國家儀器(NI)學術計劃總監Andy Bell表示,NI四十年來致力於與工程師和科學家共同解決問題、與合作夥伴合作推出成千上萬的產品,「這一切的基礎都在於NI期望以此啟發與激勵新一代的工程師與科學家——學生。」

因此,NI提供了ELVS 、myRIO、CompactDAQ、USRP以及標準版LabVIEW等工具,並與業界夥伴合作開發教學軟體,讓學生透過實機操作的方式學習相同的工程理論與方法,協助他們準備好未來邁向就業或進階研究,有朝一日當他們成為工程師後將會需要並熟悉這些工程技術。據估計,至今已有超過35,000家企業採用NI硬體與軟體技術,共同協助全球6,000所以上的大學提高教學成效了。

「如今正是再次勇敢地挑戰自我時候了!」Andy Bell呼籲,「我們正處於一個前所未有的時代,機會來自於整個電子產業全面革命,推動醫療電子、交通運輸與消費等領域的創新與前景,但這些機會也帶來新一輪的挑戰與限制,因此,現在是時候推向下一階段的工程教育了,而且我們必須加速Do engineering的腳步。」

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為了「加速探索」(Accelerate Discovery)的過程,縮短實現理想的時間,Andy Bell強調,教育工作者必須持續提供實作專案,協助學生進一步探索;學生必須為設計跨學科且整合的系統作好準備。而NI所扮演的角色就在於加速實現這一設計過程的途徑。

在這場揭開NIWeek 2016序幕的學術論壇(Academic Forum)上,來自世界各地的頂尖工程學府與教育工作者分享了攜手NI「實作工程」(Do engineering)計劃的最新成果。同時,NI也說明如何透過最新的工具讓理論成真、擴展電路教育範圍、將物聯網(IoT)導入實驗室以及革新機械實驗室,從而加速探索。

無線通訊:讓理論成為現實

英國南安普敦大學(University of Southampton)教授Rob Maunder介紹,為了提供無線通訊的理論教學,該校採用LabVIEW Communications與USRP打造簡單的頻譜分析儀、解調OTA廣播FM無線電,以及探索無線數位通訊系統。透過實機操作的教學方式,讓學生學會概念背後的原理,以及實際操作硬體。

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電路與儀控:擴展電路教育範圍

在實際進入5G研究領域以前,學生必須先學習電路電子。Andy Bell介紹,NI與合作夥伴Digilent推出的最新版ELVIS——數位系統開發板,可讓學生學習數位邏輯與嵌入式應用測試基礎。它建立在Zynq 7020 FPGA系列可編程SoC為基礎,支援LabVIEW以及各種音視訊I/O,包括HDMI,還搭載了LED觸控螢幕。透過其連接至雲端的能力,可讓教育工作者與合作夥伴打造互動的線上課程,提供完整的數位電路教學。

亞利桑納州立大學(Arizona State University)教授Michael Goryll即介紹該校打造的遠端實驗室(Remote Labs),可為世界各地的學生提供與標準教室學習相同的環境,並透過Analog Discovery多功能儀器,提供電路與儀器控制教學。Michael Goryll強調,透過傳統與遠端教學的混合實驗室途徑,讓25%選擇電路與數位電子課程的學生在家完成了課程,同時也提高了選修這一課程的人數。

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IoT:為實驗室導入產業業趨勢

為了將最新的IoT等業界趨勢帶入教育實驗室,NI學術行銷工程師Dayna Polstein表示,教育工作者可以讓學生使用推動當今IoT進展的相同技術,利如使用myRIO打造其IoT計劃。myRIO具備即時處理器、FPGA與Wi-Fi連接能力,使其十分適用於擷取與傳輸資料,並支援業界標準的ThingWorks。

例如,德州大學阿靈頓分校(University of Texas at Arlington)為其機器學習課程使用LabVIEW與myRIO,藉由機器手臂實現人與機器人之間的互動。

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機電整合平台:革新機電整合實驗室

myRIO能夠滿足IoT設計的需求,但學生必須準備的還不只這些。當今的學生還必須接觸有關車輛、飛機等結合電子、機械與控制領域的設計,共同打造虛擬原型並進一步實現硬體原型以及部署系統,Andy Bell指出,這就是所謂的「機電整合」,例如,清華大學採用myRIO結合LabVIEW在兩個學期內打造出平衡行車。

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NI並為其ELVIS產品系列增添ELVIS RIO Control Module,支援即時嵌入式處理器與 FPGA架構,可針對電力系統、機台控制、硬體迴路與機電整合設計提供完整的實機設計學習解決方案。喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)教授David MacNair選擇NI ELVIS RIO Control Module,讓學生設計並執行實驗,以及解決感測器與制動器的電路問題,協助學生充瞭解如何使用儀器除錯,以及利用嵌入式處理器執行設計。