Цифровые технологии произвели революцию в области электротехники. Независимо от того, специализируетесь ли вы на электрических цепях, электромагнетизме, системах управления или связи, знание хотя бы одного языка программирования высокого уровня теперь является обязательным условием. Но при таком множестве вариантов какой язык принесет наибольшую пользу инженерам-электрикам?

Ответ зависит от вашего карьерного пути. Если вы работаете со встраиваемыми системами, обычно предпочтение отдается C или C++. В сфере тестирования широко используется Matlab, хотя роль Python растет. Разработчики интегральных схем склоняются к Verilog. Для аппаратного проектирования на базе FPGA распространен VHDL. В силовой и аналоговой электронике для моделирования схем часто применяется SPICE. А для обработки данных в электронных таблицах обычно используется VBA (Visual Basic для приложений).

В этой статье мы объясним, почему именно эти языки рекомендуются, а также развеем заблуждения о программировании в электротехнике. Мы также поясним, какие языки программирования наиболее полезны для инженеров-электриков, почему навыки программирования так важны и каких тенденций ожидать в будущем.

Развенчание мифов о программировании в электротехнике

По мере перехода в эпоху, где программное обеспечение и аппаратные средства все теснее переплетаются, крайне важно развеять некоторые устойчивые мифы, несправедливо преуменьшающие значение программирования в электротехнике (EE).

1. Инженерам-электрикам не нужно уметь программировать

Это утверждение можно услышать удивительно часто — некоторые утверждают, что в электротехнической профессии все еще существуют ниши, где знание программирования не требуется. Однако таких ниш становится все меньше, и они, как правило, ограничивают карьерный рост. Вот почему:

Тенденции рынка труда

Я изучил вакансии на Indeed и YCombinator, ориентированные на инженеров-электриков. Значительное большинство содержало требования, связанные с программированием. Такие фразы, как "Опыт разработки, написания и отладки автоматизированных тестовых процедур" и "Уверенные навыки работы с прошивками или программированием на встраиваемом C" встречались часто. Это не необязательные навыки, а обязательные условия для получения должности.

Академическая перспектива

Поиск в Google Scholar начиная с 2019 года по запросам "electrical engineer" и "programming language" показывает следующее: 

• В научных статьях рекомендуются усовершенствованные методики обучения студентов-электротехников языкам программирования.  
• Исследователи анализируют эффективность приложений в зависимости от используемого языка программирования. В одном исследовании оценивался анализ дискретного вейвлет-преобразования (DWT) аудиосигналов на разных языках.
• Конкретные исследовательские вопросы в различных областях электротехники, таких как электромагнетизм, решаются с помощью языков программирования. Яркий пример — работа таких исследователей, как Синь, которые создали цифровую платформу, запрограммированную для реализации электромагнитных функций взамен метаповерхностей.

Доказательства неопровержимы: дни, когда инженер-электрик мог обойтись без знания программирования, сочтены. Выходите ли вы на рынок труда или вносите вклад в научные исследования, навыки программирования все чаще становятся непременным активом в области электротехники.

2. Программирование — это отдельная профессия

Программирование отнюдь не является отдельной профессией — это незаменимый набор навыков, который углубляет ваш инженерный инструментарий, расширяет охват ваших проектов и повышает вашу конкурентоспособность на рынке труда.

Помните, цель не в том, чтобы стать разработчиком программного обеспечения. Скорее, будучи инженером-электриком, вы используете возможности программирования для совершенствования и внедрения инноваций в своей области.

3. Изучить несколько языков программирования сложно

Хотя овладение несколькими языками может показаться сложной задачей, стоит отметить, что фундаментальные принципы программирования остаются едиными для всех языков. Освоив логику и структуру одного языка, изучать остальные становится значительно проще. 

Более того, в профессии инженера-электрика зачастую не нужно быть экспертом во всех языках. Достаточно функционального понимания и глубокой экспертизы в одном-двух языках, наиболее актуальных для вашей специализации. 

Карьерные направления в электротехнике и наиболее полезные для них языки программирования

Электротехника — обширная область, охватывающая множество специализаций. В зависимости от вашей сферы деятельности разные языки программирования могут оказаться более выгодными. 

Рассмотрим некоторые основные карьерные направления в электротехнике и выделим наиболее полезный язык программирования для каждого из них:

 

Карьерное направление в электротехнике	Наиболее полезный язык программирования	Причина
Встраиваемые системы	C, C++	Оптимален для низкоуровневого системного программирования, обеспечивая прямое управление оборудованием.
Обработка сигналов и изображений	MATLAB	Мощный инструмент для матричных операций и моделирования алгоритмов, связанных с сигналами.
Автоматизация (Gerber-файлы и тестовое оборудование)	Python	Широко используется для автоматизации отправки Gerber-файлов и управления тестовым оборудованием благодаря своей универсальности и поддержке библиотек.
Проектирование интегральных схем	Verilog	Идеально подходит для проектирования и моделирования цифровых схем на высоком уровне.
Аппаратное проектирование на базе FPGA	VHDL	Строго типизированный и параллельный, обеспечивает детальное описание аппаратной части
Силовая и аналоговая электроника	SPICE	Моделирование во временной и частотной областях, обработка нелинейных элементов
Автоматизация и системы управления	Структурированный текст	Отображение реальной цифровой логики, промышленный стандарт для систем автоматического управления

 

Многогранные преимущества навыков программирования для инженеров-электриков

Граница между аппаратным и программным обеспечением все больше стирается. Для инженеров-электриков это означает, что программирование больше не второстепенный навык, а ключевая компетенция, дающая множество преимуществ:

• Упрощенный поиск и устранение неисправностей: Умение программировать помогает лучше понимать проблемы, возникающие на стыке аппаратного и программного обеспечения. Вы можете читать файлы журналов, находить ошибки и даже писать собственные диагностические скрипты.
• Межотраслевое взаимодействие: Когда вы разбираетесь в программировании, становится проще сотрудничать с разработчиками ПО, специалистами по данным и другими заинтересованными сторонами. Вы будете говорить на общем языке, что упрощает реализацию проектов.
• Быстрое прототипирование: Навыки программирования помогают быстро создавать модели или симуляции для проверки концепции, что может быть крайне важно на ранних этапах проектирования.
• Создание собственных инструментов: Иногда готовые программные инструменты не отвечают специфическим требованиям ваших инженерных проектов. Знание программирования позволяет разрабатывать собственные инструменты под ваши задачи.
• Карьерная гибкость: Умение программировать расширяет карьерные возможности инженера-электрика, позволяя переходить на должности, требующие сочетания знаний в аппаратном и программном обеспечении.
• IoT и связность: По мере того как устройства становятся умнее и более взаимосвязанными, умение программировать добавляет уровень экспертизы, который становится необходимым для проектов, связанных с IoT.
• Автоматизация анализа данных: Для таких задач, как анализ сигналов, классификация данных или предиктивное обслуживание, программирование позволяет автоматизировать сложные рабочие процессы, экономя время и уменьшая количество ошибок.

 

ИИ-помощники по программированию: почему это важно для инженеров-электриков

 Помощники по программированию на основе ИИ, такие как GitHub Copilot, набирают все большую популярность в сообществе разработчиков, включая специалистов по электронике и аппаратному проектированию.

В исследовании Дженни Т. Лян из Университета Карнеги — Меллона исследователи изучили, как разработчики используют этих ИИ-помощников. Исследование показало, что основные преимущества этих инструментов заключаются в минимизации ручного ввода, ускорении задач программирования и помощи в запоминании синтаксиса.

Учитывая эти преимущества, инженерам-электрикам стоит рассмотреть возможность интеграции ИИ-помощников по программированию в свой рабочий процесс. Хотя исследование Лян показывает ограниченный энтузиазм в отношении использования этих инструментов для творческого решения проблем, инженеры-электрики все же могут выиграть от их функций обратной связи в реальном времени и устранения ошибок.

Заключение

Понимание программирования необходимо современным инженерам-электрикам. Вопреки распространенным мифам, программирование предназначено не только для разработчиков ПО — это важный навык для различных ролей в электротехнике.

Знание подходящего языка программирования может улучшить способность решать проблемы и повысить эффективность работы. ИИ-помощники по программированию, такие как GitHub Copilot, предлагают практические преимущества. Они могут ускорить выполнение задач по программированию и помочь устранить ошибки, что делает их ценными инструментами для инженеров-электриков. Подводя итог, можно сказать, что навыки программирования и современные инструменты, такие как ИИ-помощники, являются мультипликаторами карьеры для инженеров-электриков. 

Все еще не убедились? Если так, посмотрите, что говорят по этому поводу наши друзья из CircuitBread: Какой язык программирования лучше всего изучать инженеру-электрику?