وضعیت فعلی و آینده علم الکترونیک

الکترونیک، شاخه‌ای از علم و فناوری است که به مطالعه، طراحی و کاربرد دستگاه‌ها و سیستم‌هایی که از میدان‌های الکتریکی و الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند، میپردازد این علم در طول دهه‌ها شاهد تغییرات و دگرگونی و پیشرفت های زیادی بوده است. این مقاله به بررسی وضعیت فعلی علم الکترونیک، نوآوری‌های کلیدی، چالش‌ها و روندهای آینده امیدوارکننده‌ای می‌پردازد که احتمالا دوره بعدی پیشرفت فناوری را شکل خواهند داد.

وضعیت فعلی علم الکترونیک

پیشرفت در فناوری نیمه هادی ها

قانون مور:

اگرچه سرعت کاهش یافته است، اما پیشرفت‌ها در فناوری نیمه‌رسانا همچنان محدودیت‌های کوچک‌سازی و عملکرد را تحت تاثر خود قرار می‌دهد. پردازنده‌های مدرن دارای میلیاردها ترانزیستور روی یک تراشه هستند که قابلیت‌های محاسباتی قدرتمندی را در چنین مدارات کوچک و فشرده سازی شده ،  امکان‌پذیر می‌سازد.

مدارهای مجتمع سه بعدی:

توسعه آی سی های سه بعدی، عملکرد و بهره وری انرژی دستگاه های الکترونیکی را با روی هم قرار دادن لایه هایی از نیمه هادی ها افزایش داده است.

لوازم الکترونیکی مصرفی

دستگاه‌های هوشمند:

تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و پوشیدنی‌ها با بهبود مستمر در قدرت پردازش، عمر باتری و عملکرد، بر بازار مصرف کننده تسلط دارند.

فناوری خانه هوشمند:

ادغام اینترنت اشیا در لوازم خانگی منجر به گسترش وسایل خانه هوشمند مانند ترموستات، دوربین های امنیتی و سیستم های روشنایی شده است.

الکترونیک خودرو

وسایل نقلیه الکتریکی (EVs):

ظهور خودروهای الکتریکی منجر به نوآوری در فناوری باتری، الکترونیک قدرت و سیستم‌های رانندگی مستقل شده است.

سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS):

ویژگی‌هایی مانند کمک حفظ بین خطوط، کروز کنترل تطبیقی، و پارک خودکار در حال تبدیل شدن به استاندارد هستند.

الکترونیک مراقبت های بهداشتی

مانیتورهای سلامت پوشیدنی:

دستگاه‌هایی که علائم حیاتی را بررسی می‌کنند، فعالیت بدنی را ردیابی می‌کنند و اطلاعات مرتبط با سلامتی را ارائه می‌دهند، به طور فزاینده‌ای محبوب هستند.

تصویربرداری پزشکی و تجهیزات تشخیصی:

الکترونیک پیشرفته به طور قابل توجهی دقت و قابلیت های ابزارهای تشخیصی مانند دستگاه های MRI و اسکنرهای سی تی را بهبود بخشیده است.

الکترونیک صنعتی

اتوماسیون و رباتیک:

اتوماسیون صنعتی برای کنترل فرآیند، روباتیک و اتوماسیون به شدت به الکترونیک متکی است.

مدیریت انرژی:

شبکه های هوشمند و سیستم های مدیریت انرژی برای بهینه سازی مصرف برق و یکپارچه سازی منابع انرژی تجدید پذیر ضروری هستند.

چالش های فعلی در علم الکترونیک

اتلاف گرما و بهره وری انرژی

مدیریت گرما و بهبود بهره وری انرژی همچنان چالش های مهمی باقی می ماند زیرا دستگاه ها قدرتمندتر و فشرده تر می شوند.

محدودیت های مواد

مواد سنتی مانند سیلیکون در حال رسیدن به محدودیت های فیزیکی خود هستند و باعث اکتشاف مواد جدیدی مانند گرافن و سایر مواد دو بعدی می شوند.

ضایعات الکترونیکی

توسعه سریع دستگاه ها و مدارات الکترونیکی به رشد زباله های الکترونیکی کمک می کند و بازیافت بهتر و شیوه های پایدار را ضروری می کند.

امنیت و حریم خصوصی

افزایش اتصال مدارات الکترونیکی ،  نگرانی هایی را در مورد امنیت داده ها و حفظ حریم خصوصی ایجاد می کند و به اقدامات و مقررات امنیتی قویتری نیاز دارد.

آینده علم الکترونیک

محاسبات کوانتومی

رایانه‌های کوانتومی با انجام محاسبات پیچیده با سرعت‌ کم نظیر، محاسبات را متحول می‌کنند و به طور بالقوه زمینه‌هایی مانند رمزنگاری، کشف دارو و علم مواد را متحول می‌کنند.

مهندسی نورومورفیک

هدف تراشه‌های نورومورفیک با الهام از مغز انسان، بهبود کارایی و قابلیت‌های سیستم‌های هوش مصنوعی است و مدل‌های یادگیری ماشینی پیشرفته‌تر و کارآمدتر را ممکن می‌سازد.

الکترونیک انعطاف پذیر و پوشیدنی

پیشرفت‌های علم مواد منجر به توسعه وسایل الکترونیکی قابل انعطاف می‌شود که می‌توانند در لباس‌ها و مدارات مرتبط با آن برای کاربردهای جدید در نظارت بر سلامت و فراتر از آن بکار روند.

5G و فراتر از آن

گسترش شبکه‌های 5G اتصال اینترنتی سریع‌تر و مطمئن‌تری را فراهم می‌کند و راه را برای نوآوری‌ها در اینترنت اشیا، وسایل نقلیه خودران و شهرهای هوشمند هموار می‌کند. تحقیقات در مورد 6G در حال حاضر در حال انجام است و پیشرفت های بزرگتری را نوید می دهد.

ادغام هوش مصنوعی

ادغام هوش مصنوعی در دستگاه‌های الکترونیکی، از دستیارهای هوشمند گرفته تا تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده در تنظیمات صنعتی، به بهبود عملکرد آنها ادامه خواهد داد.

الکترونیک زیست تخریب پذیر

با توجه به موضوع زباله های الکترونیکی، محققان در حال توسعه الکترونیک زیست تخریب پذیر هستند که می تواند اثرات زیست محیطی را کاهش دهد و پایداری را ارتقا دهد.

حوزه علم الکترونیک در تمامی مقاطع  زمانی ، پویا و در حال تحول بوده و خواهد بود. پیشرفت‌ها که زمینه را برای نوآوری‌های آینده فراهم می‌کند که خود به تغییر شکل جهان و نحوه زندگی ما ادامه خواهند داد. همانطور که چالش‌های موجود را بررسی می‌کنیم و مرزهای جدید در فناوری را بررسی می‌کنیم، علم الکترونیک سنگ بنای پیشرفت باقی می‌ماند، پیشرفت‌ها را در سراسر صنایع پیش می‌برد و کیفیت زندگی را در مقیاس جهانی افزایش می‌دهد. آینده علم الکترونیک با امکانات بی حد و حصر و در حال کشف ، نوید می دهد که دستاوردهای آن به اندازه گذشته هیجان انگیز باشد، . همین امر نیاز به آموزش الکترونیک و نحوه استفاده از آن را برای امکان بهینه تر شدن زندگی ، اجتناب ناپذیر مینماید .

https://users.sussex.ac.uk/~tj86/electronics-and-internet-of-things.html

https://canvas.donga.edu.vn/eportfolios/3438/Electronics_and_Internet_of_Things/

https://portal.uaptc.edu/ICS/Campus_Life/Campus_Groups/Student_Life/Discussion.jnz?portlet=Forums&screen=PostView&screenType=change&id=9429bb05-1043-4cbf-a2d3-24f2baab79d5

https://www.colcampus.com/courses/94543/pages/electronics-and-internet-of-things