美国专业解析之——机械工程
一、专业简介
美国不同学校的ME专业设置主要有两种形式，一种是学校开设有机械工程学院，即在申请的时候就已经分为了单独的机械工程专业，比如单独的BME、Robotics等，另一种则是工程学院下的机械工程系，即在申请的时候是ME专业，而在ME专业下又分为concentration，比如生物工程、机械设计、流体机械、汽车、机器人、纳米材料等等，美国大多数学校ME专业都是这种开设形式。
1、专业方向
根据concentration的不同侧重点，ME专业又可以细分为以下几大类方向：
能源大类：
能源大类的涉及的方向众多，主要研究方向既包括太阳能、风能、流体动力、地热和生物能量等可再生能量之间的转化，也包括了石油、天然气、煤和铀等不可再生能源之间的转化。能源大类中主要包括了能源、摩擦、燃烧、流体这四个方向，我们重点讲一下能源和流体这两个方向。
能源方向：
就目前的国际形势来看，能源问题已经受到各国的广泛关注。能源方向的主要研究领域集中在新能源（风能、水能、太阳能以及清洁能源）的开发以及各种能量转换设备的设计和制造上。以University of Michigan为例，Energy的研究领域跨越了能源研究的每一个层次，包括了高效能源转换/储存材料、设备的设计和制造到工业过程、电力系统的有效利用以及其对能源政策的影响等多个方向。
从就业上来说，能源方向的机械工程师除了能够在industry里从事与电能、天然气和石油相关的职业之外，还可以从事作为传统的燃料做补充甚至替代燃料新能源物质（太阳能、风能和地热系统等）的开发工作。
流体方向：
研究内容主要在航空航天领域和能量转换的相关领域，stanford，cornell，princeton，caltech，UCB等都是流体方向比较厉害的学校，但各有偏重，比如stanford是湍流中心、康奈尔以CFD为主、而UCB的重点在于传热方面等。
从就业上看，由于美国政府规定留学生必须有专业对口的工作才会发放H1b，而像波音、Lockheed Martin等大部分军工单位、甚至造民用飞机的公司都以涉及国土安全为由拒绝给国际学生发offer，所以没有绿卡和公民身份的航空航天方向毕业生不管是在就业还是科研方面都会非常不便。尽管如此，流体的出路还是很多的，比如HVAC、CFD等都是就业机会较多又不看身份的专业方向。
另外流体方向的学生还可以做faculty，尽管学术界泡沫很大，但铁了心要走学术的话也还是有机会的。
制造大类：
制造大类主要包括了设计和制造两大方向。
设计方向：
研究内容主要包括机械设计，产品设计，设计方法学，计算机辅助设计等方面，所以会要求申请者在具有机械理论基础（分具体机构和整体制造流程理论两大方面）的同时又有设计基础（比如素描功底和电脑绘图软件Photoshop，ProE等的运用）。虽然在课程的设置上和工设有交叉，但工业设计更偏向于艺术类，而ME的Design更看中的是可行性，比如说设计一款手机壳，工设的重点可能偏向于如何设计的美观，而ME的Design则是更看重手机壳的材料选择。
制造方向：
主要研究内容包括了计算机辅助制造、制造系统、纳米制造等，这是国内ME学生的主要申请方向，所以竞争也十分激烈。
美国学校基本都以Design & Manufacturing存在，把Manufacturing单独作为主要学科设置的学校非常少，其中最具有代表性的学校之一就是佐治亚理工学院(Gatech)，Gatech的工程学院闻名全美，其机械工程专业的最核心的分支就是Manufacturing ，这也是Gatech最具代表性、最有实力的分支专业。另外，密西根安娜堡分校的Design 和 Manufacturing专业也是分开的，但这两个方向的特色都在于纳米和可持续化方面。
尽管很多机械学院下的Design & Manufacturing方向规模都不大，但实际上在就业上很占优势，因为很多Design & Manufacturing背景的学生从事的工作往往不是单一的设计/制造某样产品，而是参与某样产品相应的制造系统的研发设计以及制造，美国很多的制造业或者高科技公司都有很多这样的就业机会。
材料大类：
材料大类主要涉及机械领域内的纳米微米材料，聚合工程，生物机械等方向。
纳米微米机械材料：
纳米技术作为一门新兴的技术，与机械领域在材料及固体力学、材料机械特性等领域互有交叉，为机械领域提供了一种全新的材料选择的可能，所以发展前景十分可观。
生物机械方向
是典型的新兴学科与传统基础学科相结合而衍生出的专业方向，它的主要研究内容集中在生物机械、生物材料与设备、生物医学机械工程，神经工程学等生物学领域，因此可能会更青睐于有生物学、机械工程或医学知识等领域的知识背景的申请者。
值得注意的是，生物机械方向不管是在国内还是国外都属于新兴学科方向，在申请时又需要交叉的专业背景，因此建议国内纯机械工程专业的学生最好不要轻易尝试申请，除非你在国内读书的过程中参与过一些医学类或是生物学类的项目。
控制大类：
控制大类主要包括了计算机辅助工程，系统与自动控制，微电子系统声学、激光技术、光电测量，声音动力学、公路噪音控制、震动等领域。
计算机辅助工程
的主要研究方向更偏向于EE和CS，因此很多EE和CS的申请者为了躲避本专业的申请，会“退而求其次”的选择和EE和CS结合紧密、就业前景也很不错的计算机辅助工程分析，所以竞争也是很激烈的。
系统与自动控制的研究内容甚至比计算机辅助工程方向更靠近EE，加之国内高校ME和EE的课程设置都有自动控制的相关课程，所以这个方向也是国际学生申请最集中的专业方向。随着EE和CS申请人群的转移，这也成为了ME专业中最难申请的一个方向。
微电子系统
是和EE方向的专业设置有交叉的一门新兴学科，正是由于EE专业中也有这个方向的设置，因此也颇受申请者的欢迎。由于微电子系统的研究方向主要围绕着纳米方面，所以有强纳米材料背景的申请者在申请中略有优势。
另外，除了以上列举的四个方向之外，还有声学和光学两个新兴的小方向。
2、基础课程设置：
虽然各个院校所提供的课程内容不尽相同，但一般的机械工程学课程都包含（但不仅限于）以下科目：
数学(微积分、微分方程、线性代数)：Mathematics(in particular, calculus, differential equations, and linear algebra)
静力学及动力学 ：statics and dynamics
材料与固体力学强度：Strength of materials and solid mechanics
热力学、热传学、能量转换、冷冻原理及空气调节学：thermodynamics, heat transfer, energy conversion, and refrigeration/air conditioning
流体力学及流体动力学：fluid mechanics/fluid dynamics
制造工程：Manufacturing engineering, technology, or processes
机电与机器人：Mechatronics, and robotics
震动控制理论与控制工程：Vibration, control theory and control engineering
计算机辅助设计与制造：computer-aided design (CAD) and computer-aidedmanufacturing (CAM)
测量：instrumentation
3、项目开设情况
美国不同学校的ME专业设置各不相同，研究方向和学校规模也各有千秋。
1）斯坦福大学：
Stanford University机械工程专业的MS项目是一个professional的项目，是为了培养想进入industry的人才而开设的学位。尽管斯坦福的招生数量不少，但近些年来招收中国学生的比例逐渐降低，所以如果想要申请斯坦福的机械工程，除了硬件实力出众之外，牛推、名校本科等软实力也缺一不可。
主要的研究方向：
申请背景：斯坦福的MS项目需要申请者具有本科学士学位并拥有工程学、物理等专业背景。
申请要求：https://me.stanford.edu/admissions/masters-admissions
2）麻省理工学院：
MIT的机械工程学院下设9个学位，主要的研究方向大概是：Modeling、Experimentation & Computation、 Product Realization、Controls、 Robotics & Instrumentation 和 Energy Science & Engineering等。尽管MIT每年的招生规模不大，但根据往年的录取情况来看，MIT的ME专业的MS和MEng还是喜欢招中国人的。
研究领域： http://gradadmissions.mit.edu/programs/meche
申请背景：要求申请人在本科阶段至少有一门ME核心课程（如固体力学、动力学、流体力学、热力学、传热、材料、控制、设计和制造），并熟悉基本的电路和电磁场理论。
申请要求：http://meche.mit.edu/education/prospective-students/graduate/apply
UCBerkeley的机械工程专业在全美排名名列前茅，加上MS ME在中国招生非常少，所以成功的申请者GRE成绩多数都高于90%。另外，UCB的ME专业设置更偏向于研究，多数的MS学生会选择继续读PhD。
主要研究领域：
http://www.me.berkeley.edu/research/research-areas-and-major-fields
申请要求：
http://www.me.berkeley.edu/graduate/admissions/required-materials
4）密歇根大学安娜堡分校
密歇根大学安娜堡分校的机械工程系有超过150年的历史，其研究生项目的排名常年保持在TOP5，是美国最知名的机械系之一。密歇根大学安娜堡分校的机械工程系最nice的一点就是选课很灵活，如果你对纯理论课和team project之外的科研很感兴趣的话，还可以选择一到两门individual research project的课程，甚至可以完成一个thesis，体现一下PhD的感觉。
主要的研究内容：
https://me.engin.umich.edu/research/areas
申请背景：密歇根大学安娜堡分校会要求申请者拥有机械工程或相关专业（包括数学、科学、工程学等）背景，但非机械工程专业硕士也可以申请。
申请要求：
https://me.engin.umich.edu/academics/graduate/admissions/application-requirements
其他项目：
1）普渡大学西拉法叶校区：
研究领域：https://engineering.purdue.edu/ME/Research
普渡大学的机械工程学院的核心研究方向为Acoustics and Noise Control，Heat Transfer，Fluid Mechanics and Propulsion，Mechanics and Vibration，Manufacturing and Materials Processing等方向。
2）Cornell University：
研究领域：http://www.mae.cornell.edu/
康奈尔大学的主要研究方向是turbulence，solid mechanics，materials synthesis and processing。
3）Caltech
（California Institute of Technology）
Caltech的ME专业在Engineering and Applied Science 里，属于航空、应用机械、应用物理、CS、动力与控制系统、EE、材料科学和物理等专业的平行学科。
4、院校排名：
根据USnews公布的数据显示，ME专业排名Top20 的学校为：
1、Massachusetts Institute of Technology
1、Stanford University
3、University of California-Berkeley
4、California Institute of Technology
4、University of Michigan-Ann Arbor
6、Georgia Institute of Technology
6、niversity of Illinois-Urbana-Champaign
8、Carnegie Mellon University
8、Cornell University
8、Purdue University-West Lafayette
11、Northwestern University (McCormick)
11、Princeton University
11、University of Texas-Austin (Cockrell)
14、University of California-Los Angeles (Samueli)
15、Johns Hopkins University (Whiting)
16、Pennsylvania State University-University Park
16、Texas A&M University-College Station (Look)
16、University of California-San Diego
16、University of Minnesota-Twin Cities
16、University of Wisconsin-Madison
尽管工科的专业选择基本都是看专排，但排名并不是选择学校的绝对理由。我们也一直强调排名并不一定就能准确的反映出一个学校在工业界的reputation和学术水平，尤其是ME专业，因为ME专业的排名跟department的大小有非常直接的关系。
以Gatech和哈佛为例，Gatech的ME专业在美国的口碑很好，但其主要的原因除了自身的项目强之外，跟它的学科设置全、学院规模大有很大的关系，反观哈佛的ME专业，虽然只有几个项目，但个个都是业界比较优质的项目。另外还有耶鲁大学，整个工学院人数加起来可能还没有很多工程大校一个专业的人多，但耶鲁开展的几个ME项目都位于领域的前沿。但从就业方面来说，尽管这些IVY的research做的很好，但跟Gatech，UIUC，Umich，TAMU，Purdue这些工程学院的巨无霸学校相比，校友资源和在工业界的影响力却未必有这么广泛，所以当HR面对两个国际生candidate的时候，即便你是IVY，也有可能在校友资源上吃亏。
当然，这个问题见仁见智，并不能一概而论。
二
申请相关
1、申请背景：
尽管美国学校的ME专业交叉性很大，但总体来说，申请美国ME专业是需要较强的理工科背景的。然后根据美国大部分的ME专业设置方式，我按申请不同的ME方向的背景把要求总结如下：
1）能源大类：
申请能源方向需要申请者有较强的物理学基础，但针对能源下的不同分支，也需要相应的专业背景，比如流体方向需要具有流体力学、热力学等背景、能量转换系统设备制造领域最好拥有较好的Design and Manufacturing相关背景等。
另外，读流体方向的申请者需要有不错的physical sense，但就现在国内本科的教育水平来看，基本的physical sense病没有培养，所以如果想认真搞流体的话，数学的基础要大大加强。
2）制造大类：
Design & Manufacturing方向是国内学生申请的热门方向，如果是申请制造ME中的Design方向，申请者一般需要在具备机械理论基础的同时还需具有一些设计的基础，比如素描、电脑绘图软件Photoshop，ProE的运用等等。而如果是申请ME中的Manufacturing方向，则需要申请者除了要具有机械原理、机械制造以及固体力学等机械工程学的背景之外，最好能需要具备一定的计算机编程能力，才能在众多的申请者中具有优势。
3）材料大类：
材料大类的申请者不仅需要具有很强的材料学背景，还需要根据concentration的不同侧重点匹配固体力学、材料力学等背景。
另外，新兴的生物机械方向在申请中虽然颇得学生的青睐，而由于国内学校开设的对口专业较少，所以国内纯机械专业申请者的录取几率不高。但如果你本科学校有相似专业（比如北航生物与医学工程学院）或者医学/生物学项目经验的话，申请的结果可能会乐观一些。
4）控制大类：
申请控制类方向的学生在需要具有较强数学背景的同时还需要掌握计算机相关知识，如果在具备这两种能力的同时能够具有相应的其他背景（如申计算机辅助设计有设计背景、申计算机信息技术有EE背景）的话，对自己的申请会有很大程度的加分。
另外，新兴的光学、声学方向除了物理学背景之外，可能还会需要测量和图像处理方面的专业背景。
2、硬性要求
GPA：
虽然TOP30学校的官网上要求GPA最低达到3.0/4.0，但实际录取的GPA数据均值基本在3.5+，而一些专业比较top的学校，比如密西根安娜堡分校要求的GPA均分则为3.7/4.0，因此GPA是越高越好的，尤其是对于研究经验不多的小本学生来说，GPA是王道，否则学校可能根本不给你机会就把你刷掉了。
托福/雅思
申请比较Top的学校，TOEFL需要在100分以上,而部分学校除了对语言成绩有总分要求之外，还会有单项分要求，比如康奈尔大学要求口语22分，否则根本不会审查你的材料。
另外，部分学校不接受雅思成绩或托福成绩优先，所以在申请前一定要提前看清楚官网的申请要求。
GRE
美国ME专业对GRE分数要求并不是非常严苛，不同档次的院校对于GRE的要求差距也不是很大，申请top30学校：GRE320+，无需GRE Subject成绩，但GRE Subject考到90%是加分点；申请top30-60学校：GRE一般需要315分+；申请top60-100学校：GRE一般需要310+。
