第四讲 农业专家系统

第四讲 农业专家系统

第一节 农业专家系统的概念、特征与功能一、人工智能(artificial intelligence) 1. 概念

人工智能是计算机科学的一门研究领域。以人类智慧的某 些特点，用计算机来模拟人的推理、记忆、学习、创造等 智能特征，主要方法是依靠有关知识进行逻辑推理，特别 是利用经验性知识对不完全确定的事实进行的精确性推理。 1956年A.Newell等人提出逻辑理论(Logic Theorist)程 序系统，是计算机模拟人的高级思维活动的一个重大成果， 是人工智能的真正开端。 人工智能的第一个大成就是发展了能够求解难题的下棋 (如国际象棋)程序。

2、应用领域

问题求解：如下棋程序。 逻辑推理和定理证明：如数学定理证明。 自然语言处理：如语言翻译，语音识别，语言的生成和 理解 自动程序设计：“超级编译程序”能从高级形式的描述， 生成所需的程序。 学习：归纳学习和类比学习。 专家系统：利用专家知识进行推理达到专家解决问题的 能力。 机器人学：完成人部分工作的机器人。 机器视觉：研究感知过程。 智能检索系统：具有智能行为的情报检索的系统。 组合调度问题：如最短旅行路线。 系统与表达语言：用人工智能来深化计算机系统和语言。

二、专家系统及农业专家系统专家系统(ES,Expert System),是一个智能程序， 它能对那些需要专家知识才能解决的应用难题，提供相关 领域权威专家水平的解答。或者说由一个专门领域的知识 库，以及一个能获取和运用知识的机构构成的一个问题求 解系统。 农业专家系统是一个拥有大量权威农业专家的经验、 资料、数据与成果构成的知识库，并能利用其知识，模拟 农业专家解决问题的思维方法进行判断、推理，以求得解 决农业生产问题结论的智能程序系统。

询问、问题

把专家知识转移到计算机程序中

领域专家

知识工程师 策略 经验规则 领域规则

专家系统

专家系统与常规程序的区别(1)常规的计算机程序是对数据结构以及作用于数据结 构的确定型算法的表述. 常规程序=数据结构十算法 专家系统是通过运用知识进行推理，力求在问题领域内推 导出满意的解答. 专家系统=知识十推理 (2)常规程序把关于问题求解的知识隐含于程序中，而 专家系统则把应用领域中关于问题求解的知识单独地组成 一个知识库。

(3)常规程序通过查找或计算来求取问题的答案，是面向 数值计算和数据处理，问题求解的顺序由程序事前规定； 专家系统是通过推理来求取问题的答案，是面向符号处 理，其推理过程随着情况的变化而变化，

具有不确定性及 灵活性。 (4)常规程序处理的数据多是精确的，对数据的检索是基 于模式的布尔匹配；而专家系统处理的数据及知识大多是 不精确的、模糊的，知识的模式匹配也多是不精确的，需 要为其设定阈值。

(5)常规程序一般不具有解释功能，而专家系统一般具有 解释机构，可对自己的行为作出解释。(6)常规程序与专家系统具有不同的体系结构.

三、农业专家系统产生与发展(1)国际上的ES 70年代末期，美国Illinois大学植物病理专家+ 计算机专家 Plant/ES;当时开发的系统主要是面向 农作物的病虫害诊断； 80年代中期，农业专家系统已从单一的病虫害 诊断转向生产管理、经济分析与决策、生态环境 等，尤其以美国、中国、日本和欧洲国家最为突 出。

国际上的ES系统名称PLANT ES PLANT cd

研究的主要内容大豆病害诊断 灌水管理 玉米螟危害预测

开发者美国Illinois大学 美国Illinois大学

开发年代1978 1982

美国California大学 1981

棉花水分管理人工智能用于木材砍伐 病害管理辅助决策

美国California大学美国Purdue大学 美国Rykid大学

19821983 1984

棉花病害综合防治农业化学分析 COMAX POMMB MICCS 棉花管理系统 番茄病害诊断 油桃病害诊断

美国California大学美国Jones等 美国USDA-ARS 日本千叶大学 美国Plant等

19841984 1985 1985 1985 1986

苹果害虫与果园管理 Roach等

国际上的ES系统名称 PBST CALBX FARMSYS SOYBUG SBLBCT DHLBS CIRMAN CHESS 研究的主要内容 病害诊断及预测 开发者 澳大利亚西农业部 开发年代 1987

奶牛繁殖及诊断农业管理 作物多熟种植

美国Margland大学美国California大学 美国Florid大学

19881988 1988

农作制度管理决策大豆病害管理

美国Lowa大学Beek等

19881989 1989 1989 1989 1990

农业管理与决策选择 英国Bdinburgh农学院 1989 奶牛营养诊断 母猪群的行为分析 美国TexasA.M大学 荷兰Wageningen大学

SMARTOSY 大豆生长模拟与管理 美国Geogia大学 农作物生长风险决策 美国TexasA.M大学

国际上的ES系统名称 RAIN AWFRS 研究的主要内容 农林计算机辅助决策 砂姜黑土施肥专家系统 粘虫测报 开发者 美国Geogia大学 中国合肥智能所 中国农科院 开发年代 1990 1991 1992

HAISONESWCM IWCMSB BXCIS HYDRA

环境工程控制小麦综合管理专家系统 小麦综合管理 专家土地评价 灌溉管理

加拿大David等北京市农林科学院 美国Ahmed Kamel 希腊Yialouris 意大利Jacucci

19921993 1993 1995 1995

(3)中国的ES “七五“期间开始，以合肥智能所为先；此 后，中国农科院、中国农业大学等单位进行了 开发研制；90年被列为国家“863“专项课题， 目前，在全国20个省(区)设立了示范区。 河南省1999年成为示范区之一。

中国的ES目前开发的5个技术先进、 具有“863”品牌和各具特色 农业专家系统开发工具。

中国的ES

考虑区域典型性与 代表性分5批设立 了20个示范区

黑龙江 吉林 辽宁 天津 河北 宁夏 山西 山东 甘肃 河南 北京

新疆

第一批：北京、吉林、安徽、云南 第二批：湖南、河北、山东、杨凌示范区、甘肃 第三批：山西、天津、四川、重庆、新疆兵团、黑龙江

四川

安徽 重庆 湖南 广西 海南

第四批：河南、辽宁

云南

第五批：宁夏、广西、海南

中国的ES1998至2000年，20个示范区累计示范推广农业专家系 统3796万亩， 增加产量20.6亿公斤，新增产值23.3亿元， 节约成本6.4亿元，增收节支总额29.7亿元。

98至99年 99至2000年 合计:合计 99-00 98-99

实施规模(万亩)

新增产量(万公斤)

新增产值(万元)

节约成本(万元)

收节支总额(万元)

中国的ES:

取得了良好的社会效益

受益农户数548万户 累计培训200多万人次 培养了二支队伍

548 200

四、农业专家系统发展的四个阶段(一)单功能农业专家系统 该阶段是农业专家系统的起始 阶段,时间是20世纪70年代末到80年代初,当时CPU主频较低, 数据处理能力低,关系数据库也刚刚起步,因此该阶段农业专 家系统功能单一,只相当于某一领域专家,解决特定问题,如 病虫害防治、灌水管理、危害预测等。如美国伊利诺斯大学 (Illionois University)开发的大豆病虫害诊断专家系统，1982 年开发的棉花水分管理专家系统等。

(二)多功能农业专家系统

20世纪80年代中期，计算机的处

理性能有所提高，关系数据也有很大发展，农业专家系统理 论有所发展，此时专家系统在功能上已从解决单项问题的病

虫害诊断等转向解决农业生产管理、经济分析、辅助决策、环境控制等综合问题的多个方向发展，该阶段专家系 …… 此处隐藏：2298字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……