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那指引戰(zhàn)機翱翔、火箭升天、守護萬家燈火的尖端科技
其底層邏輯其實就在我們觸手可及的生活里
中國電科的科技工作者
用一個個生動的小實驗
將深奧的技術原理凝煉成一句通俗易懂的科學箴言
讓科學的種子在每一次好奇的探索中生根發(fā)芽
以科普為禮，向科學致敬
碳化硅材料
01
一句話原理
能耐高溫、抗高壓的 “半導體硬漢”，憑寬禁帶實現(xiàn)高效能 —— 碳化硅的核心優(yōu)勢。
02
核心知識
碳化硅是寬禁帶半導體材料，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，在新能源等領域不可或缺。
03
做個實驗
同時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，手感溫熱不燙。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、自身耐溫性強”的特點。
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
大模型通過在巨量的數(shù)據(jù)上進行訓練來學習數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，通常基于深度學習架構設計，擁有龐大的規(guī)模和參數(shù)量，幫助它們學習語言數(shù)據(jù)中的復雜模式，形成強大的內(nèi)容理解、處理和輸出能力。
03
做個實驗
找一名小學生或者普通成年人，集中在一段時間內(nèi)閱讀大量某個之前不熟知領域（比如軍事領域）相關書籍，經(jīng)過大腦上萬億神經(jīng)元的處理和學習之后，通過閱讀前和閱讀后分別對內(nèi)容開展相應的對話問答或者閱讀理解測試，會發(fā)現(xiàn)閱讀后，人對該領域內(nèi)容的記憶和認知有顯著提升，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（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
想象一下用瓢潑水給花園澆水，既浪費又難以控制。如果換成高速開關的水龍頭，用水瓶接住，得到的就是平穩(wěn)細流。DCDC電源同理：MOS管是“水龍頭”，高速開關輸入電源；電感是“水瓶”，儲存、釋放能量；電容則把“水波”熨平。通過調(diào)節(jié)開關時間占空比，就能精密控制輸出電壓，效率極高。
03
做個實驗
準備一節(jié)9V電池、一個電位器（可調(diào)電阻）、一個大電感（工字型磁芯線圈）、一個大電容（1000μF以上）、一個LED燈、幾根導線。
（1）用導線將電池、電阻器、LED燈串聯(lián)起來，LED燈亮，感受電阻器溫度。
（2）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、反復地斷開和連接電感與LED燈之間的導線，感受電位器溫度。
（3）在LED兩端并聯(lián)上大電容，再次重復步驟（2），觀察燈光的變化。
實驗現(xiàn)象解讀：步驟（1）電阻器會燙手，模擬了線性穩(wěn)壓效率低、能耗大的缺點。步驟（2）電位器幾乎不發(fā)熱，用手模擬了開關電源中MOS管的開關，電感儲存了能量。步驟（3）燈光由閃爍變得非常穩(wěn)定，不再隨開關抖動，電容平滑了電壓。此實驗簡單完美詮釋了DCDC開關電源“高頻開關、電感儲能、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方。
02
核心知識
光的全反射發(fā)生需兩個關鍵條件，一是光從光密介質（如水、玻璃）射向光疏介質（如空氣），二是入射角足夠大。科學家利用該原理，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，構成了現(xiàn)代通信的“高速公路”。
03
做個實驗
準備一個透明礦泉水瓶，用激光筆照射瓶身側壁靠下的位置，此時能看到光點處有光透出，另一側墻上還會出現(xiàn)一個光斑。接著擰開瓶蓋向瓶內(nèi)注水，當水注滿并從瓶口溢出形成水柱時，激光會突然“拐彎”，沿著彎曲的水流傳播，最終在水流末端形成一個明亮的光點，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
一切溫度高于絕對零度（-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器，它能接收物體發(fā)出的紅外輻射，并根據(jù)其強度大小（對應溫度高低）轉換成電信號，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
做個實驗
在一個室溫環(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溫儀（手機外接或簡易型號）測量你手剛才按壓過的地方和周圍區(qū)域。你會發(fā)現(xiàn)按壓過的區(qū)域溫度略高，儀器能檢測到這細微的溫差，模擬了熱成像的原理。
