電子電氣工學(xué)相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的電子電氣工程。研究電子運(yùn)動(dòng)，并且研究和開(kāi)發(fā)與之相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備。更具體可分為電子工學(xué)和電氣工學(xué)，電子工學(xué)代表性的研究就是對(duì)半導(dǎo)體和磁性材料的研究，電氣工學(xué)是研究電力和能源方面，比如電網(wǎng)電機(jī)控制等。

其中電子工學(xué)是比較熱門(mén)的專(zhuān)業(yè)，具體來(lái)說(shuō)電子通信設(shè)備比如電話(huà)、電視、衛(wèi)星等等的誕生和半導(dǎo)體，集成電路以及電腦等各種各樣的電子科技相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，可以說(shuō)是與我們的生活息息相關(guān)。而國(guó)內(nèi)在強(qiáng)電領(lǐng)域雖然很有優(yōu)勢(shì)，但是在半導(dǎo)體和磁性體方面的發(fā)展還比較晚，與世界一流水平相比還有一定的差距。

接下來(lái)，為大家介紹一下日本的電子電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的熱門(mén)研究室信息，主要以日本理工科的頭三所：東大，東京工業(yè)大和京都大為例展開(kāi)介紹。

01

東京大學(xué)

東京大學(xué)大學(xué)院新領(lǐng)域創(chuàng)成科學(xué)研究科 大崎研究室

先端エネルギー工學(xué)専攻システム電磁エネルギー講座　大崎博之教授?

大崎研究室的研究方向比較偏向電氣工學(xué)。具體的研究方向是為了實(shí)現(xiàn)電力能源的有效應(yīng)用，以及實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的電磁應(yīng)用系統(tǒng)，充分的使用超電導(dǎo)體等先進(jìn)的材料，來(lái)研究擁有優(yōu)異性能的電力能源機(jī)器和系統(tǒng)。

研究方向之一如下圖，是關(guān)于電動(dòng)飛機(jī)用超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)研究。

全世界都在推行二氧化碳減排的現(xiàn)在，對(duì)于航空客運(yùn)飛機(jī)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。為了達(dá)成減排目標(biāo)，電推進(jìn)系統(tǒng)將作為核心技術(shù)之一來(lái)取代傳統(tǒng)的航空燃油。但是由于可以搭乘150到180名乘客的客運(yùn)飛機(jī)，至少需要輸出功率40MW的動(dòng)力支持。所以非常需要機(jī)械和系統(tǒng)的高功率輸出和輕量化，于是這里就需要超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。

為了解決以上這些問(wèn)題，在大崎研究室，正在進(jìn)行高功率密度的推進(jìn)用超導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、從氫氣渦輪發(fā)電到高功率傳輸系統(tǒng)以及包括了發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。假設(shè)液態(tài)氫作為燃料和冷卻劑，對(duì)使用MgB2超導(dǎo)線(xiàn)材電樞繞組，并使用RE基高溫超導(dǎo)線(xiàn)材磁場(chǎng)繞組的電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、特性解析和系統(tǒng)推敲。

02

東京大學(xué)

東京大學(xué)大學(xué)院工學(xué)系研究科電子電氣 黒田忠?guī)谘芯渴?/p>

東京大學(xué) 大學(xué)院工學(xué)系研究科電気系工學(xué)専攻 教授

システムデザイン研究センター--d.labセンター長(zhǎng)?先端システム技術(shù)研究組合RaaS理事長(zhǎng)

據(jù)稱(chēng)到2025年，芯片上的集成晶體管數(shù)會(huì)比人體的細(xì)胞數(shù)還要多。持續(xù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的集成電路（IC），會(huì)給我們帶來(lái)超乎想象的發(fā)展和變革。黑田研究室研究的是如何實(shí)現(xiàn)用IC技術(shù)創(chuàng)造的未來(lái)社會(huì)。

為了創(chuàng)造出可以融入社會(huì)和環(huán)境的電子產(chǎn)品，黑田研究室目前的研究?jī)?nèi)容包括半導(dǎo)體系統(tǒng)、3D芯片、近場(chǎng)耦合技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)、智能傳感器、電力電子和人工智能技術(shù)。

黑田教授目前正在領(lǐng)導(dǎo)日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的復(fù)興。從經(jīng)濟(jì)安全保障的角度考慮，為了解決日本半導(dǎo)體制造業(yè)基礎(chǔ)的不足，黑田教授率領(lǐng)東大的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多方面的合作和開(kāi)發(fā)。

2019年設(shè)立東大系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究中心，廣泛募集社會(huì)企業(yè)，以會(huì)員制的形式進(jìn)行開(kāi)放式的交換和討論。2020年設(shè)立的系統(tǒng)技術(shù)研究組合RaaS ,是由個(gè)別企業(yè)和東大、臺(tái)積電聯(lián)合進(jìn)行保密性的技術(shù)開(kāi)發(fā)。其中的核心企業(yè)有：日立、松下、凸版印刷、MIRISE Technologies等。以東大相關(guān)項(xiàng)目為契機(jī)，2021年黑田教授帶頭引進(jìn)了臺(tái)積電的工廠(chǎng)，同年臺(tái)積電在日本設(shè)立「TSMC日本3DIC研究開(kāi)發(fā)中心」。

可以說(shuō)，黑田教授是日本半導(dǎo)體研究開(kāi)發(fā)方面的領(lǐng)頭人也不為過(guò)。如果說(shuō)想要接觸世界最先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片的研究，東京大學(xué)的黑田教授絕對(duì)是最好的選擇。

03

東京工業(yè)大學(xué)

東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)院　波多野?巖崎研究室

東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)院電気電子系? 応用物理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)　波多野睦子教授

波多野?巖崎研究室目前的研究有兩個(gè)大方面，固體量子傳感器和金剛石量子光源。具體的研究?jī)?nèi)容有，使用金剛石自旋特性的“金剛石傳感器（超靈敏量子磁傳感器）”。只需要稍微的改變鉆石的結(jié)構(gòu)就可以把金剛石從“寶石”變成“量子傳感器”。

如圖所示，因?yàn)榻饎偸翘荚訕?gòu)成的。通過(guò)去掉一個(gè)碳原子，并且用氮（Nitrogen）替換他，并且將其與空位（Vacancy）合成，就可以實(shí)現(xiàn)電子的特殊狀態(tài)。電子的自旋特性會(huì)受到磁場(chǎng)的影響。

波多野研究室使用這種電子自旋的量子力學(xué)特性來(lái)研究使用金剛石的“高靈敏度量子磁傳感器”，通過(guò)這種量子操作后獲得的傳感器可以感知大腦中神經(jīng)元活動(dòng)引起的磁場(chǎng)變化。有了這種“金剛石傳感器”可以讓至今為止難以實(shí)現(xiàn)的DNA·蛋白質(zhì)·細(xì)胞·心臟/大腦的活動(dòng)的監(jiān)測(cè)變成可能。在不久的將來(lái)，這種傳感器有助于監(jiān)測(cè)大腦中的大規(guī)?；顒?dòng)，和超級(jí)計(jì)算機(jī)一起進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。

同時(shí)這種技術(shù)還可以應(yīng)用于生命科學(xué)和醫(yī)療方面。比如在自動(dòng)駕駛技術(shù)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)非侵入式的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)感知駕駛員的駕駛情況，感受到駕駛員疲勞時(shí)進(jìn)行提醒。或者是在癌癥治療中使用該傳感器對(duì)檢測(cè)癌癥的情況。

想要報(bào)考波多野研究室，首先需要物理知識(shí)和化學(xué)知識(shí)作為基礎(chǔ)，根據(jù)應(yīng)用方向的不同還需要一些信息技術(shù)和生物方面的知識(shí)。

04

東京工業(yè)大學(xué)

東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)院 浦壁?原田研究室

東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)院電気電子系教授? 浦壁隆浩　特任教授

三菱電機(jī)(株) 先端技術(shù)総合研究所

浦壁研究室是與三菱電機(jī)株式會(huì)社的合作研究室，主要開(kāi)發(fā)與電力電子相關(guān)的基礎(chǔ)和主要技術(shù)。在預(yù)防全球氣候變暖的背景下，從電力的生產(chǎn)到消費(fèi)過(guò)程中為了達(dá)到電力的高效和穩(wěn)定，電力電子技術(shù)變得越來(lái)越重要。于是浦壁研究室的成員們正在一起推進(jìn)功率半導(dǎo)體、電路和控制的相關(guān)技術(shù)，并展現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)特性的功率半導(dǎo)體設(shè)備模型的研究。同時(shí)也再進(jìn)行高功率半導(dǎo)體元件的電路技術(shù)的開(kāi)發(fā)、以機(jī)械學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的電力電子設(shè)備的劣化診斷技術(shù)的研究。

可以說(shuō)浦壁研究室的研究，比起之前介紹的半導(dǎo)體的電子工程的研究，更偏向于半導(dǎo)體技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

05

京都大學(xué)

工學(xué)研究科 生體機(jī)能工學(xué)研究室

大學(xué)院 工學(xué)研究科 電気工學(xué)専攻　小林哲生教授

小林研究室通過(guò)使用最先進(jìn)的電氣電子工程技術(shù)對(duì)生命體的功能進(jìn)行探索，將取得的結(jié)果進(jìn)行應(yīng)用研究。其中重點(diǎn)對(duì)人類(lèi)的腦神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)研究，對(duì)腦功能進(jìn)行非侵入型的觀(guān)測(cè)、解析和成像，在探索大腦的高度功能系統(tǒng)的同時(shí)，以視覺(jué)系統(tǒng)為中心的感知功能、記憶、認(rèn)知、意識(shí)等問(wèn)題做為主題進(jìn)行工學(xué)的應(yīng)用。

并且，通過(guò)醫(yī)學(xué)和工學(xué)的聯(lián)合研究，進(jìn)行生物成像和腦機(jī)接口的研究，適用于因疾病或事故而導(dǎo)致視力和聽(tīng)力等感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)障礙的人。

作為文部科學(xué)省先進(jìn)交叉領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)造基地計(jì)劃“先進(jìn)生物影像先進(jìn)技術(shù)中心”的成員，旨在實(shí)現(xiàn)疾病早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防醫(yī)學(xué)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)新。目前研究室正在使用激光和新的功能性腦成像系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一種超靈敏的光泵浦原子磁力計(jì)。并在2014年以來(lái)加入“利用創(chuàng)新技術(shù)闡明腦功能網(wǎng)絡(luò)全貌的項(xiàng)目”，進(jìn)行腦部科學(xué)的研究。

06

京都大學(xué)

工學(xué)研究科 光量子電子工學(xué)研究室

大學(xué)院 工學(xué)研究科 電気工學(xué)専攻　野田進(jìn)教授

新型光納米構(gòu)造“光子晶體”的研究

光子結(jié)晶是一種具有周期性折射率分布的新型光學(xué)納米結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是光子帶隙不允許特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光存在。通過(guò)人為地在這種晶體中引入缺陷或控制晶格點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，可以使光線(xiàn)在很小的區(qū)域內(nèi)無(wú)遺漏地彎曲成直角，從而在很小的點(diǎn)上捕獲光子，進(jìn)而完全的控制發(fā)光現(xiàn)象。通過(guò)以上這些操作來(lái)自由的操縱光子，在野田研究室，通過(guò)系統(tǒng)而深入地探索“光子晶體工程”這一新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，旨在用這種光子晶體自由控制光，并將其應(yīng)用于各種設(shè)備。

具體的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，目前大熱的自動(dòng)駕駛、機(jī)器人的自動(dòng)運(yùn)行以及安全傳感中，有一種叫做LiDAR?（Light Detection and Ranging）的激光脈沖會(huì)對(duì)障礙物進(jìn)行空間掃描，目前，用于傳感的激光脈沖掃描必須依靠機(jī)械方法，因此存在運(yùn)行速度慢、難以小型化、可靠性低等較大的問(wèn)題。而該研究室通過(guò)在小型并低價(jià)的半導(dǎo)體激光器上添加傾斜光束的功能并將他們排列成陣列，從而改變激光束發(fā)射的方向。實(shí)現(xiàn)了新型的光子晶體的激光掃描裝置。