自動化專業解讀――自動化學習、研究和就業方向

現代生活最鮮明的標簽，莫過于無處不在的“自動”。電燈可以自動開關，電梯可以自動啟停，房門被強制進入會自動報警，地鐵無人駕駛也可以自動運行……如果要總結它們的共同點，那就是會檢查、會判斷、會執行。人們總是希望，一臺機器能以信號檢測為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動部件為四肢，不需要人類辛苦調節引導，就能有目標、有秩序地工作，而實現這個“檢測-判斷-執行”的過程，賦予它們自動能力的學問，就是自動化。

自動化具備信息科學的前沿理論和工程實踐的大視野，是二戰后至今發展較好的新興學科，也是信息學院的熱門專業。同學們如果有興趣報考，要做好辛苦學習和實踐的準備，也可以期待著這個正在發展中的學科為你帶來改變世界的成就感。

學好自動化：多學多做通實務

自動化基礎課重、專業課多，是著名的“通吃”專業，而自動化專業培養見效快，人才適應性好，也是在以“精”聞名的理工專業里較為不同的。

大一的基礎課整個信息學院都大同小異由許多基礎課組成，比如數學和物理。我認為，掌握數學的語言和計算機的語言，是成為高級理工人才的真正基礎。建議大家在大一階段學好兩門課：一是《微積分》的理論部分，不要像我一樣被解題技巧淹沒，到大三學信號變換時才豁然開朗——“原來微積分是有意義的!”二是編程的能力。在編程已經成為基本技能的時代，它的啟蒙教育卻因為“人人都要學”而不被教育者重視，對培養編程思想、習慣、紀律的貢獻實在不多，不得不說是教學雙方的遺憾。強烈建議學弟學妹們用高考的勁頭吃透教材，不怕失敗、不怕死機地獨立做完編程作業。當然了，大一最重要的還是認識科學的魅力，除此外，同學們一定不要錯過文獻檢索課和物理實驗。

在大二時開設的專業基礎課是對專業興趣的第一次大考驗，精華就是“模電”“數電”“信號”這三塊磚。我就讀時恰逢《模擬電子電路》(模電)閻石教授在清華園的最后一年執教，也聽《信號與系統》的老師講過“我老師的老師跟馮·諾依曼有八卦”，那種觸碰到科學黃金時代界碑的感受令人難忘。但要說最深刻的影響，還是《數字電子電路》(數電)及實驗。至今記得第一次拿到74LS00(最簡單的集成電路元件“與非門”)，對著示意圖辨認引腳;第一次動手焊電路板，有不少同學留下了第一處“因公燙傷”;在實驗課上，做出一個顯示距離、靠近就報警的“超聲波倒車提示儀”時，那種眼看知識化為實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課，除了要謹防《控制理論》課考試太狠之外，大可根據專業偏好選擇和學習(一定要點評的話，《運籌學》頗有趣味，《數值分析》是我在實習和工作過程中感到最需要“撿書回來看”的)，這里為已經決定繼續深造同學們特別推薦《模式識別》，簡單說就是“把人認識世界的方法教給計算機”。例如，知道了10位男女同學的身高體重數據，怎樣總結出男女身高體重的差別?怎樣根據這個特點去判斷一個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、驗證、總結”中優化判斷規則，使它越來越準確?這是機器人等人工智能技術的理論基礎，也是對人類智慧的科學提煉，要想學深自動化，這門課一定要好好領會。

自動化相關的實踐活動很多，比如我們學校的“挑戰杯”堪稱自動控制的“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，參賽隊需要從設計程序、印制電路板做起，做成不靠遙控自動行走的坦克，還要完成“爬坡”“避險”“打球”這樣的任務，爭奪錦標。建議學弟學妹們無論在本科階段是“大牛”還是“醬油”，都去參與一把，對自動控制會有一個相對完整的認識。

研究和就業方向

自動化系的項目和資源是比較豐富的，通常在畢業前就能接觸到不少實務，有助于大家了解深造和就業的方向，主要分支有：

控制理論，就是研究“控制命令的計算方法”，從最簡單的上下限開關控制，到工業生產里常用的PID控制、超前控制，以及近年來頗為“時髦”的魯棒、神經元、自適應……這個方向更貼近應用數學，是自動化系唯一的“形而上”。

系統工程，這是一門年輕而充滿力量的“研究做大事方法的科學”。遠有錢學森為代表的系統科學大師，近有中國工程院院長宋健院士，清華自動化系的多位名師也是出自“大系統時代”。目前系統科學的發展階段已經逐漸從蓬勃創新走進成熟穩定，但要與工業生產、工程建設、城市管理等領域完美結合，還大有文章可做。我在學校的幾年里，城市交通系統和企業資源系統就是研究熱點，也是學校里外聯項目最多的方向。

人工智能，大家都知道，機器人嘛。不過，這機器人既不是“長得像人”的生物仿生，也不同于“干活不會停”的工業機器手。就拿我的師兄們做的“會走路的機器人”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”“轉彎”“停下”的指令，有鋼鐵腿腳根據指令行動——這是模仿“人的生存方式”的機器人，它的任務將是在人不便、不能、不愿意工作的環境里，像人一樣去感知和探索。

產業實踐，在鋼鐵、化工、造紙、船舶和儀表領域，自動控制從理論到實踐已經發展得相當完整。以我先后學習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)所對應的就是一整套控制系統，每一級溫度都需要精密的計算和準確的過程控制;而儀表系統里不同類型、不同標準的儀表，在工業總線的連接下傳遞和分享數據，形成一個與局域網類似的工業數據網。從事這些領域的研究，通常要到大型企業完成論文或就業，也需要在工業基礎知識方面再充充電。

一般來說，自動化的保研比例相對較高，如清華有志于留校深造的同學把學分修到前50%就差不多了，其他學校也有20%～30%的同學們教研或保研。校外的去向，理論類的主要是中科院自動化所，浙江大學、哈爾濱工業大學的自動控制則偏重產業實踐。海外進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名冊里沒有“Automation”這個學科(別跟Auto汽車專業混淆哦)，這是本科專業設置不同造成的，盡可以放心選擇具體方向。自動化專業的知識儲備完全可以滿足電子、計算機、信息系統等專業的要求，在很多院?？磥聿粚儆诳鐚I申請。

就業方面，與專業貼合的首選當然是“大系統”，即大型企業、大型項目和大型規劃。在近年的大環境下，就業去向集中于IT企業。我想，以自動化系的工程和信息科學基礎，既注重實效又理智決策的工作方法，對IT行業的適應性是比較好的。當我在移動電子商務的研討會上，看到熟悉的老師也研究起了智能手機，想到在學校的美好時光和老師的贈言：用機器做大事兒，就離不開自動化。