發(fā)布時間：2023-04-06 18:40:05
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的微電子學(xué)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
ICICS 2013將為國內(nèi)外信息安全學(xué)者與專家齊聚一堂，提供探討國際信息安全前沿技術(shù)的難得機(jī)會。作為國際公認(rèn)的第一流國際會議，ICICS 2013將進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)我國信息安全學(xué)科的發(fā)展。本次學(xué)術(shù)會議將由中國科學(xué)院軟件研究所、北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院和中國科學(xué)院信息工程研究所信息安全國家重點實驗室主辦，并得到國家自然基金委員會的大力支持。
會議論文集均由德國Springer出版社作為LNCS系列出版。ICICS2013歡迎來自全世界所有未發(fā)表過和未投遞過的原始論文，內(nèi)容包括訪問控制、計算機(jī)病毒與蠕蟲對抗、認(rèn)證與授權(quán)、應(yīng)用密碼學(xué)、生物安全、數(shù)據(jù)與系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫安全、分布式系統(tǒng)安全、電子商務(wù)安全、欺騙控制、網(wǎng)格安全、信息隱藏與水印、知識版權(quán)保護(hù)、入侵檢測、密鑰管理與密鑰恢復(fù)、基于語言的安全性、操作系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、風(fēng)險評估與安全認(rèn)證、云安全、無線安全、安全模型、安全協(xié)議、可信計算、可信賴計算、智能電話安全、計算機(jī)取證等，但又不局限于此內(nèi)容。
作者提交的論文，必須是未經(jīng)發(fā)表或未并行地提交給其他學(xué)術(shù)會議或?qū)W報的原始論文。所有提交的論文都必須是匿名的，沒有作者名字、單位名稱、致謝或其他明顯透露身份的內(nèi)容。論文必須用英文，并以 PDF 或 PS 格式以電子方式提交。排版的字體大小為11pt，并且論文不能超過12頁（A4紙）。所有提交的論文必須在無附錄的情形下是可理解的，因為不要求程序委員閱讀論文的附錄。如果提交的論文未遵守上述投稿須知，論文作者將自己承擔(dān)論文未通過形式審查而拒絕接受論文的風(fēng)險。審稿將由3位程序委員匿名評審，評審結(jié)果為：以論文形式接受；以短文形式接受；拒絕接受。
ICICS2013會議論文集可在會議其間獲取。凡接受論文的作者中，至少有1位必須參加會議，并在會議上報告論文成果。
投稿截止時間：2013年6月5日 通知接受時間：2013年7月24日 發(fā)表稿提交截止時間：2013年8月14日
會議主席：林東岱 中國科學(xué)院信息工程研究所 研究員
程序委員會主席：卿斯?jié)h 中國科學(xué)院軟件研究所、北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院 教授
Jianying ZHOU博士 Institute for Infocomm Research，新加坡
程序委員會：由國際和國內(nèi)知名學(xué)者組成（參看網(wǎng)站 http：//icsd.i2r.a-star.edu.sg/icics2013/）
英文名稱：System Simulation Technology
主管單位：中華人民共和國教育部
主辦單位：同濟(jì)大學(xué)
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1673-1964
國內(nèi)刊號：31-1945/TP
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2005
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2013年，美國IEEE電子器件青年科學(xué)家獎（IEEE EDS Early Career Award）公布獲獎名單，一位中國青年學(xué)者的名字出現(xiàn)在其中，他就是北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授王潤聲。
IEEE（電氣電子工程師協(xié)會）有五十多年歷史。多年來，該協(xié)會一直致力于推動電子和信息技術(shù)在理論發(fā)展和應(yīng)用方面的進(jìn)步，它被認(rèn)為是科技革新的催化劑，也是太空、計算機(jī)、生物醫(yī)學(xué)、電氣及電子工程領(lǐng)域的權(quán)威組織。
經(jīng)過了推薦、提名、網(wǎng)評、專家討論等考核環(huán)節(jié)后，王潤聲成為IEEE該獎項歷史上首位來自非美國機(jī)構(gòu)的獲獎?wù)??！皩W(xué)校和實驗室的平臺好，加上近期國家對科研項目的支持力度很大，甚至一些美國同行也都羨慕我們。”王潤聲說，“只要平臺是良性發(fā)展的、機(jī)制是不斷完善的，換作其他科學(xué)家，也一樣能取得成果、獲得獎勵?！?/p>
在王潤聲尚年輕的學(xué)術(shù)生涯中，IEEE電子器件青年科學(xué)家獎是重要節(jié)點，直接促使他在半導(dǎo)體新器件研究領(lǐng)域的地位更加令人關(guān)注。對于這個風(fēng)華正茂的年輕學(xué)者來說，一場在晶體管研究領(lǐng)域的漫長巡禮才剛剛開始。
北大人的成長
王潤聲是北大“土著”，從小成績優(yōu)秀，是令人艷羨的“別人家的孩子”。起初，王潤聲的興趣是物理學(xué)，但當(dāng)年北大物理系在安徽不招收高考生，考慮到當(dāng)時物理系與微電子系有部分課程交叉共享，王潤聲因此認(rèn)為，由微電子專業(yè)轉(zhuǎn)向物理專業(yè)應(yīng)該“比較容易”。憑借這個樸素的判斷，王潤聲憧憬著一個物理學(xué)家的夢，成了北京大學(xué)2001級微電子專業(yè)的學(xué)生。然而，此后一直到他讀博乃至后來成為北大老師，他卻都沒有再換專業(yè)，反倒在微電子的路上越走越遠(yuǎn)。
王潤聲是他這一代青年科學(xué)家成長之路的典型代表：少了許多國家計劃層面的約束，基本可以輕松自由地選擇發(fā)展方向。他聰明，興趣廣，喜歡對新鮮事物躍躍欲試。在北大，他擔(dān)任了一年的乒乓球協(xié)會會長，后來又加入了學(xué)校網(wǎng)球隊。這時，王潤聲常常思考的問題是，“我的專業(yè)究竟有什么用？未來有什么發(fā)展？”那是青年學(xué)子一個迷茫善變的階段，他的目標(biāo)不再局限于轉(zhuǎn)戰(zhàn)物理專業(yè)，還專門用了大半年時間跑到中文系聽課，甚至還打算考到中文系讀研。他困惑于選擇，思考一條最適合自己的專業(yè)之路。
回憶起那段日子，王潤聲說，人之所以對一件事情感興趣，也許是因為不用面對任何壓力，可以自由地做，因為你不必依賴這些有創(chuàng)造性的業(yè)余愛好來謀生。但是，如果把興趣變成工作，你的愛好受到了物質(zhì)刺激，也許會發(fā)現(xiàn)自己逐漸不那么喜歡做這些事了。愛好也不再是用來放松頭腦的富有創(chuàng)造性的追求，它變成了養(yǎng)家糊口的工具。而這些壓力最終會充滿抱怨與不滿，最后你會發(fā)現(xiàn)自己不但沒有工作好，還失去了一個愛好。正如麥克勞德告誡我們的：不要把自己在閑暇時的消遣變成從早八點到晚五點要做的正常工作。經(jīng)過一番深思熟慮，王潤聲徹底打消了轉(zhuǎn)專業(yè)的念頭，繼續(xù)學(xué)習(xí)微電子學(xué)。
2005年，王潤聲獲推免資格，成為北大微電子專業(yè)碩士生。王潤聲的導(dǎo)師、時任系主任的黃如教授是微納電子學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威學(xué)者。在她的影響和指導(dǎo)下，王潤聲開啟了一段全新的科研之旅。不久后，他的論文先后在學(xué)科頂級期刊TED和頂級會議IEDM上發(fā)表，當(dāng)時這在學(xué)生中尚屬罕見。黃如發(fā)現(xiàn)了他的天賦和科研潛力，著意栽培他;于是，王潤聲選擇繼續(xù)攻讀微電子學(xué)與固體電子學(xué)的博士學(xué)位。
2008年，國家通過教育部“國家建設(shè)高水平大學(xué)公派研究生計劃”向國外輸送第二批公派研究生，王潤聲也是其中的一員。他訪問的是美國普渡大學(xué)（Purdue University）電子與計算機(jī)工程（ECE）學(xué)院。普渡大學(xué)的微電子專業(yè)在全美排名靠前，并且很早就與北京大學(xué)建立了交流關(guān)系?！拔沂菄鴥?nèi)培養(yǎng)的‘土鱉’，但在美國，我發(fā)現(xiàn)國內(nèi)微電子領(lǐng)域研究條件其實不錯;與國外同行相比，發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)水平也不錯。這說明我們國家自己培養(yǎng)的科研人員并不比別人差，因此我對自己更有信心了?！蓖鯘櫬曊f。
因為心系國內(nèi)未完成的研究項目，王潤聲在普渡大學(xué)訪問一年后回到北大，于2010年4月師從王陽元院士進(jìn)入博士后流動站深造，并得到了中國博士后基金的特別資助。2012年3月，王潤聲被聘為北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院講師。至此，他由一名北大學(xué)生變成了北大的老師，成為一名“徹底”的北大人。
瓶頸與變革
王潤聲認(rèn)為，微電子學(xué)科發(fā)展正處于瓶頸期。最突出的表現(xiàn)是，不論個人電腦、移動通信，還是智能手機(jī)，制造商都在拼功耗，因為功耗是目前最大的難題?！笆裁磿r候一塊手機(jī)電池能用一周？”王潤聲最大的愿望，就是在晶體管器件層面創(chuàng)新，做出更好的晶體管?！爱a(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展不能停滯，否則就變成了傳統(tǒng)行業(yè)。”
“瓶頸就意味著新的變革即將產(chǎn)生?！蓖鯘櫬暤闹饕ぷ魇切滦途w管研究，這需要同時透徹了解電子學(xué)和物理學(xué)，并且及時跟進(jìn)行業(yè)前沿最新成果。近年來，以英特爾、IBM、臺積電等巨頭為代表的微納電子新技術(shù)在行業(yè)內(nèi)持續(xù)，產(chǎn)品功耗不斷降低?！皩ξ磥?，5年后、10年后的技術(shù)，該如何設(shè)計、如何制作，如何在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新？這是我們思考的主要問題。”王潤聲說。
2014年，王潤聲的“新型低功耗多柵MOS器件的實驗與理論研究”獲2014年教育部高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)一等獎，個人排名第二。這是一項適用于未來集成電路技術(shù)的研究，揭示了納米尺度多柵器件中的系列特殊物理現(xiàn)象及根源，提出了新的實驗與特性表征方法，并延拓了低功耗應(yīng)用能力，得到了國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。
根據(jù)王潤聲介紹，在技術(shù)層面降低晶體管的功耗，主要有三個方面的變革：一是做新的器件結(jié)構(gòu)，二是用更合適的材料替換原有材料，三是改變其工作原理。王潤聲從本科畢業(yè)論文即開始針對新結(jié)構(gòu)器件展開研究。他告訴記者，這方面最有代表性的一項成果是從英特爾22納米技術(shù)代的CPU芯片開始采用的三維晶體管，業(yè)內(nèi)叫做FinFET，外形像魚鰭（Fin）一樣，所以叫作鰭式晶體管;這種結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的靜電學(xué)控制能力，從而功耗很低。新材料方面，從英特爾45納米技術(shù)代開始，業(yè)界采用氧化鉿取代了傳統(tǒng)的氧化硅作為柵極絕緣介質(zhì)材料，從而大大降低了柵極泄漏電流產(chǎn)生的功耗。新原理方面，目前北大正在研究利用量子力學(xué)隧穿原理改進(jìn)原有晶體管的開關(guān)機(jī)制，以期從物理本質(zhì)上進(jìn)一步降低器件功耗。
后摩爾時代的創(chuàng)新
晶體管在傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品應(yīng)用中，遵循著名的“摩爾定律”不斷地等比例縮小以提高集成度，但如前所述，現(xiàn)在已經(jīng)遇到了發(fā)展瓶頸。在后摩爾時代，除了傳統(tǒng)的應(yīng)用，晶體管還可以在物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、生物醫(yī)療（比如可穿戴和可植入的芯片）等新應(yīng)用中大展身手。在后摩爾時代，晶體管該如何創(chuàng)新、如何發(fā)展、如何提高性價比？王潤聲同黃如教授等組成的團(tuán)隊針對上述問題做技術(shù)研究，并有中芯國際等多個大型企業(yè)作為合作對象?！爱a(chǎn)業(yè)應(yīng)用是我們的最終目的?！蓖鯘櫬曊f，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，而半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基石，它的出現(xiàn)使電子設(shè)備向著微型化、智能化、高性能和低功耗的方向發(fā)展。
像多數(shù)科學(xué)家一樣，王潤聲也時常陷入困境。比如“有時會陷入一個問題，不停地繞圈”，他的經(jīng)驗是，這時不能輕易放棄，堅持下去才會有突破?！熬拖翊蚱古仪??！彼f：“有的時候，某一階段練球會覺得不僅進(jìn)步緩慢、甚至還有退步，這種情況往往表明是快要‘長球’了，再堅持一下水平就會有明顯提高。”
關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；半導(dǎo)體物理；微電子技術(shù)；教學(xué)
微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的越來越廣泛，已經(jīng)應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體、集成電路技術(shù)的發(fā)展的越來越快，繼續(xù)研究半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論是非常重要的。目前,大多數(shù)高校工科學(xué)生現(xiàn)在都重視做實驗而忽視了理論的發(fā)展,而對于微電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,是重視電路的設(shè)計而忽視了半導(dǎo)體的發(fā)展，所以，學(xué)生學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理的積極性并不高,這與教學(xué)課程設(shè)計有很大的關(guān)系，教學(xué)中理論聯(lián)系實際缺乏，教學(xué)方法單一等都是造成學(xué)生積極性不高的原因。而半導(dǎo)體物理是微電子學(xué)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包括能帶的概念、本證光譜和能帶結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)電子態(tài)、載流子運輸、半導(dǎo)體表面和界面、非晶態(tài)半導(dǎo)體、非平衡載流子和運動規(guī)律等基本概念和理論，這些知識為學(xué)生后面進(jìn)行相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在半導(dǎo)體物理的專業(yè)實驗課上開展諸如半導(dǎo)體電阻率、非平衡少數(shù)載流子壽命、電容電壓特性和霍爾遷移率測量等簡單的測試性實驗。在實驗過程中，實驗的操作和實驗數(shù)據(jù)的處理過于簡單化，而且，實驗時長安排不妥，學(xué)生往往用不到一半的時間就可以完成全部內(nèi)容，所以，實際上，學(xué)生在實驗過程中收獲的并不是很多。綜上所述，在半導(dǎo)體物理的教學(xué)過程中還存在一些不足需要改進(jìn)，內(nèi)容如下:（一）基礎(chǔ)知識掌握不牢固。半導(dǎo)體物理涉及的內(nèi)容包括固體物理、量子力學(xué)等多門學(xué)科。這樣學(xué)生所學(xué)知識點變得更多，頭緒不清，不知道什么是重點，對基本概念的理解更是不清不楚，且不能將所學(xué)的知識融會貫通。（二）教材上的內(nèi)容不能隨發(fā)展而變。也就是說教材的教學(xué)內(nèi)容更新已經(jīng)跟不上半導(dǎo)體相關(guān)科學(xué)知識的飛速發(fā)展。因為半導(dǎo)體學(xué)科領(lǐng)域極速發(fā)展,不斷涌現(xiàn)新理論和新成果。（三）教學(xué)枯燥無味。只靠教師口述教學(xué)內(nèi)容會讓學(xué)生感覺內(nèi)容枯燥、缺乏學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)內(nèi)容抽象化學(xué)生被強(qiáng)加灌輸知識，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)方面缺乏主動性和創(chuàng)造性。（四）學(xué)生自主學(xué)習(xí)主管能動性差?，F(xiàn)在的教學(xué)模式顯得被動、單一，這樣的教學(xué)模式只會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，自主學(xué)習(xí)和主動探索的能力差。（五）學(xué)生動手能力差。實驗課的設(shè)置較少，學(xué)生動手的機(jī)會也就少了，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新精神。半導(dǎo)體物理的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)理論與實驗相結(jié)合，但目前開展的實驗內(nèi)容單一、實驗環(huán)節(jié)固化，感覺不到學(xué)生對實驗的融入，不僅無法引起學(xué)生學(xué)習(xí)理論課的興趣，也無法達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新性的目的。我們探索并實踐了將研究性學(xué)習(xí)思想引入到半導(dǎo)體物理的教學(xué)活動中[1]，重視主體性和創(chuàng)造性價值的培養(yǎng)。以此方式來解決目前半導(dǎo)體物理教學(xué)中存在的這些問題，具體的改革如下：
一教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變是實施研究性學(xué)習(xí)的前提
半導(dǎo)體物理的特點是概念多，理論多，物理模型抽象，不易理解，在課本上上學(xué)習(xí)，學(xué)生會感到內(nèi)容枯燥，缺少直觀性和形象性，學(xué)習(xí)起來比較困難。因此，教師想盡其所能改變傳統(tǒng)的教育方式，在教學(xué)中進(jìn)行專題講座、分組討論、充分利用PPT，flash等多媒體軟件，安排學(xué)生針對具體研究問題進(jìn)行研究實踐等教學(xué)形式，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改變學(xué)習(xí)方式和狀態(tài)，把學(xué)生置于學(xué)習(xí)的主體地位，創(chuàng)設(shè)使學(xué)生主動參與的教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性[2]。
二加強(qiáng)課程建設(shè)，根據(jù)專業(yè)特點及科技發(fā)展的需要
合理的安排教學(xué)內(nèi)容，講課內(nèi)容做到豐富、全面，知識點講解透徹，同時了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)半導(dǎo)體物理學(xué)教材采用劉恩科主編的《半導(dǎo)體物理學(xué)》第七版，結(jié)合我校微電子學(xué)專業(yè)的具體情況，我們對該書的課內(nèi)精講教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合。首先把握好整體知識結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上突出教學(xué)重點。（一）首先做好先修知識的銜接半導(dǎo)體前五章為理論基礎(chǔ)的部分，主要講述了半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)，雜質(zhì)和能級缺陷，載流子的統(tǒng)計分布，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與非平衡載流子，在此基礎(chǔ)上闡述了電子的有效質(zhì)量，費米能級，遷移率，非平衡載流子壽命等基本概念。第一章和第四章的知識點包括晶體結(jié)構(gòu)、晶面、晶向、晶格振動、能帶理論等，講授新課之前將涉及到的知識點讓學(xué)生課下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。如果有不理解的內(nèi)容可通過課下答疑的方式進(jìn)行輔導(dǎo)。（二）重要的知識要精細(xì)解讀教師在課堂授課的時候要明確本次課程學(xué)習(xí)的主線，在主線中穿插重要的概念和主要知識點，復(fù)雜公式詳細(xì)的推導(dǎo)過程被弱化，力求想法清楚、定義明確、難點清晰。比如在教師教授第三章的課程時，學(xué)習(xí)載流子濃度，應(yīng)該讓學(xué)生清楚的明白要先計算的是狀態(tài)密度，然后再計算費米分布函數(shù)或者玻爾茲曼函數(shù)，最后計算出平衡時的空穴和電子的濃度。（三）最新的知識擴(kuò)充因為非常迅速發(fā)展的現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)，以及不斷拓展的技術(shù)研究方向，半導(dǎo)體領(lǐng)域的相關(guān)知識更新也很快，因此，與時俱進(jìn)是教師應(yīng)該做到的，時刻關(guān)注研究熱點與科技前沿，更要將教學(xué)內(nèi)容合理安排。對于本書中的第七章、第九章和第十章書本上的知識點不過多講解，只做基礎(chǔ)的介紹即可，主要講解基本理論和基本概念，比較難的內(nèi)容只做一般性的了解。教師要合理取舍教學(xué)內(nèi)容，與其他課程的重疊內(nèi)容要壓縮，更要將教材中的陳舊知識刪除。（四）實驗內(nèi)容和方式的轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)動學(xué)生實驗的積極性，增加難度，我們將工藝實驗中得到的產(chǎn)品用到測試實驗中，既能夠驗證工藝實驗的成果，也能夠分析更多的實驗參數(shù)，達(dá)到將理論課和實驗課內(nèi)容更好結(jié)合的目的，還能鍛煉學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)分析和處理的能力。在實驗方面也進(jìn)行了研究性學(xué)習(xí)的探索，努力引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性實驗。
三引入研究性學(xué)習(xí)思想，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研能力
網(wǎng)絡(luò)是知識的海洋，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)半導(dǎo)體物理相關(guān)資料提高自主學(xué)習(xí)性以及運用所學(xué)的知識進(jìn)行自主創(chuàng)新的能力是非常重要的。把學(xué)生被動式學(xué)習(xí)的模式轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)方式，讓學(xué)生融入所設(shè)問題的情景中，引出科研中遇到的問題，并對某些問題進(jìn)行討論。在文獻(xiàn)調(diào)研的過程中，讓學(xué)生充分、及時地了解半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)動態(tài)，學(xué)會“詳讀”和“粗讀”文獻(xiàn)，多多積累文獻(xiàn)中涉及到半導(dǎo)體物理的知識，加強(qiáng)對課堂所學(xué)內(nèi)容的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。讀過文獻(xiàn)后要做出相應(yīng)的總結(jié)匯報，可以以PPT的形式給出，方便其他人對文獻(xiàn)的理解，學(xué)生也可以嘗試到作為一名老師的感覺。這樣師生互換角色，在教師的引導(dǎo)下使學(xué)生成為富有主動性的探究與學(xué)習(xí)者。四將科研融入到教學(xué)中把科研和教學(xué)結(jié)合起來，讓學(xué)生明白自己學(xué)習(xí)的知識可以具體應(yīng)用到生產(chǎn)生活的哪些方面。我們可以做的有：（1）針對課堂教學(xué)中講到的半導(dǎo)體中的物理現(xiàn)象或者概念應(yīng)用到某一個器件的制造中，激勵學(xué)生通過課程設(shè)計過程的方式參與到學(xué)院老師的項目中，通過具體的研究工作，將研究結(jié)果撰寫成研究論文。（2）將已取得的科研成果作為新的教學(xué)內(nèi)容，充實到教學(xué)中去，使課堂上所講的知識和我們實際的工業(yè)生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來，遠(yuǎn)離以往單一、抽象、枯燥的教學(xué)，使學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)新知識，鼓勵學(xué)生參與真實科研項目的研究。以這兩種方式提高學(xué)生了解問題、剖析問題的能力，讓學(xué)生積極參與其中，把抽象的東西實物化，教學(xué)效果非常明顯。綜上所述，我們將以更新教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)觀念、注重實驗、實踐教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神為目的進(jìn)行半導(dǎo)體物理的課程改革來解決教學(xué)過程中存在的一些問題。
作者:王月 李雪 張經(jīng)慧 單位:渤海大學(xué)
參考文獻(xiàn)
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“十一五”開局之年，我國科技發(fā)展取得了許多標(biāo)志性成果：2006年7月1日，世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路――青藏鐵路全線貫通、 2006年度國家科技獎迎來了多年難得一見的“滿堂彩”…… 這一切都預(yù)示著我國科技工作在建設(shè)創(chuàng)新型國家宏偉戰(zhàn)略的指導(dǎo)下又開始了一輪嶄新的跨越。
然而，在我國科技事業(yè)迅猛發(fā)展的主旋律下，依然跳動著與“基本面”不相和諧的音符：2006年5月12日，上海交通大學(xué)通報，該校微電子學(xué)院院長陳進(jìn)在負(fù)責(zé)研制“漢芯”系列芯片過程中存在嚴(yán)重的造假和欺騙行為。雖然陳進(jìn)被解職，項目被終止，經(jīng)費被追繳，但“漢芯”作為科研不端的標(biāo)志性事件，已經(jīng)被永遠(yuǎn)釘在了科學(xué)殿堂的恥辱柱上！
更令人擔(dān)憂的是，在我國科技界，大大小小的“陳進(jìn)”事件并不少見。在這些事件的主角中，夸大成果、過度“包裝”者有之，抄襲剽竊、占有他人成果者有之，編造數(shù)據(jù)，欺世盜名者有之。他們的這些行為不僅嚴(yán)重?fù)p害了我國科技界的聲譽，還破壞了我國的自主創(chuàng)新環(huán)境，影響了科技事業(yè)的正常發(fā)展。
誠然，科研不端是一個世界性的問題，并不只是中國的“專利”。 據(jù)介紹，美國衛(wèi)生與公共服務(wù)部所屬的研究誠信辦公室，在1994～2003年的十年間，共收到1777個有關(guān)學(xué)術(shù)誠信方面的舉報，僅2004年全年就收到了267個。2005年，曾被尊為韓國“民族英雄”兼“首席科學(xué)家”的黃禹錫，被韓國首爾大學(xué)調(diào)查委員會認(rèn)定科研作假，其2005年刊于美國《科學(xué)》雜志上的論文所指11個克隆胚胎干細(xì)胞系中，至少9個是偽造。
在當(dāng)代“大科學(xué)”的背景下，科學(xué)研究不再是一個封閉的主觀事業(yè)，需要面對相對復(fù)雜的社會環(huán)境，因此，存在科研不端行為并不值得大驚小怪，關(guān)鍵是我們要敢于面對事實，要了解行為背后的原因，并采取行之有效的應(yīng)對之策。
[關(guān)鍵詞]自動控制理論；Matlab；模糊控制；魯棒控制；最優(yōu)化控制
中圖分類號：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0310-01
隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進(jìn)一步的發(fā)展，彌補各理論分支的缺點與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)?，F(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級階段，遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望。而實際工業(yè)生產(chǎn)過程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來隨著微電子、半導(dǎo)體、計算機(jī)等技術(shù)的快速發(fā)展也強(qiáng)有力的推動了自動控制理論的發(fā)展。
一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展
控制理論作為一門科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機(jī)，標(biāo)志著人類以蒸汽為動力的機(jī)械化時代的開始，后來工程界用控制理論分別從時域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認(rèn)為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動物和機(jī)器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論―或關(guān)于在動物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學(xué)科的產(chǎn)生。
1.經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對機(jī)器進(jìn)行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運行，其次是采用“反饋的方式，使得一個動力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實現(xiàn)對系統(tǒng)按指定目標(biāo)進(jìn)行控制?！?/p>
2.現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對多輸入多輸出、時變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。
3.第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥?，但許多實際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對象為研究主體，而以控制器為研究對象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來對復(fù)雜的“環(huán)境2對象”模型進(jìn)行建模和識別以實現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)的進(jìn)行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。
二、Matlab工程軟件
關(guān)鍵詞：圖像縮小 圖像放大 FPGA
中圖分類號: TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0126-02
Abstract：Because the demand of the real-time image processing performace is very huge，F(xiàn)PGA-based scaler is adapt to it with the parallel processing capality. The paper presents a simplified-structure image pretreatment based on FPGA.It can impliment more complicated image contraciton and amplification algorithm.
Keywords：Image contraction Image amplification FPGA
1、引言
數(shù)字圖像的縮放在實際生活中被廣泛的使用，比如同一DVD視頻源在不同的電視機(jī)、計算機(jī)上顯示的時候，由于不同的顯示終端的分辨率不同，而數(shù)據(jù)源的分辨率是相同的，這樣就需要將此視頻源進(jìn)行縮放處理。在一些實時性要求很高的場合，比如視頻會議系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，由于用戶需要實時觀看到不同視頻源的不同分辨率的圖像，最常見的應(yīng)用是監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控者可能需要將感興趣的實時圖像進(jìn)行放大，以便獲取更多的監(jiān)控信息。在這些應(yīng)用中，對縮放算法的效果和實時特性要求都比較高。FPGA常被用于這類系統(tǒng)的解決方案之中。
2、算法原理
傳統(tǒng)的算法采用需要處理的原始圖像像素點周圍四個點的像素值之間的相關(guān)性，通過算法計算得出的。對于目標(biāo)圖像的任意一個限速（x，y），通過反向坐標(biāo)查找得到原始圖像中的浮點坐標(biāo)為(i+u，j+v)，其中i，j均為非負(fù)整數(shù)，u，v為[0，1]區(qū)間的浮點數(shù)，則目標(biāo)圖像的像素值f(x，y)可由原圖像中四個坐標(biāo)分別為(i，j)，(i+1，j)，(i，j+1)，(i+1，j+1)所對應(yīng)的像素值經(jīng)過加權(quán)得到，即：f(x，y)=C0×f(i，j)+C1×f (i，j+1)+C2×f(i+1，j)+C3×f(i+1，j+1)，其中f(i，j)表示原始圖像坐標(biāo)為(i，j)處的像素值，以此類推，C0～C3為不同的加權(quán)系數(shù)，根據(jù)不同的算法，其取值不同。
傳統(tǒng)算法引入的u、v兩個浮點數(shù)，其系數(shù)也是根據(jù)此浮點數(shù)進(jìn)行計算的。然而，F(xiàn)PGA處理浮點數(shù)比較復(fù)雜，只能通過近視逼近的方式，必然會處在精度丟失。另外任意的浮點數(shù)經(jīng)過計算得到的加權(quán)系數(shù)也是浮點類型，這對后續(xù)的乘累加是不利的，因為乘累加需要消耗更多的FPGA中的DSP資源。
本算法采用將縮放比例轉(zhuǎn)換為多個整數(shù)倍縮放的累加的方式?？梢宰C明如下命題正確：
對任意自然數(shù)M、N（M>N），必然存在非負(fù)整數(shù)K、L、a使得如下等式成立：
N/M=(K+L)/[Ka+L(a+1)]。
證明如下：
當(dāng)N=1時，令K=1，L=0，a=N，以上命題顯然成立。
當(dāng)N>1時：
因為M>N，設(shè)M=αN+β，其中α = [M/N]([ ]代表取整運算)；β=M%N（%代表求余運算）。顯然α、β均為非負(fù)整數(shù)。
要證明N/M=(K+L)/[Ka+L(a+1)]，等效于
N/M=(K+L)/[（K+L）a+L]…………………………………
令K+L=N，等效于
N/M=N/[Na+L] …………………………………
令L=β，a=α，等效于
N/M=N/[Na+L]= N/[αN+β]= = N/M
所以：
N=1時：K=1，L=0，a=N使得命題成立。
N>1時：K=N-β，L=β，a=α可以(其中α = [M/N]；β=M%N)使得命題成立。
采用同樣的方法還可以證明如下命題成立：
對任意自然數(shù)M、N（M
N/M=[Ka+L(a+1)] /(K+L)。
根據(jù)以上兩個結(jié)論可以得到如下結(jié)論：
任何一種縮放比例都可以通過兩種整數(shù)倍縮放的組合來實現(xiàn)。而且這兩種整數(shù)倍相差1行（或列）。
比如3/4縮放，可以通過以上命題結(jié)論表示為：
3/4=(1+2)/(2×1+1×2)
即一個3/4縮小的處理可以轉(zhuǎn)換為2個1/1縮放，再加上1個1/2的縮放。
3、算法結(jié)果對比
我們比較傳統(tǒng)的二次線性縮放算法和本文提出的算法。下圖中圖1是原始圖像，圖2是采用二次線性縮放算法縮小為原來的3/4的結(jié)果，圖3是采用本文提出的算法縮小3/4的結(jié)果。
傳統(tǒng)的二次線性算法由于均采用多點加權(quán)的方式，所以目標(biāo)圖像中任何一個像素實際上都是原始圖像經(jīng)過運算所得。其結(jié)果是目標(biāo)圖像的高頻分量丟失嚴(yán)重，圖像變得比較模糊。而本文的算法采用分段處理的方式，不同的分段其參與加權(quán)的像素是不同的，從而僅可能的保留了原始圖像的高頻分量。從而得到的圖像比較明亮清楚。
4、FPGA上的實現(xiàn)
此算法可以在FPGA上比較容易的實現(xiàn)，下圖是其實現(xiàn)框圖(圖4)。
其中LBUF0～LBUF3是4個行緩沖裝置，用于存儲濾波過程中需要的的多行數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)從BUF0-->BUF1-->BUF2-->BUF3的時候，F(xiàn)IR模塊判斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)是否需要做濾波處理，以及其濾波系數(shù)為多少。然后進(jìn)行乘累加得到最終的濾波結(jié)果。
在FPGA實現(xiàn)的時候，采用分辨率是1024×768的RBG原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所消耗的資源如下：RAM資源96kbit，slice1.5k。
5、結(jié)語
本文提出了一種能能夠?qū)⑷我饪s放比例轉(zhuǎn)化為多個整數(shù)倍縮放的組合，從而避免了復(fù)雜的浮點運算，非常適合FPGA來實現(xiàn)該算法，是一種非常經(jīng)濟(jì)的工程實現(xiàn)方案。
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作者簡介
【論文摘要】：機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一）機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機(jī)床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對動作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（一）智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機(jī)械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
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