デジタル技術は電気工学の分野に革命をもたらしました。回路、電磁気学、制御システム、通信のいずれを専門としていても、少なくとも1つの高水準プログラミング言語を知っていることは今や前提条件となっています。しかし、数多くの選択肢がある中で、電気技術者にとって最も価値のある言語はどれでしょうか。

答えはキャリアの方向性によって異なります。組み込みシステムに携わっている場合、通常はCやC++が定番の言語です。テストの分野ではMatlabが多く使われていますが、Pythonの存在感も高まっています。集積回路の設計者はVerilogを好む傾向にあります。FPGAベースのハードウェア設計にはVHDLが一般的です。パワーエレクトロニクスやアナログ回路では、回路シミュレーションにSPICEがよく使われます。そして、スプレッドシートのデータ操作には通常VBA（Visual Basic for Application）が使用されます。

この記事では、これらがなぜ推奨される言語なのかを説明するとともに、電気工学におけるプログラミングに関する誤解を解いていきます。また、電気技術者にとってどのプログラミング言語が最も役立つのか、なぜプログラミングスキルが重要なのか、そして今後どのようなトレンドが予想されるのかも明らかにします。

電気工学におけるプログラミングにまつわる誤解を解く

ソフトウェアとハードウェアがますます密接に結びつく時代に移行する中、電気工学（EE）におけるプログラミングの重要性を不当に軽視してきた根強い誤解を解消することが重要です。

1. 電気技術者はプログラミングを知る必要がない

これは意外とよく耳にする主張です。電気工学の職業には、プログラミングの知識が不要な分野がまだ存在すると考える人もいます。しかし、そのような分野はますます少なくなっており、通常はキャリアの成長を制限してしまいます。その理由は以下の通りです。

求人市場の動向

私は、電気技術者を対象としたIndeedおよびYCombinatorの求人情報を調査しました。その結果、大多数の求人でプログラミングに関連する要件が挙げられていました。「自動化されたテスト手順の開発、作成、デバッグの経験」や「確かなファームウェアまたは組み込みCプログラミングのスキル」といった文言が頻繁に見られました。これらはオプションのスキルではなく、応募資格の前提条件となっています。

学術的な視点

2019年以降のGoogle Scholarで「electrical engineer」と「programming language」を検索すると、以下のことが分かります。 

• 論文では、電気工学専攻の学生にプログラミング言語を教えるための改善された手法が推奨されています。  
• 研究者たちは、使用されるプログラミング言語に基づいてアプリケーションの有効性を分析しています。ある 研究 では、異なる言語間で音声信号の離散ウェーブレット変換（DWT）解析を評価しています。
• 電磁気学など電気工学のさまざまな分野における具体的な研究課題が、プログラミング言語を用いて取り組まれています。説得力のある例として、 Xin氏らのような研究者が、メタサーフェスに代わる電磁機能を実装するようプログラムされたデジタルプラットフォームを開発したことが挙げられます。

証拠は圧倒的です。電気技術者がプログラミングの知識なしでやり過ごせる時代は終わりを迎えつつあります。求人市場に参入する場合であれ、学術研究に貢献する場合であれ、プログラミングスキルは電気工学の分野においてますます譲れない資産となりつつあります。

2. プログラミングは別の職業である

プログラミングは決して別の職業ではなく、あなたのエンジニアリングツールキットに深みを加え、プロジェクトの範囲を広げ、市場価値を高める、なくてはならないスキルセットです。

重要なのは、目標がソフトウェア開発者になることではないという点です。むしろ、電気技術者として、プログラミングの力を活用して自分の専門分野を向上させ、革新をもたらすことが目的です。

3. 複数のプログラミング言語を学ぶのは難しい

複数の言語に習熟することは大変に思えるかもしれませんが、プログラミングの基本原則はどの言語でも一貫していることに留意すべきです。一つの言語の論理と構造を理解してしまえば、他の言語を学ぶのは格段に容易になります。 

さらに、電気技術者という職業では、すべての言語に精通している必要はないことがほとんどです。自分の専門分野に最も関連する1つか2つの言語について、実用的な理解と深い専門知識があれば十分な場合が多いのです。 

電気工学のキャリアトラックと最も役立つプログラミング言語

電気工学はさまざまな専門分野を含む広大な領域です。専門とする分野によって、より有利になるプログラミング言語は異なります。 

ここでは、主な電気工学のキャリアトラックをいくつか取り上げ、それぞれに最も役立つプログラミング言語を紹介します。

 

電気工学のキャリアトラック	最も役立つプログラミング言語	理由
組み込みシステム	C、C++	ハードウェアを直接制御できる、低水準のシステムプログラミングに最適。
信号・画像処理	MATLAB	信号に関連する行列演算やアルゴリズムシミュレーションに強力。
自動化（Gerberおよびテスト機器）	Python	その汎用性とライブラリサポートにより、Gerberファイルの提出自動化やテスト機器の制御に幅広く使用されている。
集積回路設計	Verilog	高いレベルでのデジタル回路の設計およびシミュレーションに最適。
FPGAベースのハードウェア設計	VHDL	強い型付けと並行処理が可能で、詳細なハードウェア記述を実現。
パワーエレクトロニクスおよびアナログ回路	SPICE	時間領域および周波数領域のシミュレーションが可能で、非線形素子にも対応。
自動化・制御システム	Structured text	実世界のデジタルロジックのマッピングに対応し、自動制御システムの業界標準。

 

電気技術者にとってのコーディングスキルの多面的なメリット

ハードウェアとソフトウェアの境界はますます曖昧になっています。電気技術者にとって、この変化はプログラミングがもはや周辺的なスキルではなく、数多くの利点をもたらす中核的な能力であることを意味します。

• トラブルシューティングとデバッグの効率化： コーディングの知識があれば、ハードウェアとソフトウェアの接点で発生する問題をより深く理解できます。ログファイルを読み取ったり、バグを特定したり、自分で診断用スクリプトを書いたりすることも可能です。
• 分野横断的なコミュニケーション： プログラミングを理解していれば、ソフトウェアエンジニアやデータサイエンティスト、その他の関係者との協働がしやすくなります。共通の言語で話せるため、プロジェクトの遂行を円滑にできます。
• 迅速なプロトタイピング： プログラミングスキルがあれば、概念実証モデルやシミュレーションを迅速に作成でき、これは設計の初期段階で不可欠となる場合があります。
• カスタムツールの作成： 市販のソフトウェアツールでは、エンジニアリングプロジェクトの特定の要件を満たせない場合があります。プログラミングの知識があれば、自分のニーズに合わせたカスタムツールを開発できます。
• キャリアの柔軟性： コーディングを学ぶことで電気技術者の就職の選択肢が広がり、ハードウェアとソフトウェア両方の専門知識を必要とする職種にも進出できるようになります。
• IoTと接続性： デバイスがよりスマートかつ相互接続されるようになるにつれ、プログラミング能力はIoT関連プロジェクトに不可欠な専門性の一層となりつつあります。
• データ分析の自動化： 信号分析、データ分類、予知保全といった作業において、プログラミングは複雑なワークフローを自動化し、時間を節約してエラーを減らすことができます。

 

AIプログラミングアシスタント：電気技術者が注目すべき理由

 GitHub Copilotなど、AIを活用したプログラミングアシスタントは、電子機器やハードウェア設計の専門家を含む開発者コミュニティの中でますます支持を集めています。

カーネギーメロン大学のジェニー・T・リアン氏による 研究 では、研究者たちが開発者がこれらのAIアシスタントをどのように活用しているかを調査しました。この研究では、これらのツールの主な利点は、手入力の削減、コーディング作業のスピードアップ、構文の想起の補助であることが明らかになりました。

こうした利点を踏まえると、電気技術者はAIプログラミングアシスタントを自分のプログラミングワークフローに組み込むことを検討すべきです。リアン氏の研究では、創造的な問題解決にこれらのツールを使うことへの熱意は限定的であるとされていますが、電気技術者はそれでもリアルタイムのフィードバックやエラーのトラブルシューティング機能から恩恵を受けられる可能性があります。

結論

プログラミングを理解することは、今日の電気技術者にとって不可欠です。一般的な誤解に反して、プログラミングはソフトウェア開発者だけのものではなく、さまざまな電気工学の職務において重要なスキルです。

適切なプログラミング言語を知ることで、問題解決能力と業務パフォーマンスを高めることができます。 GitHub CopilotのようなAIプログラミングアシスタントは、実用的なメリットをもたらします。コーディング作業をスピードアップし、エラーのトラブルシューティングを助けてくれるため、電気技術者にとって価値あるツールとなります。要するに、コーディングスキルとAIアシスタントのような最新のツールは、電気技術者にとってキャリアを何倍にも伸ばす要素なのです。 

まだ納得できませんか？もしそうなら、この件について私たちの仲間であるCircuitBreadが何を語っているか、ぜひチェックしてみてください。 電気技術者として学ぶべき最良のプログラミング言語とは？