Šajā emuāra ierakstā tiek pētītas tehnoloģiskās inovācijas, kas panāktas, pateicoties elektroenerģijas un inženierzinātņu saplūšanai, un to ieguldījums mūsdienu sabiedrībā un dažādās nozarēs.
Kādu studiju jomu, jūsuprāt, pēta Elektroinženierijas katedra? Parasti, dzirdot vārdu "elektrība", cilvēki vispirms domā par statisko elektrību, kas jūtama aukstās ziemas dienās. Vai arī viņi varētu iedomāties jaudu, kas nepieciešama, lai apgaismotu gaišu telpu tumšā naktī vai darbinātu sadzīves tehniku. Līdzīgi kā šī, elektrība ir būtiska vērtība mūsdienu sabiedrībā, kas ir viegli pieejama visapkārt mums. Tomēr daudzi cilvēki bieži vien neapzinās, ko var sasniegt, apvienojot elektrību un inženierzinātnes.
Senāk tika lietots nosaukums “Elektrotehnikas katedra”, bet nesen tas ir mainīts uz “Elektrotehnikas un informācijas inženierijas katedra”. Kāpēc elektrība un informācija tika saistītas? Tam ir vairāki iemesli, bet es paskaidrošu, ko dara Elektrotehnikas un informācijas inženierijas katedra, no sava skatupunkta.
Elektrotehnikā elektrību var plaši iedalīt divās kategorijās. Viena ir elektrība kā enerģija, bet otra ir elektrība kā signāls. Mani interesē joma, kas nodarbojas ar elektrību kā signālu. Šī tehnoloģija jau ir augsti attīstīta un tai ir būtiska ietekme uz dažādām nozarēm. Tā tiek pielietota pat elektroenerģijas jomā. Vispirms ļaujiet man paskaidrot elektroenerģijas jomu.
Enerģiju var saprast kā enerģijas avotu, kas pārvieto objektus. Elektroenerģija kā enerģija tiek ražota elektrostacijās, pārraidīta visā valstī un izmantota dažādu ierīču darbināšanai. Tie, kas specializējas elektroenerģijā, pēta, kā efektīvi ražot elektroenerģiju, uzglabāt to akumulatoros un lēti pārraidīt ar minimāliem zudumiem.
Elektroenerģija ir organizētāka salīdzinājumā ar citiem enerģijas veidiem, piemēram, siltumenerģiju. Tāpēc pat pārvadot lielos attālumos, tās sākotnējā forma lielākoties paliek nemainīga, kā rezultātā zudumi ir minimāli. Turklāt elektroenerģiju var viegli pārveidot citos enerģijas veidos, padarot to labi piemērotu cilvēces patērētā milzīgā enerģijas daudzuma apstrādei. Iemesls, kāpēc ir grūti iedomāties dzīvi bez elektroenerģijas, ir tas, ka enerģētiķi to ir attīstījuši līdz šim brīdim.
Tālāk es paskaidrošu elektrību kā signālu. Elektrība kā signāls ir visaptverošāks jēdziens nekā elektrība kā jauda. Elektrotehnikā signāls tiek definēts kā fizisks lielums, kas pārraida informāciju. Tajā kā informācijas nesēju tiek izmantoti elektriskie fizikālie lielumi, piemēram, spriegums. Ir tādas jomas kā signālu apstrāde, kas efektīvi apstrādā signālus un pārveido tos mums saprotamā formā, un komunikācija, kas pārraida un uztver signālus, piemēram, radio vai telefonos. Šie lauki ir saistīti ar pašu signālu.
Lai mēs varētu izmantot šo tehnoloģiju jebkurā laikā un vietā, ir nepieciešamas vēl sarežģītākas tehnoloģijas. Ir shēmu joma, kas rada shēmas, kas spēj pastiprināt un uzglabāt mazus signālus, kas tiek nosūtīti lielos attālumos, izmantojot sakarus. Ir arī joma, kas ražo pusvadītāju ierīces, kas veido šīs shēmas. Ir arī tādas jomas kā displeju ierīces un elektroniskā fizika, kas pārveido apstrādātos signālus vizuālā izvadē, sistēmu joma, kas nodrošina stabilu sistēmas darbību, un datoru joma, kas apstrādā signālos ietverto informāciju. Tādējādi disciplīna par sprieguma apstrādi kā signāliem ir attīstījusies ar augstu precizitāti.
Elektroinženierijas darbības joma turpina paplašināties, un tās daudzveidība ir tik liela, ka pat tikai tās apakšnozaru iepazīstināšana prasītu plašu apskatu. Šoreiz mēs izskaidrosim elektroinženierijas tehnoloģijas, kas tiek izmantotas MRI. MRI var uzskatīt par elektroinženierijas tehnoloģiju kopumu. Būtībā MRI izmanto jaudīgus elektromagnētus. Jūs, iespējams, pamatskolas dabaszinību stundās redzējāt, kā dzelzs skaidas pievelkas elektromagnēts, ja tās novieto tā tuvumā. MRI iekārtā iebūvētie elektromagnēti ir daudz jaudīgāki, padarot neiespējamu veikt MRI skenēšanu, nēsājot līdzi metāla priekšmetus.
Šie spēcīgie elektromagnēti novieto ūdens molekulas mūsu ķermeņos magnētiskā lauka virzienā. Parasti elektromagnētiskie spēki atrodas līdzsvarā, padarot tos mums nemanāmus. Tomēr, kad šis līdzsvars tiek izjaukts, rodas pārsteidzošas parādības, piemēram, statiskā elektrība vai zibens. MRI izmeklējumā noteiktas frekvences elektromagnētiskie viļņi tiek izmantoti, lai stimulētu ūdens molekulas, liekot tām reaģējot izstarot elektromagnētiskos viļņus. Šo izstaroto viļņu intensitāte mainās atkarībā no ūdens blīvuma, ļaujot secināt un vizualizēt ķermeņa audu stāvokli.
Agrīnajām MRI iekārtām signālu uztveršana prasīja ilgu laiku, dažkārt izraisot pacientiem klaustrofobiju. Tomēr signālu apstrādes tehnoloģiju attīstība ir ļāvusi īsā laikā iegūt augstas izšķirtspējas attēlus, un tagad pat sirds pukstēšanu var novērot reāllaikā. Tādā veidā MRI ir elektrotehnikas tehnoloģiju kulminācija, kam ir izšķiroša nozīme bioloģiskās informācijas precīzā apstrādē.
Elektrotehnika jau ir dziļi integrēta mūsu ikdienas dzīvē un tiek pielietota dažādās jomās, piemēram, medicīnā, 3D attēlveidošanā un mākslīgajā intelektā. Tās darbības joma turpina paplašināties, un turpmākā attīstība pārsniegs signālu apstrādi, ļaujot datoriem apstrādāt signālus viedāk.
