无所不在的电子学

人们对电子学的了解通常来源于电视机、收录机、洗衣机等家用电器和电话、电报等公用通信设施。事实上，电子学的应用远远超出了电子行业本身，而深深地渗透到各行各业，各种应用领域。

只要稍稍细想就会发现，电子学的踪迹是无所不在的。从我们日常生活中必不可少的各种家用电器到将来为我们提供超级娱乐与享受的家庭影院、高清晰度电视以及数字化的高保真广播系统，从工业生产中的各种自动化仪器仪表到工业机器人乃至智能机器人，从随处可见的电话到未来的能够传输大量信息的“信息高速公路”，从车、船、飞机的移动通信设备到先进的全球定位导航系统，从人造卫星、航天飞机到未来的空间站，无不显示着巨大威力。

首先，电子学与航天工业密切相关。无论是人造卫星还是航天飞机，以及人类向宇宙深处发射的各种探测器，都大量应用了电子仪器与设备。从这些飞行器一发射开始，所有的通信设备就在不停的工作，为它们和地面控制中心提供必不可少的通信联络。在整个发射过程中，飞行器的定位和进入指定轨道都要在地面控制中心和自身所携带的控制设备的密切协作下完成。到达指定地点后，数据、图像的采集和其他工作的完成同样也依赖于先进的电子仪器。在远离地球的茫茫宇宙中，环境与地球上完全不同。那里，一切都失去了重量，有各种宇宙射线的袭击，还存在各种不可知的危险，这样恶劣的环境要求所使用的电子设备必须是高精度、高可靠性的，唯有如此，人类的各种航天活动才有可能获得成功。

在军事上，人们利用夜视仪可以在漆黑的夜晚“看”清几百米以外甚至更远处的景物，这靠的是红外遥感技术。人造地球卫星从天空飞过时，能够拍摄下地球的照片，它也利用了遥感技术。遥感是电子学的又一重要应用领域。人造卫星绕地球飞行时，用各种遥感方法拍摄下地球表面的照片，然后发回地面接受站。专门的技术人员对这些照片加以处理和解释之后，就能得到许多极有价值的信息，如航道上冰山的位置及移动情况，某一地区农作物的生长情况，森林的种类、范围与病害情况等等。根据卫星发回的照片，我们能够对过去绘制的地图的不正确部分加以修正，还可以监测森林火灾或火山活动，因为这些地区在红外扫描图上通常会明显地表现为热部位。在扑灭森林大火的过程中，还可以利用红外扫描图勾画出失火地区的界线，从而为指导整个灭火工作提供极为重要的情报。

人的视觉依赖于一双明亮的眼睛，遥感是靠什么“看”到遥远的景物的呢？是敏感器件，也就是传感器。在人们依靠视觉不足以获取所需信息时，传感器就成为了我们新的“眼睛”。传感器的种类很多，有的对压力敏感，有的对光敏感，有的对热敏感，有的对某种或某些气体敏感，还有湿敏的、磁敏的、色敏的、味敏的等等。敏感元件是电子领域里一支突起的新军，它们构成了电子元件的一个必要分支。众多的传感器，犹如天上闪烁的群星，在电子世界放射出奇异的光芒。

最近几十年来，机器人一直是个吸引人的话题。机器人同样也是电子学发展的产物，一个机器人实际上就是一套复杂的电子系统。现在，人们已经发明了各种各样的机器人。有的比较简单，例如工业机器人。工业机器人通常具有简单的判断能力，它能够代替人从事一些有危险的或繁重的重复劳

动。比如说，在造船厂里，要给造好的船喷漆，这是一项非常危险的工作。工人要站在船体周围的脚手架上进行喷漆作业。脚手架很高，一不小心就会出危险。因脚手架倒塌而造成伤亡的事也时有发生。于是人们发明了一种喷漆机器人，它能够吸附在船壁上，在地面人员的遥控下一边移动一边喷漆，劳动效率是人的五倍。更重要的是，工人们再也不必从事这种危险的高空作业了。在人工种植的森林里，为了让木材质量好，必须砍掉树下部的树枝，只留下树上部的枝。这项工作既危险又繁重。人们发明了一种爬树机器人，它能够代替人爬到树上去，砍掉多余的树枝。这种机器人有八个轮子，把它放到树根下，它就会用八个车轮紧紧地箍住树干，然后螺旋状地向上爬，碰到树枝就用链锯锯掉，然后再前进。爬到一定的高度，它就会自动反方向回转，下降到地面上来。与此类似的还有消防机器人，以及在深海区、有毒环境工作的机器人。工业机器人的出现，解决了许多危险工作的难题。但是，在机器人王国里，更引人注目的是具有与人类类似的判断、思维、语言、视觉能力的智能机器人，这种机器人的核心就是电子计算机。智能机器人将会具有良好的环境自适应能力、学习能力和与人类交流的能力，从而可以在更高的程度上代替人从事各种复杂的工作，如照顾老人和孩子，给学生上课等等。

许许多多从前与电子学毫不相干的行业，现在也已不得不深深地依赖于电子学，比如说医学。几十年前，医生依据各种表面症状对病人进行诊断，现在，多样的医学电子设备成了医生的一双双“眼睛”。目前，生物医学电子学发展非常迅速，已经形成了一门新兴的边缘学科。比如人体有一些很微弱的电信号，它们反映了人体内部各个系统与器官的工作状况，因此在临床上具有重要的诊断价值。对这些微弱信号的提取与分析也就成为电子学在医学方面的一项重要研究内容。利用 CT 仪等电子设备对人体器官与组织成像，并对这些图像进行处理与识别是生物医学电子学的又一个方向。CT 就是计算机断层扫描，这一诊断方法目前在临床上的应用已经非常广泛。它是从各个角度对人体扫描，然后根据扫描数据重建出人体内部某一部分的三维立体图的一种技术。应用 CT 设备可以使医生看到人体内部组织、器官等的大小、形状，经过一定的处理与识别，就能很好地诊断病人是否患有某一疾病。

除此以外，电子学还广泛应用于导航、自动控制等领域。它存在于人类生活的每一个角落，每时每刻都在为人类服务。随着科技的高速发展，它也必将为我们创造更为美好的未来世界。