農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)-農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述目錄0102專家系統(tǒng)技術(shù)概述農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述01專家系統(tǒng)技術(shù)概述農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述

一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念人工智能（artificialintelligence，AI）是指研究人類智能活動的規(guī)律，利用計算機(jī)構(gòu)造一個人工系統(tǒng)來模擬人類思考問題，使計算機(jī)具有人類智能行為，以實(shí)現(xiàn)人類腦力勞動自動化的技術(shù)。智能機(jī)器(intelligentmachine)是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)的機(jī)器，具有判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動。人工智能是用計算機(jī)模擬人的智能，通常是通過知識處理把人的各種思維和智能轉(zhuǎn)化為符號的表示、推理、搜索、學(xué)習(xí)等方式。啟發(fā)性、模糊性知識，搜索推理和不確定性推理，以及機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能研究的重要內(nèi)容。知識表示、問題求解、自然語言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知科學(xué)等是人工智能的重要研究分支。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述研制各類自然語言處理系統(tǒng)，利用計算機(jī)來分析人的自然語言表達(dá)，幫助進(jìn)行翻譯和實(shí)現(xiàn)人機(jī)自然語言對話。人工智能研究進(jìn)展較大的三應(yīng)用分支機(jī)器人專家系統(tǒng)自然語言理解再現(xiàn)人的感覺、操作和行動，從事復(fù)雜作業(yè)，可在一些有害、危險和繁重、疲勞性勞動場合來代替人去完成作業(yè)，如焊接、搬運(yùn)、裝配、水下與地下作業(yè)等。一個智能計算機(jī)程序系統(tǒng)，具有專業(yè)知識并能通過推理和判斷來解決問題，可代替人類專家進(jìn)行疾病診斷、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)、化學(xué)結(jié)構(gòu)分析等方面的復(fù)雜工作。（一）人工智能的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述（二）專家系統(tǒng)的概念它是一個智能程序；它具有相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)大量的專家知識；它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類專家求解問題的思維過程，進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜宜??！M(fèi)根鮑姆(EdwardFeigenbaum)教授（斯坦福大學(xué)，“專家系統(tǒng)和知識工程之父”）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)（ExpertSystem，ES）就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有與人類專家同等解決問題能力的智能程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問題。也就是說，專家系統(tǒng)是指在特定的領(lǐng)域內(nèi)，根據(jù)某一專家或?qū)＜胰后w提供的知識、經(jīng)驗及方法進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家做決定的過程，來解決那些需要人類專家決定的復(fù)雜問題，提出專家水平的解決方法或決策方案的計算機(jī)程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可以解決的問題一般包括解釋、預(yù)測、診斷、設(shè)計、規(guī)劃、監(jiān)視、修理、指導(dǎo)和控制等。專家系統(tǒng)來自于專家，但又高于專家，是專家技能和知識的集成和綜合。在醫(yī)療診斷、機(jī)械制造、企業(yè)管理、經(jīng)濟(jì)分析、環(huán)境控制、水文及地質(zhì)調(diào)查、軍事指揮、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著解釋、預(yù)測、診斷、設(shè)計、計劃、監(jiān)控、調(diào)試、修理、教學(xué)和控制等方面的作用。（二）專家系統(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述數(shù)量專家知識保留判斷分析能力獲得專家知識的時間成本應(yīng)用人類專家數(shù)量稀少非永久性易受情緒和環(huán)境的影響較長較高廣泛利用受到限制專家系統(tǒng)易于復(fù)制和轉(zhuǎn)換永久性不受環(huán)境影響較短價格相對便宜很大程度上代替領(lǐng)域?qū)＜遥ǘ＜蚁到y(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述-----應(yīng)用領(lǐng)域的性質(zhì)和解決的問題類型不同診斷專家系統(tǒng)預(yù)測專家系統(tǒng)解釋專家系統(tǒng)設(shè)計專家系統(tǒng)規(guī)劃專家系統(tǒng)監(jiān)視專家系統(tǒng)控制專家系統(tǒng)咨詢專家系統(tǒng)教學(xué)專家系統(tǒng)調(diào)試與修理專家系統(tǒng)（三）專家系統(tǒng)的類型農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程專家系統(tǒng)的知識表示技術(shù)問題求解技術(shù)推理知識人工智能的兩大要素技術(shù)基礎(chǔ)專家系統(tǒng)與一般人工智能系統(tǒng)又有所區(qū)別。其最重要的特征是它的研究對象不是普通人的智能，而是某個領(lǐng)域具有技術(shù)特長的專家在解決問題時的本領(lǐng)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述通常把所選擇的專家稱為領(lǐng)域?qū)＜?。把建造專家系統(tǒng)的計算機(jī)技術(shù)人員稱為知識工程師。專家系統(tǒng)的建造過程通常稱為知識工程。二、專家系統(tǒng)的基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)知識獲取知識表示知識運(yùn)用研究如何從領(lǐng)域?qū)＜业目谑龌蛭淖?、書本資料或數(shù)據(jù)實(shí)例中抽取出該專家系統(tǒng)所需要的知識。是研究如何將領(lǐng)域知識和專家經(jīng)驗等，有效地表示成計算機(jī)能夠工作和運(yùn)行的形式。研究如何對存放在知識庫中的知識進(jìn)行控制和操作，即問題求解，通常采用的方法是搜索和推理。二、專家系統(tǒng)的基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識工程農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理具有專家水平的專門知識能進(jìn)行有效的推理具有獲取知識的能力具有靈活性具有透明性具有交互性具有實(shí)用性具有一定的復(fù)雜性及難度（二）專家系統(tǒng)基本特征農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理常規(guī)的計算機(jī)程序?qū)＜蚁到y(tǒng)基本情況常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十算法專家系統(tǒng)＝知識十推理知識組織兩級：數(shù)據(jù)級和程序級三級：數(shù)據(jù)級、知識庫級和控制級求取問題方法查找或計算，面向數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理，問題求解過程中先做什么及后做什么都是由程序規(guī)定的

推理，面向符號處理，其推理過程隨著情況的變化而變化，具有不確定性及靈活性處理的數(shù)據(jù)多是精確的，對數(shù)據(jù)的檢索是基于模式的布爾匹配大多是不精確的、模糊的，知識的模式匹配也多不精確（設(shè)定閾值）解釋功能一般不具有具有，可對自己的行為做出解釋體系結(jié)構(gòu)不同（三）專家系統(tǒng)與計算機(jī)程序的區(qū)別農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過它輸出運(yùn)行結(jié)果、回答用戶的詢問或者向用戶索取進(jìn)一步的事實(shí)。由一組程序及相應(yīng)的硬件組成，用于完成輸入輸出工作。通過它輸入知識，更新、完善知識庫。通過它輸入欲求解的問題、已知事實(shí)以及向系統(tǒng)提出詢問。三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述由一組程序組成，基本任務(wù)是把知識輸入到知識庫中，并負(fù)責(zé)維持知識的一致性及完整性，建立起性能良好的知識庫。專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)存儲領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識、專家的經(jīng)驗性知識以及有關(guān)的事實(shí)等負(fù)責(zé)對知識庫中的知識進(jìn)行組織、檢索、維護(hù)等三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)推理機(jī)是專家系統(tǒng)的“思維”機(jī)構(gòu)（核心）。任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對問題的求解。能根據(jù)當(dāng)前已知事實(shí)，利用知識庫中的知識，按一定的推理方法和控制策略進(jìn)行推理，求得問題的答案或證明某個假設(shè)的正確性。三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述02農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也稱為農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，是利用特定農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專門知識，模擬農(nóng)業(yè)專家從事推理、規(guī)劃、設(shè)計、思考和學(xué)習(xí)等思維活動，解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)ｉT問題的計算機(jī)系統(tǒng)。是運(yùn)用專家系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)特點(diǎn)發(fā)展起來的一門高新技術(shù)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的一個重要分支，是計算機(jī)科學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)科學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它應(yīng)用人工智能技術(shù)，總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)專家長期積累的寶貴經(jīng)驗，以及通過試驗獲得的各種資料和數(shù)據(jù)，針對具體的自然條件和生態(tài)環(huán)境，科學(xué)地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和高效的目標(biāo)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與普通計算機(jī)處理系統(tǒng)不同，它所處理的問題沒有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式描述，而是要依據(jù)已積累的知識來求解。如，生物病蟲害診斷問題，不可能用一個數(shù)學(xué)公式計算出生物患了什么病，該灑什么藥。實(shí)際的診斷過程靠的是經(jīng)驗知識，經(jīng)驗知識通常不是普遍規(guī)律，而是某一受限的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的局部規(guī)律，甚至有時也會出錯。當(dāng)然專家系統(tǒng)中的局部推導(dǎo)也不可避免地涉及部分?jǐn)?shù)學(xué)計算，但最主要的是要借助于經(jīng)驗知識來求解。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的另一個特點(diǎn)是其專用性。雖然專家系統(tǒng)的原理具有一般性，但實(shí)際的系統(tǒng)卻沒有通用性。一個實(shí)用的小麥專家系統(tǒng)不可能用來指導(dǎo)玉米種植。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)一般由知識庫、推理機(jī)、工作存儲區(qū)（中間數(shù)據(jù)庫）、解釋器、知識獲取機(jī)構(gòu)以及人機(jī)接口組成，如圖所示。人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識獲取機(jī)構(gòu)知識庫中間數(shù)據(jù)庫專家用戶農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成知識庫知識庫儲存農(nóng)業(yè)專家用以解決問題的領(lǐng)域知識，是專家系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。對于一個功能強(qiáng)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)來說，知識庫中通常儲存有成千上萬，甚至上百萬條知識。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識庫中的知識通常采用產(chǎn)生式表示，除此之外，邏輯、框架、語義網(wǎng)絡(luò)等各種表示方法也皆有采用。推理機(jī)推理機(jī)就是一個模擬人類思維，從已有事實(shí)出發(fā)，選用合適的規(guī)則，不斷推出新的事實(shí)，最終證明或否定某一結(jié)論的程序模塊。推理通常包括正向推理和反向推理。工作存儲區(qū)工作存儲區(qū)是臨時設(shè)定的存儲區(qū)域，用于存放初始事實(shí)、推導(dǎo)的中間結(jié)果和最后結(jié)論。推理機(jī)根據(jù)工作存儲區(qū)中的初始事實(shí)，到知識庫里去尋找有關(guān)知識，經(jīng)推理得到中間結(jié)果仍送入工作存儲區(qū)，直到求得最后結(jié)果，推理結(jié)束。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成解釋機(jī)解釋機(jī)用來向使用者提供友善的解釋說明及咨詢功能。解釋機(jī)通常將推理的路徑記憶下來，便于用戶查詢諸如“怎么得到這一結(jié)論的？”這