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那指引戰(zhàn)機(jī)翱翔、火箭升天、守護(hù)萬家燈火的尖端科技
其底層邏輯其實(shí)就在我們觸手可及的生活里
中國電科的科技工作者
用一個(gè)個(gè)生動(dòng)的小實(shí)驗(yàn)
將深?yuàn)W的技術(shù)原理凝煉成一句通俗易懂的科學(xué)箴言
讓科學(xué)的種子在每一次好奇的探索中生根發(fā)芽
以科普為禮，向科學(xué)致敬
碳化硅材料
01
一句話原理
能耐高溫、抗高壓的 “半導(dǎo)體硬漢”，憑寬禁帶實(shí)現(xiàn)高效能 —— 碳化硅的核心優(yōu)勢(shì)。
02
核心知識(shí)
碳化硅是寬禁帶半導(dǎo)體材料，寬禁帶使其具備耐高溫（可耐 600℃以上高溫）、耐高壓、低功耗特性，能大幅提升電子器件效率，在新能源等領(lǐng)域不可或缺。
03
做個(gè)實(shí)驗(yàn)
同時(shí)用蠟燭外焰加熱陶瓷片和玻璃片的邊緣（加熱區(qū)域約1cm2，手持材料非加熱端）。1分鐘后移開蠟燭，用手背輕觸兩片材料的未加熱區(qū)域。玻璃片未加熱區(qū)域已明顯發(fā)燙，甚至可能因受熱不均開裂；陶瓷片未加熱區(qū)域溫度僅輕微上升，手感溫?zé)岵粻C。陶瓷的“耐高溫能力”類似碳化硅，普通玻璃類似傳統(tǒng)硅材料，直觀體現(xiàn)寬禁帶材料“熱量不易傳導(dǎo)、自身耐溫性強(qiáng)”的特點(diǎn)。
大模型
01
一句話原理
“吃”掉全世界的書+所有網(wǎng)頁！雖然不解其中意，但能記住海量文字的組合規(guī)律。
02
核心知識(shí)
大模型通過在巨量的數(shù)據(jù)上進(jìn)行訓(xùn)練來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，通?；谏疃葘W(xué)習(xí)架構(gòu)設(shè)計(jì)，擁有龐大的規(guī)模和參數(shù)量，幫助它們學(xué)習(xí)語言數(shù)據(jù)中的復(fù)雜模式，形成強(qiáng)大的內(nèi)容理解、處理和輸出能力。
03
做個(gè)實(shí)驗(yàn)
找一名小學(xué)生或者普通成年人，集中在一段時(shí)間內(nèi)閱讀大量某個(gè)之前不熟知領(lǐng)域（比如軍事領(lǐng)域）相關(guān)書籍，經(jīng)過大腦上萬億神經(jīng)元的處理和學(xué)習(xí)之后，通過閱讀前和閱讀后分別對(duì)內(nèi)容開展相應(yīng)的對(duì)話問答或者閱讀理解測(cè)試，會(huì)發(fā)現(xiàn)閱讀后，人對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)容的記憶和認(rèn)知有顯著提升，這就是在模擬大模型的基本工作原理。
DCDC電源
01
一句話原理
它是電能的“智能變速器”，通過飛快地開關(guān)（每秒數(shù)十萬次）把電能“打碎”再“平均”，高效地輸出我們需要的電壓。
02
核心知識(shí)
想象一下用瓢潑水給花園澆水，既浪費(fèi)又難以控制。如果換成高速開關(guān)的水龍頭，用水瓶接住，得到的就是平穩(wěn)細(xì)流。DCDC電源同理：MOS管是“水龍頭”，高速開關(guān)輸入電源；電感是“水瓶”，儲(chǔ)存、釋放能量；電容則把“水波”熨平。通過調(diào)節(jié)開關(guān)時(shí)間占空比，就能精密控制輸出電壓，效率極高。
03
做個(gè)實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)備一節(jié)9V電池、一個(gè)電位器（可調(diào)電阻）、一個(gè)大電感（工字型磁芯線圈）、一個(gè)大電容（1000μF以上）、一個(gè)LED燈、幾根導(dǎo)線。
?。?）用導(dǎo)線將電池、電阻器、LED燈串聯(lián)起來，LED燈亮，感受電阻器溫度。
?。?）斷開電路。將電池、電阻器、電感和LED燈串聯(lián)起來。用手快速地、反復(fù)地?cái)嚅_和連接電感與LED燈之間的導(dǎo)線，感受電位器溫度。
（3）在LED兩端并聯(lián)上大電容，再次重復(fù)步驟（2），觀察燈光的變化。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解讀：步驟（1）電阻器會(huì)燙手，模擬了線性穩(wěn)壓效率低、能耗大的缺點(diǎn)。步驟（2）電位器幾乎不發(fā)熱，用手模擬了開關(guān)電源中MOS管的開關(guān)，電感儲(chǔ)存了能量。步驟（3）燈光由閃爍變得非常穩(wěn)定，不再隨開關(guān)抖動(dòng)，電容平滑了電壓。此實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單完美詮釋了DCDC開關(guān)電源“高頻開關(guān)、電感儲(chǔ)能、電容濾波”的核心工作流程，其高效和平滑的特性一目了然。
光纖通信
01
一句話原理
讓攜帶信息的光，在比頭發(fā)絲還細(xì)的玻璃絲里，通過不斷地全反射向前奔跑，把信息瞬間傳遞到遠(yuǎn)方。
02
核心知識(shí)
光的全反射發(fā)生需兩個(gè)關(guān)鍵條件，一是光從光密介質(zhì)（如水、玻璃）射向光疏介質(zhì)（如空氣），二是入射角足夠大?？茖W(xué)家利用該原理，將高純度玻璃拉成光纖，讓光在其中經(jīng)無數(shù)次全反射傳輸信息，不僅損耗極低，速度還極快，構(gòu)成了現(xiàn)代通信的“高速公路”。
03
做個(gè)實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)備一個(gè)透明礦泉水瓶，用激光筆照射瓶身側(cè)壁靠下的位置，此時(shí)能看到光點(diǎn)處有光透出，另一側(cè)墻上還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光斑。接著擰開瓶蓋向瓶?jī)?nèi)注水，當(dāng)水注滿并從瓶口溢出形成水柱時(shí)，激光會(huì)突然“拐彎”，沿著彎曲的水流傳播，最終在水流末端形成一個(gè)明亮的光點(diǎn)，以此模擬光纖工作原理。
紅外熱成像儀
01
一句話原理
世間萬物，只要有余溫，都在默默散發(fā)人眼看不見的“紅外輻射”，熱成像儀就像一雙魔法眼，能將這份熱量“翻譯”成我們可見的圖像。
02
核心知識(shí)
一切溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物體都在不停地輻射紅外線。紅外熱成像儀的核心是紅外探測(cè)器，它能接收物體發(fā)出的紅外輻射，并根據(jù)其強(qiáng)度大小（對(duì)應(yīng)溫度高低）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過處理最終在屏幕上形成代表不同溫度的彩色或黑白圖像，讓我們“看見”溫度分布。
03
做個(gè)實(shí)驗(yàn)
在一個(gè)室溫環(huán)境下，用手在不同物體表面按壓幾秒鐘后抬起（如桌面、墻壁、金屬）。立即用額溫槍或非接觸式紅外測(cè)溫儀（手機(jī)外接或簡(jiǎn)易型號(hào)）測(cè)量你手剛才按壓過的地方和周圍區(qū)域。你會(huì)發(fā)現(xiàn)按壓過的區(qū)域溫度略高，儀器能檢測(cè)到這細(xì)微的溫差，模擬了熱成像的原理。
