当前位置:首页 >> 农学 >>

农业专家系统应用实例分析


农业专家系统应用实例分析
摘要:专家系统是人工智能领域中较为成熟的一个分支。本文阐述了专家系统的 基本概念及基本要素, 介绍了专家系统在我国农业中的应用和我国农业专家系统 的发展趋势。 关键词:人工智能;专家系统;农业专家系统;应用 农业专家系统也可叫农业智能系统,是一个具有大量农业专门知识与经验的 计算机系统。它应用人工智能技术,依据一个或多个农业专家提供的特殊领域知 识、经验进行推理和判断,模拟农业专家就某一复杂农业问题进行决策。典型的 农业专家系统主要由知识库、数据库、模型库、推理机、知识库管理系统、解释 器、 用户界面 7 个部分组成。 其中,知识库和推理机是农业专家系统最核心部分, 这是任何一个农业专家系统都不可缺少的组成部分。 知识库的质量直接影响到农 业专家系统质量及可信度;推理机是农业专家系统的运行动力。而知识库管理系 统则是对知识库中的知识进行检查和检索,还可以把推理过程中使用知识的实际 情况显示出来,这是数据库管理系统中所没有的。知识获取是农业专家系统开发 过程中的瓶颈,其主要任务是完成领域知识的收集与整理.解释器是用来向用户, 特别是专用户,解释推理的结果和在推理过程中所发生的一切。 专家系统有四个特点,即:启发性,能运用专家的知识和经验进行推理和判断; 透明性,能解决本身的推理过程 ,能回答用户提出的问题;灵活性,能不断地增长 知识,修改原有的知识。综合性,能解答种子、土肥、植保、农经等多专业问题, 克服了单个农业专家的专业局限。 研发农业专家系统的主要目的是使计算机在农 业领域中起农业专家的作用,对那些需要专家知识才能解决的难题提供相关专业 权威专家水平的解答。 专家系统在世界农业领域中的应用始于 20 世纪 70 年代末,经过 20 余年发展, 应用已遍及作物栽培管理、设施园艺管理、畜禽管理、水产养殖、植物保护、育 种以及经济决策等各方面。 专家系统在灌溉、 施肥、 栽培、 病虫害的诊断与防治、 作物育种、作物产量预测、畜禽饲养管理和水产养殖管理等方面,展示了广阔的 应用前景。 一.农业专家系统在作物病虫害综合治理中的应用 根据以往的研究和病虫害综合治理的过程,专家系统的研究主要集中在 6 个方 面: 1.1 病虫害诊断 在病虫害诊断中,如果人工开具病虫处方,工作人员必须有 牢固的植物保护基础知识和丰富的实践经验,需要查询大量资料,无法及时满足 农户的需要。 专家系统把这些资料编制成简单的程序, 达到迅速确定目标的目的, 从而得到最佳防治时期和方案。 1.2 预测预报 病虫预测预报需要的基本信息是:病虫害的生物学参数(如发生

虫态、分布范围、空间分布状况等)、发生环境状况(如经纬度、作物品种等)和 气象条件资料。这些数据的获得需要通过繁琐的计算,人工操作费时费工,易出 错。 专家系统可根据输人的原始资料自动选择模拟和计算方法来预测或预报目标 信息,快速得出预测预报模型,以掌握其防治时期。 1.3 管理决策 管理决策型专家系统为病虫害综合管理提供了一种有力的工 具。由于影响病虫害发生的各种因素之间的关系复杂,不确定因素很多,同 时在治理中既要保护作物的正常生长,又要使防治措施不危害环境,需要进行全 面的考虑。专家系统采用模块化方式解决了这一难题。 1.4 专家咨询 专家系统可帮助用户分析和解决具体问题,提供计算机专家咨 询服务。系统内容涵盖十分全面,根据用户不同的要求,分别由相应的条件触发 相应的动作,实现模拟专家咨询的过程。 1.5 方案设计 设计型专家系统就是按照给定的要求,为待确定的问题构造模 式。 组建病虫害模拟模型的专家系统,也就是将组建模拟模型的一般过程用专家 系统的形式表达出来,其目的是为那些缺乏建模经验的测报或研究人员提供方 便。 1.6 人员培训大多数专家系统能够解释“为什么?”和“怎么样?”之类的问题, 也可以很好地充当培训工具。 人员培训专家系统有良好的推理机制,它能够根据 用户提出的不同问题分别予以解答。 2 存在的问题 2.1 解决问题的能力不完备由于病虫害管理本身的复杂性、动态性、模糊性导致 专家对其经验描述的困难和缺乏各种现代化技术的运用, 许多专家系统并不具备 完备、详尽、动态的知识库和数据库,只能向用户提供一些基本的或常识性的解 释、判断,无法详尽、准确地解决用户提出的问题。 2.2 应用与开发脱节我国农业专家系统已受到了一定程度的重视,但至今仍未深 人到农村。有些系统要求使用者具有一定的计算机水平,很难在农业基层普及, 另一方面与领域知识结合不够,停留于科普性知识介绍,先进性和实用性不够。 2.3 信息获取困难、存储方式落后我国农业信息网络和数据库的建设严重滞后, 缺乏有序管理,使专家系统的知识来源比较单一。信息大多以纸为存储介质,不 但精度和数量受限,更新也不方便,影响其时效性。 二. 我国农业专家系统存在的问题和对策 2.1 应用中存在的问题和对策 2.1.1 农业专家系统的应用与开发脱节 我国的一些农业专家系统只强调应用, 缺乏进行二次开发所需的专家系统开发工具,使用者无法根据当地实际情况创建 知识库和模型库,限制了专家系统的进一步应用。有些农业专家系统虽提供了开 发工具,但缺少通用的模板和模型,要求使用者具有一定的计算机基础技术,缩小 了专家系统的应用范围。 因此,农业专家系统应该同时注重开发与应用两个方面。 农业专家系统适用对象狭窄。一些农业专家系统追求所谓先进性,要求高档次的

硬软件,也要求使用者有一定的计算机技术基础,很难在农业基层普及;一些农业 专家系统与领域知识结合不够,停留于科普性知识介绍,其先进性和实用性不高。 2.1.2 人工智能技术还不成熟 至今为止,在农业专家系统等人工智能技术中, 由专家整理出来的知识大多属于这个领域的浅层知识,形式上也主要是条件规则 型知识。 因为知识种类、 数量可能很多,难于详细检验,待到专家系统具体使用这 些知识时,机械死板的计算机程序就有可能推导出一些错误的结论。 另外,目前各 种专家系统在收集、 整理专家知识时并没有把专家是如何学习、获得这些知识的 知识整理出来,这样开发的专家系统并不具有真正的学习能力 ,结果导致系统的 表现只能处理人类专家见过的各种情况,不能“随机应变”,人工智能面临严峻的 考验.因此,研究和开发面向基础科技人员、 基层农技人员和广大农民群众三个层 次的农业专家系统是十分必要的。农业专家系统多是静态的系统。农业专家系统 要解决的是农业生产中的问题 ,这些问题大多具有四维特性 ,这就要求系统的知 识库、数据库、模型库必须是动态的,能随着时间的推移不断更新。而我国目前 的农业专家系统多是静态的 ,时效性差,实用性不高,因此,在农业专家系统的建 设过程中必须注意其动态性。农业专家系统源于人工智能技术,近年来与数据库 技术相结合,并取得成功。 但农业生产要求系统要不断有新技术的支持,以适应农 业生产的发展,新技术包括“3S”技术、多媒体技术、计算机技术、网络技术等。 2.2 发展中存在的问题和对策 2.2.1 知识获取困难、 存储方式落后 我国是农业大国,农业信息资源极其丰富, 但农业信息网络和数据库的建设严重滞后 ,缺乏有序管理,使专家系统的知识来 源比较单一。另外,我国已完成了农业普查、土地利用现状调查等基础性工作 , 取得了大量的属性数据图和形数据,这是农业专家系统的基础数据。但这些数据 大多以纸为存储介质,不但信息的精度和数量受到限制,信息的更新也不方便,影 响其时效性。以软盘、光盘和 CCT 磁带为存储介质的数据仓库技术,在“GPS”等 技术支持下,不但能存储属性数据,还能通过数字化存储图形数据,通过地理编码 实现属性数据和图形数据的对应连接。农业专家系统应采用这些存储手段。 2.2.2 没有通用的知识表示方法 在我国专家系统的构建过程中 ,对精确性知 识多采用产生式规则方法,但每一种知识表示方法只能适用于表示某种或某些类 型的知识,至今还没有通用的知识表示方法。 农业领域知识的复杂性,要求多样性 的知识表示方法,例如基于面向对象的知识表示、人工神经元网络等。 2.2.3 推理策略比较单一 我国农业专家系统的推理策略比较单一 ,三种推理 方式基本上是针对规则型知识的,而实际生产中的许多事实、概念并不能精确描 述,不能使用精确推理规则,而需借助于概率论、 证据理论、 模糊理论等数学方法。 2.2.4 开发工具不完善 我国农业专家系统的开发工具在应用国外较成熟的开 发工具,如 PC、SHELL、EX2PORT 等的同时,也自主研制了一些开发工具。但目前 国内开发的农业专家系统生成工具大都在处理文字描述的定性知识方面功能较 强,而在处理用数学模型描述的定量知识方面很少涉及。多功能、高效的专家系

统开发工具壳(Expert System Shells)的研制开发,是信息技术发展的必然趋势。 三.发展前景 根据我国农业的现有水平、农业生产的实际状况以及农业专家系统的应用特点, 其未来发展趋势应该有以下几个方面。 3.1 注重多种技术的综合运用根据我国国情,强调农业专家系统的应用推广,逐 步将通信网络技术、 “3S”技术、人工神经网络、数据库、信息网络、优化模拟、 多媒体等众多高新技术应用到系统的开发、建模等方面,是农作物病虫害类专家 系统发展的必然趋势。 3.2 实现网络化、数据共享作为信息技术的良好载体—网络技术的迅速发展为信 息和专家系统的传播提供了很好的通道。未来社会需要的是网络化的专家系统, 能够成功地在网上运行、 成功实现数据共享的系统才真正具有强大的生命力和实 用性。 3.3 普及化现阶段我国直接从事农业生产与田间管理的人员主要是农民。随着社 会的发展、微机的普及、软件产品价格的下调、农民综合素质的提高,农民将成 为未来专家系统的主要用户之一。 3.4 注重市场国际化我国已加人 WTO,农业专家系统的建造不应忽视国际市场的 需求,开发既适宜我国需要也适宜国际需要的农业专家系统是有必要的。 四.结束语 农业专家系统在我国方兴未艾。它是农业决策的重要手段。通过建立甜菜专 家系统, 可以对传统的育种技术改善和综合栽培技术推广发挥巨大作用。由于它 能把定性分析和定量分析、 符号处理和数值处理有效地结合起来,因而展示出广 阔的发展前景和应用前景。 参考文献 [1]张国权.计算机在农业中的应用.北京:中国农业出版社,2007. [2] [3] 赵春江,杨 刚 . 农 业 专 家 系 统 现 状 与 未 来 [J]. 计 算 机 农 业 应 用,1992,(2):1~81 刘晓燕.回顾与展望————专家系统在我国农业上应用情况概述 [J].计 算机与农业,1997,(1):1~31 [4]吴信东.专家系统技术.电子工业出版社,1988. [5]熊范伦,等.农业专家系统及开发工具[M].北京:清华大学出版社,1999. [6]王金宝.农业专家系统应用技术展望[J].计算机与农业,2002,(5):3~7. [7] 马 文 杰 , 等 . 专 家 系 统 在 我 国 农 业 中 的 应 用 进 展 [J] . 山 地 农 业 生 物 学 报,2005,4. [8]马玉祥,武波.专家系统.成都:电子科技大学出版社,1994.


相关文章:
关于发展现代生态农业的分析报告
据管理及空间分析的能力,从而成为重要的现代农业资源管理手段, 广泛应用于土地、...农业专家系统——如砂礓黑土小麦施肥专家系统, 黄土旱塬小麦 生产和综合管理专家...
关于发展现代生态农业的分析报告_图文
据管理及空间分析的能力,从而成为重要的现代农业资源管理手段, 广泛应用于土地、...农业专家系统——如砂礓黑土小麦施肥专家系统, 黄土旱塬小麦 生产和综合管理专家...
模糊聚类分析在识别农业类专家系统用户中的应用
模糊聚类分析在识别农业专家系统用户中的应用 摘要: 目前农业专家系统是网络上解决各种农业问题和各种数据管理的 一种有效途径, 文章将模糊数学的模糊聚类分析法...
模糊聚类分析在识别农业类专家系统用户中的应用
模糊聚类分析在识别农业专家系统用户中的应用摘 要:目前农业专家系统是网络上解决各种农业问题和各种 数据管理的一种有效途径,文章将模糊数学的模糊聚类分析法应用...
农学概论-3
(5分) 在作物生产智能化的技术体系中, ()是农业生产中应用最为广泛的技术。 ? ? ? ? A. 农机计算机辅助设计分析技术 B. 农业专家系统 C. 遥感技术 D. ...
公共案例分析
精准农业的使用性分析 精准农业(Precision Agriculture ) 是当今世界农业发展的新...4、作物生产管理专家决策系统。它的核心内容是用于提供作物生长过程模拟、投入产...
农业物联网技术在农业领域的广泛应用举例分析
农业物联网技术在农业领域的广泛应用举例分析_农学_农林牧渔_专业资料。农业物...如传感技术在精准农业的应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息...
浅谈计算机在现代农业中的应用分析
浅谈计算机在现代农业中的应用分析_农学_农林牧渔_专业资料。浅谈计算机在现代...在四个方面,即作物生长模拟模型、农业 专家系统、 农业生产实时控制系统及作物...
2015年智慧农业调研及发展前景分析
2015年智慧农业调研及发展前景分析_农学_农林牧渔_专业资料。2015 年版中国智慧农业市场专题研究分析 与发展前景预测报告 报告编号:1589666 中国产业调研网 www.cir....
基于物联网的智能农业系统设计
课程设计报告(物联网技术与应用) 学院:电气工程与自动化学院 题目:基于物联网...到利用知识推理和计算机技术进行参 数分析, 最终通过农业专家系统指导农业生产的整个...
更多相关标签: