申請美國機械工程（ME）專業(yè)需要有良好的工科背景，例如非常優(yōu)秀的數(shù)學(xué)和物理學(xué)的基礎(chǔ)；需要良好的動手能力，例如參加過各種競賽（比如比較泛濫的機器人大賽）即是動手能力的體現(xiàn)；需要良好的計算機專業(yè)背景，例如編程能力。中國的專業(yè)設(shè)置同美國高校是有些差異的，中國是小專業(yè)，美國是大專業(yè)。比如說機械工程（ME）相關(guān)專業(yè)，中國就有機械工程、車輛工程、自動化等等。如果再細(xì)化分，還會有很多。但是美國95%以上的學(xué)校，就是一個機械工程（ME）專業(yè)，而我們細(xì)分化的那些方向變成了這個專業(yè)下的concentration，這個concentration則憑借個人興趣和愛好去選擇。

說起來機械工程（ME）的歷史其實還要追溯到古希臘和中國，那時螺旋泵、蒸汽機、鐘、地震儀等的發(fā)明，可是現(xiàn)在中國在ME領(lǐng)域的研究已經(jīng)落后了一大步。美國最早開設(shè)工程專業(yè)的學(xué)校有三所：U.S.MilitaryAcademy、NorwichUniversity和RensselaerPolytechnicInstitute。

機械工程（ME）專業(yè)領(lǐng)域非常多樣化，甚至每個機械工程師可能與他的同事做的事情都有不一樣的地方。本文我們把ME分為以下三大類進(jìn)行說明：

1）Energy能量類

Energy是ME和物理學(xué)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，Energy的形式包括熱能、輻射能、動力學(xué)、電氣、化學(xué)、核能等。它主要是側(cè)重于從一種能量轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能量，能量的來源既有可再利用的（例如太陽能、風(fēng)能、流體動力、地?zé)岷蜕锬芰浚?，也有不可再用的（例如石油、天然氣、煤和鈾）?/p>

以UniversityofMichigan為例，Energy的研究領(lǐng)域大概包括：ICenginesandenginesystemsdesign內(nèi)燃機和發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計；Combustion燃燒；Pollutantformation污染物質(zhì)的形成；Simulationofvehiclesystems車載系統(tǒng)仿真；Computationalmethodsforreactingflows反應(yīng)流的計算方法；Microscalepowergenerators微型電力發(fā)動機；Self-assemblednanostructuresforenergyapplications用自組裝納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)能源利用；Nanostructuredenergyconversiondevices納米結(jié)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換裝置；Concentratedsolarpowersystem專注太陽能系統(tǒng)；Lasertechniquesforbustiondiagnostics用激光技術(shù)進(jìn)行燃燒診斷；Materialsandsystemsforenergystorage能量儲存的材料和系統(tǒng)。

我們上面說了，Energy方面涉及到能源的方方面面。但是這里面就會與其他的專業(yè)有很多的交叉，比如說EE也涉及到能源，ChemicalEngineering也涉及到能源，核物理或工程也涉及到能源。那么他們之間有什么差異呢？這是很多申請都關(guān)心的問題，其實這點說起來非常簡單，ME更加偏向于設(shè)備的研究和學(xué)習(xí)，EE則是能源的存儲和傳輸方面的研究和學(xué)習(xí)（電能），其它專業(yè)下的那些更多的是原理層面的研究和學(xué)習(xí)。在這里我們要額外再說一下EE下的Energy，在EE里的Energy一般指的是強電。從傳統(tǒng)的分法來分，EE分為強電和弱電兩個方向。而EE下的Energy主要的一個是電力的傳輸和存儲。我們知道，電能在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中是有損耗的，而這個損耗是由于傳輸材料本身的電阻產(chǎn)生的。所以現(xiàn)在研究傳輸很熱門的研究都是材料，超導(dǎo)材料（與MaterialScience相交叉）。而電力的存儲也是變相的材料問題，也是與MaterialScience交叉的部分。

整個ME的申請都需要申請者有比較強的物理知識，Energy也不例外，這是申請方面。從就業(yè)來說，機械工程師關(guān)注的是能量機械學(xué)——能量如何產(chǎn)生、儲存和運動。很多機械工程師是在industry里就業(yè)，從事與電能、天然氣和石油相關(guān)的職業(yè)；還有很多機械工程師在從事太陽能、風(fēng)能和地?zé)嵯到y(tǒng)的開發(fā)，期待著這些能源能為傳統(tǒng)的燃料做補充甚至替代燃料。機械工程師還關(guān)注能源的利用，包括發(fā)明更多燃料消耗低的汽車、發(fā)動起和其它裝置。另外還有機械工程師在關(guān)注熱能對系統(tǒng)和機器上的影響。

如下的一些數(shù)據(jù)希望對于不確定要選擇專攻哪個領(lǐng)域的學(xué)生有所幫助。

PowerPlants：美國近一半的電是靠燃燒煤轉(zhuǎn)換而來，僅有大概五分之一來自nuclearfission（核裂變），剩下的多數(shù)都是靠天然氣和石油發(fā)電?？稍偕Y源的擁護(hù)者相信太陽能和風(fēng)能有一天可以替代大部分現(xiàn)有的發(fā)電廠，而未來主義者則相信的是氫和核能。不知道我們的申請者相信的是什么？

FossilPower：美國大概有四分之三的能源來自于礦物燃料（fossilfuel），剩下的來自核反應(yīng)堆、水力發(fā)電、太陽能和風(fēng)能。而礦物燃料（產(chǎn)生的二氧化碳、氮和氧化物、氧化硫）給美國的空氣污染做出了很大的“貢獻(xiàn)”。

RenewableEnergy：人人都知道可再生資源的好處，可是發(fā)展卻沒有人們要求的那么迅猛，因為科學(xué)家也好，工程師也罷，他們的研究需要巨額的花費，而這些花費通常需要政府來買單，所以其發(fā)展實質(zhì)上還受著政府對這方面的關(guān)注度的影響。目前美國電力只有18%的來源是可再生能源，而且多數(shù)是水力發(fā)電。另外還有乙醇（Ethanol）和生物柴油（biodiesel）也為美國的18%的車用燃料提供了來源。

NuclearPower：核能工廠運營相對成本較低但是要建立起來并且取得營業(yè)執(zhí)照則很昂貴。核能現(xiàn)在占全世界13%的發(fā)電來源。

2）Manufacturing制造類

為了不斷提高操作效率，機械工程師會設(shè)計和制造一系列的機器與系統(tǒng)?？諝馕廴究刂?、自動化、物料搬運和設(shè)備運轉(zhuǎn)技術(shù)都是專注于制造類的工程師所專注的領(lǐng)域。

依然以UniversityofMichigan為例，學(xué)校在該Manufacturing方面所研究的領(lǐng)域包括：Nanotubestructuresanddevices納米管結(jié)構(gòu)和設(shè)備；Masscustomizationandsystems大規(guī)模定制系統(tǒng)；Laserweldingandjoining（fabricationandmodeling）激光焊接和連接（制造和建模）；Reconfigurablemanufacturing可重構(gòu)制造；Lasermicromachining激光微加工；Precisionmanufacturing精密制造；Biomedicaldevices生物醫(yī)學(xué)設(shè)備；Metalultrahighspeedcutting金屬超高速切削；Globalhealthdesign全球衛(wèi)生設(shè)計；Affordablemedicaldevicedesign負(fù)擔(dān)得起的醫(yī)療設(shè)備設(shè)計；Sustainablemachiningprocessesandsystemsdesign可持續(xù)的機器加工和系統(tǒng)設(shè)計。

這個大方向不僅僅需要物理方面的知識，還有很多知識是和計算機相交叉的。比如說在這個大方向下的自動化，不僅僅涉及到ME的知識，還涉及到EE和CS的知識。我們在IE的部分已經(jīng)說過，IE的發(fā)展是來源于ME的，就是為了解決大規(guī)模生產(chǎn)的時候的問題。（這又在某種程度上說明了工科的交叉，當(dāng)然這也是現(xiàn)代學(xué)科發(fā)展的一個趨勢）。一般來說這個方向的學(xué)生都會學(xué)習(xí)：機械原理，固體力學(xué)等等課程。因為這個專業(yè)方向有個特點，新興方向非常依賴計算機工具，比如說在設(shè)計東西的時候，需要計算機輔助，因此它的很多知識與計算機相交叉。從申請方面來說：由于美國的大專業(yè)制，大部分我們的ME學(xué)生，自動化學(xué)生，車輛工程等大ME類的學(xué)生，以及部分學(xué)習(xí)物理的學(xué)生，都適合學(xué)習(xí)這個方面。

3）DesignMechanics設(shè)計力學(xué)類

該領(lǐng)域主要是設(shè)計消費者和工業(yè)界所需的設(shè)備，家用電器、汽車、計算機硬件、工廠設(shè)備、宇宙飛船、飛機，所有這些任何需要機械運動的東西，都是由該領(lǐng)域的工程師來設(shè)計的，當(dāng)然很多時候是與其它領(lǐng)域的設(shè)計師一起完成的，比如說計算機硬件設(shè)計，不僅僅要考慮到工程特性的設(shè)計，如耐用性等，也需要考慮到外觀設(shè)計，而這就需要和計算機領(lǐng)域的專業(yè)人士一起來完成。其中一個越來越受機械工程師關(guān)注的領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)生物技術(shù)，多數(shù)是做一些生物醫(yī)療器械，而這個方向又跟材料科學(xué)，EE和CS相交叉了。

在UniversityofMichigan的Design領(lǐng)域，它有這些研究方向：Microandnanoprecisionsystems微型和納米精度系統(tǒng)；Smartstructuresandmaterials智能結(jié)構(gòu)和材料；Nanoscalesystems納米系統(tǒng)；Compliantmechanisms柔性結(jié)構(gòu)；Multidisciplinarydesignoptimization多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化；Assembly，disassemblyandsupplychains組裝、拆卸和供應(yīng)鏈；Medicaldevicedesign醫(yī)學(xué)設(shè)備設(shè)計；Globalhealthdesign全球衛(wèi)生設(shè)計；Sustainabledesignofproducts，processes，andpolicies可持續(xù)的產(chǎn)品、流程和政策的設(shè)計。

好的設(shè)計工程師要求對客戶需求、服務(wù)環(huán)境、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、材料、生產(chǎn)過程和公差有一個深入的了解。為了使設(shè)計工程進(jìn)展順利，CAD通常是必備工具，比如計算、建模和模擬。學(xué)習(xí)該領(lǐng)域的申請者對CAD不會陌生，幾乎所有的物理產(chǎn)品和工具是這樣設(shè)計出來的。

在申請的時候，需要具有很強的力學(xué)相關(guān)的知識，以及機械理論方面的基礎(chǔ)知識（分為整體制造和流程理論兩大分支），這里又會跟工業(yè)設(shè)計有一些交叉。但是與工業(yè)設(shè)計還是不一樣的。工業(yè)設(shè)計是偏向于藝術(shù)類的專業(yè)，需要申請者有很強的藝術(shù)功底，在申請過程中也需要提交作品集。而在ME里的設(shè)計，并不需要這些條件。因為他們的Design更多的是可行性的設(shè)計，比如設(shè)計一款手機的外殼，使用一種材料，是否可以達(dá)到一定的強度以起到保護(hù)手機的作用，同時厚度又不會太厚。而美觀的設(shè)計那是工業(yè)設(shè)計里需要學(xué)習(xí)的。

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