smart Antennas 智能天线

Very Low Frequency 甚低频

Information Coding Theory

2、信号处理

信号处理技术是现代电气电子工程的基础。包括声音与语言信号处理，图像与视频信号处理，生物医学成像与可视化，成像阵列与阵列信号处理，自适应与随时间变化的信号处理，信号处理理论，大规模集成电路（VLSI）体系结构，实时软件，统计信号处理，非线性信号处理与非线性系统标识，滤波器库与小波变换理论，无序信号处理，分形与形态信号处理。

子方向名称：

Multivariable Control, Simulation, Optimization & Signal Processing

多变量控制，模拟，优化及信号处理

Signal Compression & Classification信号压缩及分类

代表学校：

图像处理，模式识别：

UIUC：该校的Thomas Huang算是华人中的一号，中科院的外籍院士，也是美国科学院的院士，所以UIUC的模式识别很好，他们有单独的实验室。

Maryland和MSU也有个不错的老师

U of Central Florida，图像处理，机器视觉多不错，据说是中东人的天下

Penn State：图像处理强，老师也多

Rochester：图像也不错，不是一般人能够高攀上的。

3、系统控制

系统控制包括鲁棒（Robust）与最优控制，鲁棒多变量控制系统，大规模动态系统，多变量系统的标识，制造系统，最小最大控制与动态游戏，用于控制与信号处理的自适应系统，随机系统，线性与非线性评估的设计，随机与自适应控制等等。

子方向名称：

Control Systems 控制系统

Magnetic Resonance Systems 磁共振系统

4、电子学与集成电路

本领域包括微电子学与微机械学，纳电子学（Nanoelectronics），超导电路，电路仿真与装置建模，集成电路（IC）设计，大规模集成电路中的信号处理，易于制造的集成电路设计，集成电路设计方法学，A/D与D/A转换器，数字与模拟电路，数字无线系统，RF（射频）电路，高电子迁移三极管，雪崩光电管，声控电荷传输装置，封装技术，材料生长及其特征化。

子方向名称：

RF IC Design射频集成电路设计

Programmable Digital Camera 可编程数码相机

Transducers 传感器

代表学校：

通信的电路研究、模拟电路、射频：

UCLA：在此方向属于美国顶级，代表教授：Razavi

数字电路、VLSI、CAD和Computer Architecture：

MIT：数电的大牛级人物很多

UC Berkeley

UIUC

5、电力技术

此方面主要包括电气材料学与半导体学，电力电子及装置，电机，电动车辆，电力系统动态及稳定性，电力系统经济性运行，实时控制，电能转换，高电压工程等。

子方向名称：

Semiconductor Interfaces & Defect半导体界面及缺陷

Power Electronics 电力电子

6、计算机科学与工程

计算机科学与工程涉及领域较宽广，包括计算机图形学，计算机视觉技术，口语系统，医学机器人，医学视觉，移动机器人学，应用人工智能，有生物灵感的机器人及其模型。医疗决策系统，计算机辅助自动化，计算机体系结构，网络与移动系统，并行与分布式操作系统，编程方法学，可编程系统研究，超级计算技术，复杂性理论，计算与生物学，密码学与信息安全，分布式系统理论，先进网络体系结构，并行编辑器与运行时间系统；并行输入输出与磁盘结构，并行系统、分布式数据库和交易系统，在线分析处理与数据开采中的性能分析。

子方向名称：

Computer Graphics 计算机图形

Imaging & Image Processing成像及图像处理

Computer Architecture & Arithmetic 计算机系统结构及算法

Database 数据库

Digital Systems Computer-Aided Design数字系统的计算机辅助设计

Technology CAD 计算机辅助设计技术

7、光子学与光学

在美国大学，光子学与光学属于电气电子系的关键方向之一。本方向包括光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，软X光与远紫外线光学，光印刷学，光数据处理，光通讯，光计算，光数据存储，光系统设计与全息摄影，体全息摄影研究，复合光数字数据处理，图象处理与材料光学特性研究。

子方向名称：

Angle-Resolved Photo-Emission Spectroscopy角分辨光发射谱

Microphotonics 微光学技术

Nano-Photonics 纳米光子学

Nanoscale and Quantum Photonics 纳米和量子光子学

Photonics-Ultra Fast & Nonlinear Optics 光子学-超高速&非线性光学

Quantum Optics and Mesoscopic Physics量子光学和介观物理

8、电磁学

本方面包括卫星通讯，微波电子学，遥感，射电天文学，雷达天线，电磁波理论及应用，无线电与光系统，光学与量子电子学，短波激光，光信息处理，超导电子学，微波磁学，电磁场与生物媒介的相互作用，微波与毫米波电路，微波数字电路设计，用于地球遥感的卫星成像处理，子毫米波大气成像辐射线测定（Submillimeter－Wave Atmospheric Imaging Radiometry），矢量有限元，材料电气特性测量方法，金属零件缺陷定位。

子方向名称：

Electromagnetic 电磁

Magnetic Resonance Systems 磁共振系统

Radar Remote Sensing & Interferometer雷达遥感与干涉

代表学校：

Ohio State Univ.  UIUC   U Mich

UMASS 在电磁场方向的微波电路等电磁场应用领域实力强悍

Missouri University of Science and Technology - Rolla (原UMR)

U Colorado –Boulder：RF/Microwave方向，Active Antenna group很好

9、微结构 Microstructure

作为微电子学革命的发源学科，固体电子学技术现在又产生了另一个新的重要的技术领域--微机电系统Micro－Electro－Mechanical Systems MEMS。MEMS是一个极端多学科交叉的领域，对许多工程与科学领域有重大影响，尤其是电气工程，机械工程，生物工程等等。最近的研究表明微加工（Micromaching）为推动化学工程、材料工程、生物学、物理化学的前沿发展提供了强大的工具。MEMS的最基础方面是微制备技术的加工知识，制造微小结构的方法。正是MEMS技术使我们能够制造超声微喷流（Microjet）和微米尺度电机，能在一硅晶片上制造纳米尺度扫描隧道显微镜nanoscale scanning tunneling microscopes，能制作用于测量精细胞活性的微迷宫。

10、材料与装置

电气电子材料及其装置是美欧大学电气学科中的重要学科方向之一。这一学科包括光电子装置仿真，纳结构电子学，半导体与微电子学，磁性材料、介电材料与光材料及其装置，固态物理及其应用，小型机械结构及其激励器，微机械与纳机械装置 （Micromechanical and Nanomechanical Devices），物理、化学和生物传感器，装置物理学及其特征化，设备建模与仿真，纳制备（Nanofabrication）与新装置，微细加工（Micro fabrication），超导电子学。

子方向名称：Ultrasonic Devices 超声波设备

11、生物工程

生物、生命科学是21世纪的最活跃学科之一，利用电气电子技术进行生物生命研究是美欧大学电气学科的特点之一。本方面包括生物仪器，生物传感器，计算神经网络，生物医学超声学，微机电系统（MEMS），神经系统中信号的传递与编码，高能粒子与生命物质的相互作用，高能粒子束与高能X光在治疗肿瘤中的临床应用，医学成像，生物图象处理，磁共振成像，发射型计算机断层摄影术（PET和SPET），超声成像，超声成像的三维重建，心脏成像的特征提取，PET/SPET成像中衰减校正，神经微电子界面，血管内的成像，聋瞎病人感官辅助系统，盲人阅读机，自动语言识别等。