生物化学

生物化学，也称为生理化学，是对生物体内化学过程的研究，涵盖了化学、生物学和生理学之间的重叠部分。生物化学支配着所有的生物体和生命过程。通过生化信号控制信息流，通过新陈代谢控制化学能量的流动，生化过程产生了生命的惊人复杂性。生物化学的大部分内容涉及细胞成分的结构和功能，如蛋白质、碳水化合物、脂类、核酸和其他生物大分子，尽管越来越多的过程而不是单个分子成为主要焦点。在过去的40年里，生物化学在解释生命过程方面变得如此成功，以至于现在从植物学到医学的几乎所有生命科学领域都在从事生物化学研究。今天，纯生物化学的主要重点是了解生物分子如何引起活细胞内发生的过程，而这又与研究和了解整个生物体有很大关系。

在大量不同的生物大分子中，许多是复杂的大分子（称为生物聚合物），它们是由类似的重复亚单位（单体）组成。每一类高分子生物大分子都有一组不同的亚单位类型，例如，蛋白质是一种聚合物，其亚单位是从一组20个或更多的氨基酸中选出的。生物化学研究重要的生物分子（如蛋白质）的化学特性，特别是研究酶催化反应的化学。

细胞代谢和内分泌系统的生物化学已经得到了广泛的描述。生物化学的其他领域包括遗传密码（DNA、RNA）、蛋白质合成、细胞膜运输和信号转导。

化学

化学是关于物质及其所发生的变化的科学。物理学也涉及物质的科学，但物理学采取的是更普遍和更基本的方法，而化学则更专业，它关注的是物质的组成、行为（或反应）、结构和属性，以及在化学反应中所发生的变化。它是一门物理科学，研究各种物质、原子、分子、晶体和其他物质的集合体，无论是孤立的还是组合的，并将能量和熵的概念与化学过程的自发性结合在一起。

传统上，化学学科是按照所研究的物质类型或研究的种类来分组的。这些学科包括无机化学，对无机物的研究；有机化学，对有机物（碳基）的研究；生物化学，对生物体内物质的研究；物理化学，利用热力学和量子力学等物理概念对化学过程的研究；以及分析化学，对材料样本的分析以获得对其化学成分和结构的了解。近年来出现了许多更专业的学科，例如，神经化学是对神经系统的化学研究。

电子产品

电子学是科学和技术的一个分支，涉及有源电子元件的电路，如真空管、晶体管、二极管和集成电路。这些元件的非线性行为及其控制电子流的能力使微弱信号的放大成为可能，并且通常被应用于信息和信号处理。电子学有别于电气和机电科学和技术，后者涉及使用电线、电机、发电机、电池、开关、继电器、变压器、电阻和其他无源元件将电能产生、分配、切换、储存和转换为其他能源形式。这一区别大约始于1906年李德林发明的三极管，它使用非机械装置对微弱的无线电信号和音频信号进行电放大成为可能。直到1950年，这一领域被称为 “无线电技术”，因为其主要应用是无线电发射器、接收器和真空管的设计和理论。

今天，大多数电子设备都使用半导体元件来进行电子控制。对半导体器件和相关技术的研究被认为是固态物理学的一个分支，而解决实际问题的电子电路的设计和构建则属于电子工程。

遗传学

遗传学（来自古希腊的γενετικός genetikos），是生物的一门学科，是关于基因、遗传和生物体内变异的科学。

遗传学处理基因的分子结构和功能，处理细胞或生物体内的基因行为（如优势和表观遗传学），处理从父母到后代的遗传模式，以及处理基因的分布、变异和种群的变化。鉴于基因对生物体的普遍性，遗传学可以应用于所有生物系统的研究，从病毒和细菌，到植物（特别是作物）和家畜，再到人类（如医学遗传学）。

自史前时代以来，生物从其父母那里继承性状这一事实一直被用来通过选择性育种改善作物植物和动物。然而，试图了解遗传过程的现代遗传学，只是从19世纪中期格雷戈尔-孟德尔的工作中开始的。虽然他不知道遗传的物理基础，但孟德尔观察到生物体通过不连续的遗传单位来继承性状，这些单位现在被称为基因。

基因对应于DNA内的区域，DNA是由四种不同类型的核苷酸链组成的分子，这些核苷酸的序列是生物体继承的遗传信息。DNA自然以双链形式出现，每条链上的核苷酸都是相互补充的。每条链都可以作为模板来创造一个新的伙伴链。这是制造可以遗传的基因副本的物理方法。

基因中的核苷酸序列被细胞翻译成氨基酸链，形成蛋白质–蛋白质中氨基酸的顺序与基因中核苷酸的顺序相对应。这种核苷酸序列和氨基酸序列之间的关系被称为遗传密码。蛋白质中的氨基酸决定了它如何折叠成三维形状；这种结构反过来又对蛋白质的功能负责。蛋白质执行着细胞生存所需的几乎所有功能。基因中DNA的变化可以改变蛋白质的氨基酸，改变其形状和功能：这可以对细胞和整个生物体产生巨大的影响。

虽然遗传学在生物体的外观和行为中起着很大的作用，但决定最终结果的是遗传学与生物体经历的结合。例如，虽然基因在决定一个生物体的大小方面起着作用，但它出生后所经历的营养和健康也有很大的影响。

经典的选择性育种方法通常不精确且时间长，如今正被现代基因组编辑方法所取代。最著名的例子是CRISPR/Cas方法（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats -CRISPR-associated），这是一种以定向方式切割和修改DNA的分子生物学方法。基因可以通过CRISPR/Cas系统被插入、移除或关闭，基因中的核苷酸也可以被改变。由于CRISPR/Cas方法易于实施，在不同目标序列方面具有可扩展性，而且成本低，因此在研究中的应用越来越多。CRISPR/Cas方法的开发获得了2020年的诺贝尔化学奖。

机械工程

机械工程是一门工程学科，应用物理学和材料科学的原理来分析、设计、制造和维护机械系统。它是工程的一个分支，涉及热能和机械动力的生产和使用，用于机器和工具的设计、生产和操作。它是最古老和最广泛的工程学科之一。

工程领域需要对核心概念的理解，包括力学、运动学、热力学、材料科学和结构分析。机械工程师使用这些核心原理以及计算机辅助工程和产品生命周期管理等工具来设计和分析制造工厂、工业设备和机械、加热和冷却系统、运输系统、飞机、水上交通工具、机器人、医疗设备等。

机械工程作为一个领域出现在18世纪欧洲的工业革命期间；然而，其发展可以追溯到世界各地的几千年前。由于物理学领域的发展，机械工程科学在19世纪出现了。该领域不断发展以纳入技术的进步，今天的机械工程师正在追求复合材料、机电一体化和纳米技术等领域的发展。机械工程与航空航天工程、土木工程、电气工程、石油工程和化学工程有不同程度的重合。

移动设备

手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备对我们的日常生活有着巨大的影响。例如，手机现在除了经典的电话之外，还提供了许多软件应用（app），在上网、导航、通信、设备控制、安全和社交媒体方面丰富了我们的日常生活。没有移动设备，西方社会的生活几乎无法想象。 

许多应用程序需要互联网接入。这是通过配备有微波天线的任何数量的蜂窝基站接收无线电信号来实现的。这些站点通常安装在位于人口密集地区的塔台、杆子或建筑物上，然后连接到有线通信网络和交换系统。以手机为例，它有一个低功率收发器，将语音和数据传输到最近的手机站点，这些站点通常不超过8至13公里（约5至8英里）。在覆盖率低的地区，可以使用手机中继器，它使用高灵敏度的碟形天线或八木天线与远在正常范围之外的手机塔进行长距离通信，并使用中继器将信号转发到短距离的小型本地天线，使几米内的任何手机都能正常使用。

当蜂窝电话或移动设备被打开时，它使用其独特的标识符在蜂窝交换机上注册，然后可以在收到电话或要建立网络连接时被交换机通知。移动设备不断搜索从周围基站收到的最强信号，并能在不同地点之间无缝切换。当用户在网络中移动时，会进行 “交接”，以允许设备在不中断连接的情况下改变位置。

小区站点有相对低功率的无线电发射器（通常只有一瓦或两瓦），广播它们的存在，并在移动终端和交换中心之间转播通信。交换中心反过来连接，例如，呼叫到同一移动运营商的另一个用户或公共电话网络，其中包括其他移动运营商的网络。这些站点中的许多都经过伪装，以融入现有的环境，特别是在风景优美的地区。

蜂窝电话和基站之间的对话是一个数字数据流，也包括数字化的音频数据（第一代模拟网络除外）。用于实现这一目标的技术取决于移动运营商实施的系统。技术是按代数分类的。第一代系统于1979年在日本推出，都是模拟系统，包括AMPS和NMT。第二代系统于1991年在芬兰引入，都是数字系统，包括GSM、CDMA和TDMA。现代无线标准包括第三代（3G）、第四代（4G或LTE）和第五代（5G）。

一些旧的无线技术使手机容易受到 “克隆 “的影响。每当手机超出范围（如在公路隧道中），一旦信号恢复，它就会向最近的手机塔发送一个 “重新连接 “信号，以确定自己的身份，并发出信号说它已准备好再次传输。只要有合适的设备，就有可能拦截重新连接的信号，并将其中包含的数据编码到一个 “空白 “电话中–就所有的意图和目的而言：这个 “空白 “电话是真正的电话的完全复制，所有用 “克隆 “电话打出的电话都由原来的账户来支付。这个问题在第一代模拟技术中很普遍，但后来从GSM开始的数字标准大大提高了安全性，使克隆变得更加困难。

为了限制发射器靠近用户身体的潜在危害，第一批有独立发射器、车载天线和听筒的固定/移动手机（被称为车载电话和袋装电话）被限制在最大3瓦的有效辐射功率。现代手持式手机的发射天线必须离用户的头骨几英寸，其最大发射功率被限制在0.6瓦的ERP。

分子生物学

分子生物学是生物学的一个分支，涉及到生物活动的分子基础。这一领域与生物学和化学的其他领域重叠，特别是遗传学和生物化学。分子生物学主要关注对细胞各个系统之间的理解和相互作用，包括不同类型的DNA、RNA和蛋白质生物合成之间的相互作用，以及了解这些相互作用是如何调节的。威廉-阿斯特伯里1961年在《自然》杂志上写道，分子生物学与其说是一种技术，不如说是一种从所谓的基础科学角度出发的方法，其主导思想是在经典生物学的大规模表现形式下面寻找相应的分子计划。它特别关注生物分子的形式，[……]主要是三维的和结构性的–但这并不意味着它只是形态学的细化。它同时还必须探究成因和功能。

分子生物学的研究人员使用分子生物学特有的技术，但也越来越多地与遗传学和生物化学的技术和思想相结合。这些学科之间没有明确的界限。

生物化学是对生物体内发生的化学物质和重要过程的研究。生物化学家主要关注生物大分子的作用、功能和结构。对生物过程背后的化学研究和生物活性分子的合成是生物化学的例子。

遗传学是研究遗传差异对生物体的影响。通常情况下，这可以通过一个正常成分（如一个基因）的缺失来推断。研究 “突变体”–相对于所谓的 “野生型 “或正常表型而言，缺乏一个或多个功能成分的生物体。遗传相互作用（表观）往往会混淆对这种 “敲除 “研究的简单解释。

分子生物学是对复制、转录、翻译和细胞功能过程的分子基础的研究。分子生物学的核心教条是将遗传物质转录成RNA，然后翻译成蛋白质，尽管这是对分子生物学的过度简化，但仍然为理解该领域提供了一个良好的起点。然而，鉴于RNA新作用的出现，这一图景正在被修正。

分子生物学的许多工作是定量的，最近在分子生物学和计算机科学的界面上，在生物信息学和计算生物学方面做了许多工作。截至21世纪初，对基因结构和功能的研究，即分子遗传学，已经成为分子生物学中最突出的子领域之一。

越来越多的生物学的其他循环集中在分子上，要么直接研究它们本身的相互作用，如在细胞生物学和发育生物学中，要么间接地，分子生物学的技术被用来推断种群或物种的历史属性，如在进化生物学的领域，如种群遗传学和系统发育学。在生物物理学中也有 “从头开始 “研究生物大分子的悠久传统。

电信

电信是指在很远的距离上传输信息，与他人进行交流。在早期，电信涉及使用视觉信号，如信标、烟雾信号、信号旗和光学日晷，或通过编码鼓点、肺部吹响的喇叭或通过响亮的哨子发出的音频信息，例如。在现代的电力和电子时代，电信现在还包括电报、电话和电传等电气设备的使用，无线电和微波通信的使用，以及光纤和其相关的电子技术，加上轨道卫星和互联网的使用。

现代电讯的第一次突破是随着19世纪30年代开始推动电报的全面发展。在19世纪，这些电气通信手段的使用将电信扩展到世界上几乎所有的地方，从而通过海底的电缆将各大洲连接起来。使用前三个流行的电讯系统，即电报、电话和电传，都需要使用导电的金属线。

无线通信的革命开始于20世纪的第一个十年，古列尔莫-马可尼因其在无线无线电通信方面的开创性发展而于1909年获得诺贝尔物理学奖。电气和电子通信领域其他非常著名的先驱发明家和开发者包括查尔斯-惠斯通和塞缪尔-莫尔斯（电报）、亚历山大-格雷厄姆-贝尔（电话）、尼古拉-特斯拉、埃德温-阿姆斯特朗和李-德-弗雷斯特（无线电），以及约翰-罗吉-贝尔德和菲洛-法恩斯沃斯（电视）。

今天的电信包括移动和手持设备的大领域，这些设备提供与其他用户和互联网的即时通信。

电信在世界经济中发挥着重要作用。2020年，全球电信服务市场的价值为1.66万亿，预计从2022年到2028年将以超过5%的复合年增长率扩张。特别是由于客户倾向于下一代技术和智能手机设备的转变，5G基础设施的实施是这种发展的关键因素之一。越来越多的移动用户，对高速数据连接需求的增加，以及对移动管理服务需求的增长，是额外的因素。