農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)與利用技術(shù)簡介

1、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)與利用技術(shù)簡介    電腦農(nóng)業(yè)是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)、人工智能、遙感技術(shù)等為一體的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的遠(yuǎn)程咨詢、診斷、技術(shù)服務(wù)等，達(dá)到與主流信息技術(shù)的接軌。1 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況 1.1 國外發(fā)展概況目前，國外農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)已有極大的發(fā)展，其范圍涵括了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，如農(nóng)作物的生產(chǎn)與育種，果園的生產(chǎn)管理，病蟲害的防治、診斷與發(fā)生預(yù)測及農(nóng)業(yè)科技管理體制等。比較有影響的有美國的POMME（果園管理及害蟲防治）、Comax-Cossym（棉花管理專家系統(tǒng)）、EXTRA（農(nóng)業(yè)技術(shù)和資源保護(hù)）及日本千葉大學(xué)開發(fā)

2、的番茄病害診斷專家系統(tǒng)等。其中美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局作物模擬研究所于1985 年建立的Comax-Cossym 是目前世界上開發(fā)應(yīng)用最為成功的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。它能為棉花管理提供全面咨詢，用于確定灌溉、施肥、施用脫葉劑和棉桃開裂的最佳管理方案。該系統(tǒng)自1985 年在美國推廣應(yīng)用以來，給美國棉花生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，每英畝純盈利超過60 美元，使美國的棉花生產(chǎn)管理向前邁進(jìn)了一大步。 1.2 我國發(fā)展概況我國農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究，早在80年代初期就已開始,是國際上開展此領(lǐng)域的研究與應(yīng)用比較早的國家。在國家“863”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、國家科技攻關(guān)、中科院、農(nóng)業(yè)部、機(jī)電部及各地政府的資助與

3、支持下,許多科研院所、高等院校和各地有關(guān)部門開展了各種農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究、開發(fā)以及推廣應(yīng)用,取得了可喜的成就。目前已研制出一批有影響的系統(tǒng)軟件，如中科院合肥智能所的“施肥專家系統(tǒng)”在全國已推廣了100多個(gè)縣，節(jié)約化肥30 多萬噸，增產(chǎn)糧食十多億斤；中農(nóng)院土肥所的“禹城小麥、玉米施肥專家系統(tǒng)”已推廣了0.75 萬hm2，增產(chǎn)小麥200 多萬千克。此外還有長春市農(nóng)科院的國家“863”課題“玉米栽培專家系統(tǒng)”、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所的“冬小麥新品種選育專家系統(tǒng)”和“玉米雜交種選育專家系統(tǒng)”等。   北京農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)示范區(qū)以發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高效、精品農(nóng)業(yè)為目標(biāo)，通過實(shí)施智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)

4、用示范工程，研究開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化的小麥、玉米、蔬菜、果樹生產(chǎn)綜合管理專家系統(tǒng)。以小麥管理專家系統(tǒng)為例，采用專家系統(tǒng)決策與農(nóng)民傳統(tǒng)生產(chǎn)習(xí)慣對比，每667m2 可減少用種35kg左右，增產(chǎn)小麥2030kg 以上，每667m2 可節(jié)約肥料用量35kg，平均每667m2 純收益增加4575 元。19961999年，通過建立“北京農(nóng)業(yè)智能網(wǎng)絡(luò)”推廣應(yīng)用智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)累計(jì)40 多萬公頃，增加產(chǎn)量13 815 萬kg、增加產(chǎn)值18 871 萬元，節(jié)約成本5 000 萬元左右，獲得總經(jīng)濟(jì)效益23 655 萬元，累計(jì)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)7 000 多人次，促進(jìn)了北京農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展?？梢灶A(yù)料，一個(gè)以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為重

5、要手段的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)將在我國迅速發(fā)展，將成為我國21 世紀(jì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。2 專家系統(tǒng)簡介    專家系統(tǒng)，就是知識工程師通過知識獲取手段，將領(lǐng)域?qū)＜医鉀Q特定問題的知識采用某種知識表示技術(shù)編輯成或自動生成某種特定表示形式，存放在知識庫中，然后用戶通過人機(jī)交互接口輸入信息、數(shù)據(jù)與命令，并借助于數(shù)據(jù)庫等，運(yùn)用推理機(jī)構(gòu)控制知識庫和整個(gè)系統(tǒng)工作，得到問題的求解結(jié)果。在專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，知識庫就象人的大腦，存儲著指定的全部知識。而推理機(jī)、人機(jī)接口、解釋機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等其它各部分可以組合成一個(gè)結(jié)構(gòu)框架，就象人的身體，人們常稱之為“外殼”(Shell)。這種外殼只要配上

6、包含有特定領(lǐng)域某方面知識的知識庫，則就可組成一個(gè)可以運(yùn)行的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)=知識+推理，并具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可以處理不確定的知識，進(jìn)行啟發(fā)式推理，使其更接近于人類思維方式。（2）系統(tǒng)的知識庫和推理機(jī)是分開的，維修知識庫靈活方便。（3）系統(tǒng)推理過程透明，用戶易于接受系統(tǒng)給出的結(jié)論和建議。3 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)簡介   農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)（又叫農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)），是運(yùn)用人工智能的專家系統(tǒng)技術(shù)，并集成了地理信息系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)等多方面高新技術(shù)，匯集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、模型和專家經(jīng)驗(yàn)等，采用合宜的知識表示技術(shù)和推理策略，運(yùn)用多媒體技術(shù)并能以信息網(wǎng)絡(luò)

7、為載體，向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供咨詢服務(wù)，指導(dǎo)科學(xué)種田。對提高農(nóng)業(yè)科技文化素質(zhì)，就地培訓(xùn)基層農(nóng)技人員，促進(jìn)農(nóng)業(yè)科技推廣體制現(xiàn)化，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，將發(fā)揮重大作用，它是適合我國國情的精確農(nóng)業(yè)，它不僅適用于廣大農(nóng)村，建造各種種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)專家系統(tǒng)，也是配備3S（全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感）技術(shù)的精確農(nóng)業(yè)的重要決策支持工具，是設(shè)施農(nóng)業(yè)智能化、自動化的重要技術(shù)。4 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的構(gòu)成 4.1 農(nóng)業(yè)智能決策支持系統(tǒng)的組成  4.2 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成 5 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫的內(nèi)容 5.1 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容 

8、   農(nóng)業(yè)專家數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括：地理信息數(shù)據(jù)，作物品種農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)，土壤數(shù)據(jù)，農(nóng)藝管理數(shù)據(jù)，試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)，病蟲草害信息數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件數(shù)據(jù)，圖形、圖象數(shù)據(jù)等。 5.2 知識庫內(nèi)容   農(nóng)業(yè)專家知識庫內(nèi)容包括：品種選擇知識，播期、密度知識，作物營養(yǎng)與施肥知識，農(nóng)田水分管理知識，作物生長發(fā)育知識，植物保護(hù)知識，生長調(diào)節(jié)劑、生化制劑的使用知識，病蟲草鼠害與防治知識等。 5.3 模型庫內(nèi)容    農(nóng)業(yè)專家模型庫內(nèi)容包括：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c機(jī)理模型，描述模型與解釋模型，統(tǒng)計(jì)模型與過程模型，應(yīng)用模型與研究模型，單一模型與綜合模型等。其中，前一