Máy hơi nước là đầu tàu chính của cuộc Cách mạng công nghiệp, lưu lại tầm quan trọng của kỹ thuật trong lịch sử dân tộc tân tiến .
Kỹ thuật (tiếng Anh: engineering), có khi còn gọi là ngành kỹ sư, là việc ứng dụng kiến thức khoa học để mang lại giá trị thực tiễn như việc thiết kế, chế tạo, vận hành những công trình, máy móc, quy trình, và hệ thống một cách hiệu quả và kinh tế nhất.[1] Ngành kỹ thuật vô cùng rộng, nó bao gồm một loạt các lĩnh vực kỹ thuật đặc thù hơn, mỗi lĩnh vực nhấn mạnh đến những lĩnh vực công nghệ và những kiểu ứng dụng riêng. Những người hành nghề kỹ thuật được gọi là kỹ sư.
Tổ chức ECPD ( tiền thân của tổ chức triển khai ABET ) của những kỹ sư Hoa Kỳ định nghĩa ” kỹ thuật ” là ” việc ứng dụng một cách phát minh sáng tạo những nguyên tắc khoa học vào việc phong cách thiết kế hay tăng trưởng những cấu trúc, máy móc, công cụ, hay quy trình tiến độ sản xuất, hay những khu công trình sử dụng chúng một cách riêng không liên quan gì đến nhau hay tích hợp với nhau ; hay vào việc kiến thiết xây dựng hay quản lý và vận hành những đối tượng người dùng vừa kể với sự ý thức khá đầy đủ về phong cách thiết kế của chúng ; hay để dự báo đặc tính hoạt động giải trí của chúng khi được quản lý và vận hành trong những điều kiện kèm theo nhất định ; tổng thể những việc này đều hướng đến một tính năng mong ước, tính kinh tế tài chính khi quản lý và vận hành, và sự bảo đảm an toàn so với con người và của cải. ” [ 2 ] [ 3 ]
Trong tiếng Việt, các từ “khoa học”, “kỹ thuật”, và “công nghệ” đôi khi được dùng với nghĩa tương tự nhau hay được ghép lại với nhau (chẳng hạn “khoa học kỹ thuật”, “kỹ thuật công nghệ”). Tuy vậy, kỹ thuật khác với khoa học và công nghệ. Khoa học là hệ thống kiến thức về những định luật, cấu trúc, và cách vận hành của thế giới tự nhiên, được đúc kết thông qua việc quan sát, mô tả, đo đạc, thực nghiệm, phát triển lý thuyết bằng các phương pháp khoa học.[4] Công nghệ là sự ứng dụng những phát minh khoa học vào những mục tiêu hoặc sản phẩm thực tiễn và cụ thể phục vụ đời sống con người, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp hoặc thương mại.[5]
Hình khắc nổi map Thành Lille, phong cách thiết kế năm 1668 bởi Vauban, kỹ sư quân sự chiến lược số 1 vào thời đó
Ngành kỹ thuật đã tồn tại từ thời cổ đại, khi nhân loại nghĩ ra những phát minh đầu tiên như cái nêm, đòn bẩy, bánh xe, ròng rọc. Thuật ngữ “kỹ thuật” (engineering) và “kỹ sư” (engineer) có nguồn gốc từ thế kỷ 14, từ thuật ngữ engine’er nhằm nói về “những người chế tạo vũ khí quân sự”,[6] còn engine được dùng để nói về các thiết bị dùng làm vũ khí công thành như máy bắn đá, máy lăng đá.
Sau đó, khi việc thiết kế công trình dân sự, như nhà ở hoặc cầu, dần phát triển trở thành một ngành kỹ thuật, thuật ngữ “kỹ thuật xây dựng dân dụng” (civil engineering)[3] bắt đầu chính thức được dùng để phân biệt những kỹ sư có chuyên môn về công trình phi quân sự và những kỹ sư về quân sự.
Thời cổ đại[sửa|sửa mã nguồn]
Những người La Mã cổ đại đã xây những cầu máng để phân phối nguồn nước sạch không thay đổi cho những thành thị trong chủ quyền lãnh thổ của họ .
Những công trình vĩ đại như kim tự tháp Ai Cập cổ, đài chiêm tinh Ziggurat vùng Lưỡng Hà, thành Acropolis và đền Parthenon ở Hy Lạp, Đền Solomon ở Jerusalem, hệ thống cầu máng Pont du Gard, đại lộ Appia (Via Appia) và Đấu trường La Mã, thành phố Teotihuacan, đền Brihadishvara… là những ví dụ minh chứng cho trình độ và tài năng của những kỹ sư thời cổ đại.[3] Những công trình khác, tuy không còn tồn tại, như Vườn treo Babylon[7] và Hải đăng Alexandria[8], là những thành tựu kỹ thuật quan trọng vào thời xa xưa và được xem là Bảy kỳ quan của thế giới cổ đại.[9]
Các loại máy cơ đơn giản được nghiên cứu và đề cập đến đầu tiên bởi nhà khoa học người Hy Lạp, Archimedes vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, khi ông viết hai tác phẩm “Về sự cân bằng của các hành tinh” (On the Equilibrium of Planes) và “Về các vật thể nổi” (On Floating Bodies).[10] Tuy nhiên, việc phát minh ra các loại máy cơ đơn giản đã có từ rất lâu trước đó. Cái nêm và đòn bẩy được biết đến từ thời Đồ Đá.[11] Bánh xe cùng với hệ cơ học “trục và bánh xe” được phát minh ở vùng Lưỡng Hà (Iraq ngày nay) vào khoảng thiên niên kỷ thứ 5 TCN.[12] Đòn bẩy chính thức được ứng dụng làm công cụ lần đầu tiên vào khoảng 5.000 năm trước ở vùng Cận Đông, khi đó được người Ai Cập cổ đại sử dụng để làm cân[13] và di chuyển những vật nặng.[14] Đòn bẩy còn được ứng dụng làm cần kéo nước (shadoof[15] hoặc shaduf[16]) – loại cần cẩu đầu tiên của nhân loại – ở vùng Lưỡng Hà vào khoảng 3.000 năm TCN[13] và ở Ai Cập khoảng 2.000 năm TCN.[17] Bằng chứng sớm nhất về việc sử dụng ròng rọc được tìm thấy ở vùng Lưỡng Hà từ khoảng 2.000 năm TCN[15] và ở Ai Cập cổ đại vào thời Vương triều thứ Mười Hai (1991–1802 TCN).[18] Đinh ốc, loại máy cơ học đơn giản phát minh sau cùng,[19] được tìm thấy ở vùng Lưỡng Hà vào thời Đế quốc Tân Assyria (911–609 TCN).[15] Người Ai Cập cổ đại đã ứng dụng ba trong số sáu máy cơ học đơn giản kể trên – mặt phẳng nghiêng, nêm, và đòn bẩy – để xây dựng những công trình vĩ đại như Đại kim tự tháp Giza.[20][21] Những loại máy thủy lực đầu tiên như guồng nước, cối xay nước, được sử dụng sớm nhất ở thời Đế quốc Ba Tư (Iraq và Iran ngày nay) vào khoảng thế kỷ thứ 4 TCN.[22]
Imhotep, một người sống vào thời Ai Cập cổ đại, thường được ghi nhận là kỹ sư tiên phong trong lịch sử vẻ vang trái đất. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Vốn là vị tể tướng dưới thời vua Pharaon triều đại thứ Ba Djoser, ông được cho là người đã phong cách thiết kế và giám sát việc thiết kế xây dựng Kim tự tháp Djoser ( kim tự tháp bậc thang ) ở Saqqara, Ai Cập vào khoảng chừng năm 2625 TCN. [ 23 ] Công trình Kim tự tháp Djoser do Imhotep thiết kế xây dựng được xem là đại kim tự tháp bằng đá tiên phong ở Ai Cập vì những lăng mộ Pharaon trước đó chỉ làm bằng gỗ hoặc gạch bùn phơi khô [ 23 ] [ 26 ] đồng thời góp thêm phần giúp Ai Cập trở thành vùng đất của những khu công trình đá vĩ đại. [ 23 ] Imhotep đã xử lý những yếu tố kỹ thuật khó khăn vất vả khi kiến thiết xây dựng kim tự tháp như tìm cách tạo mặt phẳng nền móng phẳng phiu bằng cách đào kênh dẫn nước sông Nile vào và dùng nước để làm chuẩn khi thiết kế xây dựng. Ông cũng tìm ra cách xẻ đá và luân chuyển những khối đá lớn để kiến thiết xây dựng kim tự tháp. [ 25 ]
Người Hy Lạp cổ đại cũng phát minh ra những loại máy móc cơ học để sử dụng trong lĩnh vực quân sự và xây dựng. Máy Antikythera, được xem là máy tính analog cơ đầu tiên của nhân loại,[27][28] cùng với những phát minh của nhà khoa học thiên tài Archimedes, được xem là những ví dụ cho sự phát triển của ngành kỹ thuật của người Hy Lạp cổ. Archimedes là người chú trọng về việc thực nghiệm và ứng dụng những kết quả của lý thuyết vào thực tế, với những phát minh trong lĩnh vực cơ học như bơm trục vít Archimedes (vẫn được dùng đến ngày nay), máy Antikythera (nghiên cứu các hiện tượng thiên văn), pa lăng (bộ gồm nhiều ròng rọc), máy bắn đá, tia chiếu hội tụ…[29][30] Việc phát minh ra máy Antikythera đòi hỏi kiến thức sâu sắc về hệ truyền động vi sai (differential gearing) và ngoại luân (epicyclic gearing) –hai nguyên lý chính yếu trong lý thuyết cơ học máy, sau này được ứng dụng trong thiết kế hệ truyền động bánh răng vào thời Cách mạng công nghiệp và vẫn được tiếp tục sử dụng đến ngày nay trong rất nhiều lĩnh vực, như kỹ thuật ô tô hoặc robot học.[31]
Quân đội của những đế chế cổ đại như Trung Hoa, Hy Lạp, La Mã, và Hung đã ứng dụng những phát minh quân sự trong các trận chiến của họ, như cung tên (được phát minh bởi người Hy Lạp từ khoảng thế kỷ thứ 4 TCN)[32], tàu chiến ba tầng (trireme), máy phóng đá (ballista), và máy bắn đá. Máy lăng đá (trebuchet) được phát minh vào thời Trung Cổ.
Thời Trung Cổ[sửa|sửa mã nguồn]
Một mạng lưới hệ thống cần trục chạy bằng thủy lực dùng để chuyển dời quặng trong những hầm mỏ, vào khoảng chừng năm 1556
Những loại máy chạy bằng sức gió đầu tiên như cối xay gió hay bơm gió (wind pump) được phát minh vào thời đại hoàng kim Hồi giáo, khoảng thế kỷ thứ 9 sau Công nguyên, ở vùng cộng đồng Hồi giáo (khu vực các nước Iran, Afghanistan, và Pakistan ngày nay).[33][34][35][36] Những loại máy vận hành bằng hơi nước, như máy nướng thịt chạy bằng tuabin hơi nước, được mô tả lần đầu tiên bởi Taqi ad-Din Muhammad ibn Ma’ruf khoảng năm 1551 vào thời kì Ai Cập thuộc Ottoman.[37][38]
Máy tách sợi bông (cotton gin) đầu tiên được phát minh tại Ấn Độ vào khoảng thế kỷ thứ 6 sau Công nguyên,[39] và guồng quay tơ (guồng xe sợi) được phát minh đầu tiên tại vùng cộng đồng Hồi giáo vào khoảng thế kỷ 11 sau Công nguyên,[40] cả hai phát minh này được xem là nền tảng phát triển của ngành công nghiệp sợi bông sau này. Guồng quay tơ là tiền thân của máy xe nhiều sợi (spinning jenny) – thiết bị quan trọng trong giai đoạn đầu của thời kỳ Cách mạng công nghiệp vào thế kỷ thứ 18.[41] Trục khuỷu và trục cam được phát minh bởi Ismail al-Jazari ở vùng Thượng Lưỡng Hà vào khoảng năm 1206,[42][43][44] và sau này trở thành bộ phận quan trọng trong các loại máy móc hiện đại như động cơ hơi nước, động cơ đốt trong, và cơ cấu điều khiển tự động.[45]
Những thiết bị lập trình đầu tiên được phát minh ở khu vực cộng đồng Hồi giáo. Bộ sắp xếp dãy âm thanh (audio sequencer), một dụng cụ âm nhạc lập trình được, là loại thiết bị lập trình xuất hiện sớm nhất. Bộ sắp xếp dãy âm thanh đầu tiên là máy thổi sáo tự động, được phát minh bởi anh em Banu Musa, được ghi chép trong tác phẩm “Sách về những thiết bị tân tiến” (Book of Ingenious Devices), vào khoảng thế kỷ thứ 9.[46][47] Vào năm 1206, Ismail al-Jazari đã phát minh ra những robot lập trình đầu tiên. Ông mô tả bốn vị nhạc công tự động, bao gồm những tay trống được vận hành bởi máy đánh trống lập trình có thể chơi các tiết tấu và nhịp điệu khác nhau.[48] Ismail al-Jazari cũng phát minh ra tháp đồng hồ, một loại đồng hồ thiên văn cơ học thủy lực, được xem là loại máy tính analog khả trình đầu tiên.[49][50][51]
Trước khi những ngành kỹ thuật văn minh tăng trưởng như thời nay, những thợ thủ công như thợ máy, thợ đồng hồ đeo tay, người đo đạc, đã ứng dụng toán học vào việc làm của mình. Trong khi đó, những trường ĐH được cho rằng đã không góp phần gì đáng kể đến sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến. [ 52 ] : 32
Hệ thống tiêu chuẩn cho kỹ thuật cơ khí đầu tiên được đề cập đến trong trước tác về ngành kỹ thuật khai khoáng “Về bản chất của các kim loại” (De re metallica) ra đời năm 1556, trong trong thời kỳ Phục Hưng. Tác phẩm De re metallica đề cập đến nhiều chủ đề bao gồm địa chất học và khai khoáng; đồng thời là tiêu chuẩn tham khảo cho ngành hóa học trong suốt 180 năm sau đó.[52]
Thời kỳ văn minh[sửa|sửa mã nguồn]
Lĩnh vực cơ học cổ điển, hay còn gọi là cơ học Newton, được xem là nền tảng của những ngành kỹ thuật hiện đại.[52] Nhờ vào sự phát triển mạnh khi công việc kỹ sư dần trở thành những nghề nghiệp có chuyên môn cao vào thế kỷ 18, thuật ngữ “kỹ thuật” được dùng cho những lĩnh vực có ứng dụng đến toán học và khoa học. Tương tự, những lĩnh vực thuộc nhóm ngành kỹ nghệ cơ học thời Trung cổ (mechanic arts) như nông nghiệp, quân sự, xây dựng, luyện kim…, dần được tập hợp chung thành nhóm các ngành “kỹ thuật”.
John Smeaton, kỹ sư người Anh, được xem là “cha đẻ” của ngành kỹ thuật xây dựng. Ông từng đảm trách việc thiết kế nhiều công trình như cầu, kênh đào, hải cảng, và hải đăng. Ông cũng là một kỹ sư cơ khí tài năng và đồng thời là nhà vật lý lừng lẫy. Smeaton đã nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm dựa trên mô hình bánh xe nước trong suốt bảy năm nhằm tìm cách tăng hiệu suất hoạt động của nó.[53] Ông cũng đã ứng dụng trục và bánh răng bằng sắt vào những bánh xe nước,[52]:69 đồng thời cải tiến động cơ hơi nước của Newcomen. Ngoài ra, Smeaton là người đầu tiên sử dụng “vữa vôi thủy hóa” (hydraulic lime, một dạng vữa vôi được hydrat hóa) và kỹ thuật sử dụng những khối đá granit làm mộng đuôi én trong việc xây dựng Hải đăng Eddystone (1755–1759). Smeaton được xem là người có đóng góp lớn đến việc phát triển của xi măng hiện đại vì ông đã tìm ra công thức pha trộn thích hợp để đạt tính hóa cứng (hydraulicity) cho vữa vôi, giúp dẫn đến việc phát minh ra xi măng Portland sau này.
Những ngành khoa học ứng dụng cũng đã giúp dẫn đến sự phát triển của động cơ hơi nước với hàng loạt phát minh trong thế kỷ 17 và 18. Evangelista Torricelli, nhà khoa học người Ý và là học trò của Galileo, đã phát minh ra áp kế và cách đo áp suất khí quyển vào năm 1643. Đến năm 1656, nhà sáng chế người Đức Otto von Guericke đã minh họa lực tác động tạo ra bởi áp suất khí quyển bằng thí nghiệm sử dụng quả cầu Magdeburg. Nhà vật lý người Pháp, Denis Papin, đã tạo mô hình thí nghiệm động cơ hơi nước và piston vào năm 1707. Edward Somerset, Hầu tước đệ Nhị xứ Worcester, đã xuất bản cuốn sách tổng hợp 100 phát minh trong đó có phương pháp nâng khối lượng nước. Samuel Morland, nhà phát minh người Anh chuyên về các loại bơm, đã để quên những bản thảo thiết kế bơm hơi nước ở văn phòng Bộ lãnh thổ quốc phòng (Ordinance Office) và Thomas Savery, một nhà phát minh người Anh khác, tình cờ tìm thấy. Savery sau đó đã thiết kế bơm hơi nước đầu tiên vào năm 1698, mà ông đặt tên là “Bạn của thợ mỏ” (The miner’s friend); loại bơm này sử dụng cả áp suất chân không và áp suất dương.[54] Thomas Newcomen, nhà phát minh người Anh, người đã tạo ra động cơ hơi nước có piston được sử dụng thương mại đầu tiên vào năm 1712, được cho rằng chưa được đào tạo bài bản về khoa học trước đó.[55]
Việc ứng dụng xi lanh gang xám chạy bằng hơi nước dùng để cung ứng khí nén cho lò luyện gang giúp tăng sản lượng sản xuất sắt trong thế kỷ 18. Nhờ nguồn năng lượng hơi nước, nhiệt độ lò cao tăng lên, đá vôi được sử dụng, giúp quy đổi nguyên vật liệu đốt từ than củi sang than cốc. [ 56 ] Những ý tưởng này làm hạ giá tiền sản xuất sắt, giúp việc sử dụng đoàn xe ngựa kéo và thiết kế xây dựng cầu sắt trở nên thuận tiện hơn. Quy trình khuấy luyện, ý tưởng bởi Henry Cort vào năm 1784, được cho phép tăng hiệu suất sản xuất sắt rèn lên. [ 57 ] [ 58 ] Phương pháp thổi gió nóng, được ý tưởng bởi James Beaumont Neilson vào năm 1828, giúp giảm lượng nguyên vật liệu thiết yếu để nấu chảy quặng sắt. [ 59 ] Ngoài ra, sự tăng trưởng của động cơ hơi nước áp suất cao dẫn đến sự thông dụng của những động cơ đầu kéo hơi nước và tàu hơi nước. [ 60 ] Những quá trình sản xuất thép tiên tiến và phát triển như quá trình Bessemer hay lò nung đáy bằng ( lò Martin ) đã mở đường cho sự tăng trưởng của những ngành công nghiệp nặng vào cuối thế kỷ 19. Một trong những kỹ sư nổi tiếng nhất quy trình tiến độ giữa thế kỷ 19 là Isambard Kingdom Brunel, với nhiều khu công trình như đường ray xe lửa, xưởng sửa chữa thay thế đóng tàu, và tàu hơi nước .
Cách mạng công nghiệp đã tạo ra nhu cầu rất lớn về máy móc bằng kim loại, từ đó dẫn đến sự phát minh ra nhiều loại máy công cụ. John Wilkinson, nhà sáng chế người Anh, phát minh ra máy khoan bàn (hay còn gọi là máy khoan đứng) vào năm 1774[61] được xem là loại máy công cụ đầu tiên.[62] Máy khoan đứng của Wilkinson, với khả năng có thể khoan lỗ có đường kính lên tới 1.250 mm với sai số chỉ 1 mm, được xem là một bước tiến vượt bậc vào thời đó và giúp hỗ trợ sự phát triển mạnh mẽ của các động cơ hơi nước.[63] Các loại máy công cụ khác cũng lần lượt ra đời, như máy tiện ren, máy phay, máy tiện vô tâm (turret lathe), máy bào kim loại. Kỹ thuật cơ khí chính xác được phát triển vào nửa đầu thế kỷ 19. Các loại khuôn dẫn, gá lắp, bắt đầu được sử dụng để định hướng và cố định vật liệu khi gia công, giúp tăng độ chính xác. Những loại máy công cụ bắt đầu có thể sản xuất ra những linh kiện có thể thay thế được, từ đó dẫn đến việc sản xuất quy mô lớn vào cuối thế kỷ 19.[64]
Theo thống kê tìm hiểu dân số Hoa Kỳ vào năm 1850, số lượng ” kỹ sư ” vào khoảng chừng 2000 người. [ 65 ] Trước năm 1865, chưa đến 50 người tốt nghiệp huấn luyện và đào tạo về ngành kỹ thuật ở Mỹ. Năm 1870, chỉ khoảng chừng 12 sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật cơ khí, sau đó tăng lên 43 người tốt nghiệp vào năm 1875. Đến năm 1890, có khoảng chừng 6.000 kỹ sư trong những ngành kỹ thuật kiến thiết xây dựng, khai khoáng, cơ khí, và điện. [ 66 ]Trước năm 1875, ĐH Cambridge chưa huấn luyện và đào tạo ngành cơ học ứng dụng ; còn ĐH Oxford đến năm 1907 mới khởi đầu có ngành kỹ thuật tiên phong. Nước Đức xây dựng những trường ĐH về kỹ thuật sớm hơn những ĐH ở Anh. [ 67 ] Bằng Tiến sĩ Kỹ thuật ( gọi đúng hơn là ” Tiến sĩ Khoa học ứng dụng và Kỹ thuật ” ) tiên phong ở Hoa Kỳ được trao cho Josiah Willard Gibbs tại Đại học Yale vào năm 1863. [ 68 ] Đây cũng là bằng Tiến sĩ về khoa học thứ hai được trao tại Hoa Kỳ. [ 69 ]Ngành kỹ thuật điện được hình thành vào thế kỷ 19 nhờ vào những thí nghiệm của những nhà khoa học như Alessandro Volta, Michael Faraday, Georg Ohm, cùng với sự ý tưởng ra điện báo vào năm 1816 bởi Francis Ronalds [ 70 ] và động cơ điện vào năm 1837 bởi Thomas Davenport [ 71 ]. Những khu công trình điều tra và nghiên cứu kim chỉ nan của James Maxwell và Heinrich Hertz vào cuối thế kỷ 19 đã mở đường cho sự sinh ra của nghành nghề dịch vụ điện tử. Những ý tưởng sau đó, như đèn điện tử chân không và transistor, đã giúp nghành kỹ thuật điện – điện tử lôi cuốn nhiều kỹ sư hơn bất kể ngành kỹ thuật nào khác. [ 3 ]Ngành kỹ thuật hóa học được tăng trưởng vào cuối thế kỷ 19. [ 3 ] Việc sản xuất quy mô công nghiệp yên cầu phải sử dụng những loại vật tư mới và quy trình tiến độ sản xuất mới ; chưa kể nhu yếu sản xuất hóa chất số lượng nhiều đã dẫn đến việc sinh ra một nghành nghề dịch vụ kỹ thuật riêng không liên quan gì đến nhau. [ 3 ] Vai trò của những kỹ sư hóa học tương quan đến việc phong cách thiết kế những nhà máy sản xuất và quy trình tiến độ sản xuất hóa chất. [ 3 ]
Ngành kỹ thuật hàng không là nghành nghề dịch vụ phong cách thiết kế máy bay trong khi ngành kỹ thuật hàng không ngoài hành tinh là một nghành nghề dịch vụ mới, tương quan đến việc phong cách thiết kế tàu thiên hà. Những người khởi đầu những ngành này là những nhà tiên phong vào đầu thế kỷ 20 tuy đã được điều tra và nghiên cứu bởi George Cayley từ cuối thế kỷ 18. Những kiến thức và kỹ năng thuở sơ khai của ngành kỹ thuật hàng không phần đông đến từ kinh nghiệm tay nghề cộng với những triết lý và kiến thức và kỹ năng tích góp từ những nghành nghề dịch vụ kỹ thuật khác. [ 72 ]Chỉ một thế kỷ sau chuyến bay thành công xuất sắc của đồng đội nhà Wright, ngành kỹ thuật hàng không đã đạt bước tiến can đảm và mạnh mẽ, khi tăng trưởng những loại chiến đấu cơ ship hàng cho Thế chiến thứ Nhất. Trong khi đó, những điều tra và nghiên cứu về khoa học cơ bản vẫn được liên tục nhờ vào việc phối hợp vật lý triết lý và thực nghiệm .
Những ngành chính[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật là một ngành rộng và thường được chia thành nhiều ngành con. Những ngành này tương quan đến những nghành nghề dịch vụ việc làm kỹ thuật khác nhau. Mặc dù bắt đầu người kỹ sư hoàn toàn có thể được huấn luyện và đào tạo trong một ngành đơn cử, nhưng trong suốt sự nghiệp của mình người này hoàn toàn có thể thao tác tương quan đến nhiều ngành và trong những nghành nghề dịch vụ việc làm khác nhau. Kỹ thuật thường được xem là có bốn ngành chính : kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện, kỹ thuật hóa học, và kỹ thuật thiết kế xây dựng. [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]
Kỹ thuật cơ khí[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật cơ khí là lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, và chế tạo những hệ thống cơ học dựa trên những hiểu biết về những lĩnh vực cơ bản như động học, tĩnh học, nhiệt động lực học, cơ học lưu chất, truyền nhiệt, và cơ tính vật liệu. Kỹ thuật cơ khí có bốn phân nhánh quan trọng: thiết bị–máy móc dùng để sản xuất hàng hóa, sản xuất năng lượng, thiết bị quân sự, và kiểm soát môi trường.[76] Những ứng dụng của kỹ thuật cơ khí bao gồm hệ thống cung cấp điện và năng lượng, sản phẩm hàng không và không gian, hệ thống vũ khí, phương tiện vận tải, động cơ đốt trong, tàu điện, chuỗi động (kinematic chain), công nghệ chân không, thiết bị cách ly rung động, robot, tuabin, thiết bị âm thanh, hệ thống sản xuất công nghiệp, kỹ thuật nhiệt, và cơ điện tử.
Kỹ thuật điện[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật điện là nghành nghiên cứu và điều tra, phong cách thiết kế, và sản xuất những mạng lưới hệ thống điện và điện tử. Những nghành nghề dịch vụ chuyên ngành của kỹ thuật điện gồm có : mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng ( như mạng lưới hệ thống sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện ) [ 77 ], kỹ thuật điện tử ( mạch điện tử và những linh phụ kiện như điện trở, tụ điện, diode bán dẫn, transistor ) [ 78 ], kỹ thuật điều khiển và tinh chỉnh – tự động hóa ( như bộ giải quyết và xử lý tín hiệu số DSP, vi điều khiển và tinh chỉnh, PLC, dụng cụ đo ), vi mạch điện tử ( như vi mạch tích hợp, công nghệ tiên tiến vi sản xuất, công nghệ tiên tiến micro, công nghệ tiên tiến nano ) [ 79 ], mạng lưới hệ thống viễn thông ( như cáp đồng trục, cáp quang ) [ 80 ], mạng lưới hệ thống máy tính ( như máy tính cá thể hay mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh TT ) [ 81 ]. Thông thường, hai phân ngành kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính được tách riêng thành hai nghành nghề dịch vụ độc lập với kỹ thuật điện. [ 82 ]
Kỹ thuật hóa học[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật hóa học là nghành nghề dịch vụ triển khai sự đổi khác vật chất dựa trên những nguyên tắc cơ bản về hóa học, vật lý, và toán học. Những khái niệm đặc trưng của ngành kỹ thuật hóa học gồm có : thống kê giám sát, phong cách thiết kế và quản lý và vận hành nhà máy sản xuất [ 83 ], phong cách thiết kế quy trình hóa học ( như sấy, lọc, trích ly, bay hơi ) [ 84 ] và hiện tượng kỳ lạ luân chuyển ( như truyền khối, truyền nhiệt, cơ lưu chất ). Những kỹ sư hóa học tham gia điều tra và nghiên cứu, phong cách thiết kế và quản lý và vận hành những quy trình hóa học ở quy mô công nghiệp như sản xuất hóa chất cơ bản, lọc – hóa dầu [ 86 ], dược phẩm [ 87 ], polyme ( như nhựa, sợi tổng hợp ), giấy, nguồn năng lượng hạt nhân, luyện kim, nguyên vật liệu … [ 88 ]
Kỹ thuật thiết kế xây dựng[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật kiến thiết xây dựng là nghành nghề dịch vụ phong cách thiết kế, kiến thiết xây dựng, và bảo dưỡng những khu công trình công cộng – tư nhân, như hạ tầng cơ sở ( trường bay, cảng, đường đi bộ, đường sắt, mạng lưới hệ thống cấp nước và mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nước, v.v… ), cầu, đập nước, và những tòa nhà. [ 89 ] [ 90 ] Kỹ thuật thiết kế xây dựng được chia thành nhiều chuyên ngành như kỹ thuật cấu trúc, kỹ thuật thiên nhiên và môi trường, kỹ thuật khảo sát thiết kế xây dựng. Về mặt lịch sử vẻ vang, ngành kỹ thuật thiết kế xây dựng được tách ra từ ngành kỹ thuật quân sự chiến lược. [ 91 ]
Những ngành kỹ thuật khác[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật hàng không ngoài hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật hàng không ngoài hành tinh chuyên điều tra và nghiên cứu, phong cách thiết kế, và sản xuất máy bay, vệ tinh, hỏa tiễn, trực thăng … Lĩnh vực này nghiên cứu và điều tra sâu về sự chênh lệch áp suất và những hệ khí động lực học của một thiết bị nhằm mục đích bảo vệ bảo đảm an toàn và hiệu suất cao nhất. Vì đây là nghành nghề dịch vụ điều tra và nghiên cứu về lưu chất nói chung, nên hoàn toàn có thể ứng dụng vào bất kể loại phương tiện đi lại vận động và di chuyển nào, ví dụ như xe hơi .
Kỹ thuật hàng hải[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật hàng hải là nghành nghề dịch vụ tương quan đến bất kể thứ gì xuất hiện trên mặt biển hoặc ở gần biển. Một số ví dụ về đối tượng người dùng nghiên cứu và điều tra của kỹ thuật hàng hải gồm có : tàu thủy, tàu ngầm, giàn khoan dầu, mạng lưới hệ thống thủy lực, cảng biển … Lĩnh vực này sử dụng kỹ năng và kiến thức tích hợp từ nhiều nghành nghề dịch vụ kỹ thuật khác như kỹ thuật cơ khí, điện, kiến thiết xây dựng, lập trình .
Kỹ thuật máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật máy tính là nghành nghề dịch vụ phối hợp bởi ngành khoa học máy tính và kỹ thuật điện tử nhằm mục đích tăng trưởng thiết bị phần cứng và ứng dụng máy tính. Những kỹ sư máy tính thường được huấn luyện và đào tạo về nhiều nghành nghề dịch vụ trình độ như kỹ thuật điện tử ( hoặc kỹ thuật điện ), phong cách thiết kế ứng dụng, tích hợp phần cứng – ứng dụng, thay vì chỉ là kỹ thuật ứng dụng hoặc kỹ thuật điện tử riêng không liên quan gì đến nhau .
Kỹ thuật mạng lưới hệ thống[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật hệ thống là lĩnh vực chuyên về phân tích, thiết kế và điều khiển hệ thống kỹ thuật. Lĩnh vực này tập trung vào khoa học và công nghệ của hệ thống công nghiệp, nhằm phân tích và thiết kế hệ thống để sản xuất hàng hóa và dịch vụ một cách hiệu quả.
Kỹ thuật liên ngành[sửa|sửa mã nguồn]
Kỹ thuật liên ngành là những nghành ứng dụng nhiều chuyên ngành kỹ thuật cơ bản khác nhau. Trong quá khứ, ngành kỹ thuật hàng hải và kỹ thuật khai khoáng từng là những phân ngành kỹ thuật chính. Những nghành kỹ thuật liên ngành khác gồm có : Kỹ thuật sản xuất, kỹ thuật âm thanh, kỹ thuật ăn mòn, kỹ thuật điều khiển và tinh chỉnh – tự động hóa, kỹ thuật khoảng trống, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin, kỹ thuật dầu khí, kỹ thuật môi trường tự nhiên, kỹ thuật mạng lưới hệ thống, kỹ thuật thu âm, kỹ thuật kiến trúc, kỹ thuật nông nghiệp, kỹ thuật hệ sinh học, kỹ thuật sinh học dược, [ 92 ] kỹ thuật địa chất, kỹ thuật dệt, kỹ thuật công nghiệp, kỹ thuật vật tư, [ 93 ] và kỹ thuật hạt nhân. [ 94 ] Những chuyên ngành kỹ thuật này thuộc 36 viện thành viên thuộc Hội đồng Kỹ thuật Anh quốc. [ 95 ]Một số chuyên ngành mới, được phối hợp với những nghành nghề dịch vụ truyền thống cuội nguồn để tạo nên những nghành kỹ thuật trọn vẹn mới – như ngành kỹ thuật và quản trị hệ Trái Đất gồm có nhiều nghành trình độ như giải pháp điều tra và nghiên cứu kỹ thuật, khoa học thiên nhiên và môi trường, đạo đức kỹ thuật, và nguyên tắc kỹ thuật .
