刘若英的歌曲专家系统在农业上的应用概况及前景
石琳;陈帝伊;马孝义
【摘 要】简要介绍了专家系统的概念和基本特征,并进而提出农业专家系统的概念、结构和开发方式,分析概括了农业专家系统在国内尤其是在国外的应用及其发展状况,体现了农业专家系统发展的快速性、应用的广泛性和灵活性以及系统的可扩充性,并结合信息技术的发展、计算机不断普及等方面对农业专家系统的发展前景进行了展望,可以得出农业专家系统的深入推广将为我国农业的信息化、现代化做出贡献.
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2011(033)001
【总页数】4页(P215-218)
【关键词】新疆产假农业专家系统;应用概况;应用前景
【作 者】石琳;陈帝伊;马孝义
【作者单位】西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西杨凌,712100
【正文语种】中 文
【中图分类】S126
0 引言
随着计算机技术和人工智能技术的迅速发展，其中最活跃最有成效的应用分支—专家系统的研究发展迅速[1-2]。专家系统[3-5]是应用于某一专门领域，拥有该领域相当数量的专家级知识，能模拟专家的思维，能达到专家级水平，能像专家一样解决困难和复杂的实际问题的计算机系统。专家系统一般具有如下一些基本特征[6]：灵活性、可扩充性、启发性，具有一定的解释功能和自学习功能，可以解决不确定性的、非结构化的或没有算法解的困难问题，并且对于问题的解决具有高效性。
20世纪60年代中期，美国Stanford大学研制出推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL[
7]标志着专家系统的产生，到20世纪70年代中期有关专家系统的各项技术如人机界面，解释器等进一步发展和成熟，典型代表是用于治疗感染性疾病的MYCIN系统[2]。在此之后专家系统的应用研究进一步渗透到各领域，如管理风险评估[8]、牲畜粪便管理[9]、股市分析[10]、病虫害预测预报[11]等领域，并且取得了很大的进步。
20世纪80年代，人们对专家系统有了新的认识，专家系统的研究高速发展，并且出现了许多有关农业生产管理的专家系统[12]，这些专家系统在实际应用中收到很好的效果，其研究与开发是当前世界农业信息技术研究的热点之一。为此本文通过对农业专家系统的概念和结构以及开发方式的介绍，并结合当今国内尤其是国外农业专家系统的发展情况，对其前景和发展方向进行合理的展望[13-14]。
1 农业专家系统的概念和结构
1.1 农业专家系统的概念
农业专家系统是应用人工智能技术，根据农业领域的专家知识、技术、实验数据和数学模型，模拟农业专家就某一复杂农业问题进行启发式推理、判断以及决策的智能型计算机系统。
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农业专家系统可以保存各类农业信息和知识，能把分散的、局部的单项农业技术集成起来，经过智能化的信息处理，针对不同地区不同土壤和气候等环境条件，给予各类农业问题以应变性强的解决方案，为农技人员和农民提供方便、全面、实用的农业生产技术咨询和决策服务。
1.2 农业专家系统的结构
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农业专家系统一般由7个部分组成：知识库管理系统、独立的知识库、数据库、推理机、解释器、知识获取模块和用户界面。其中，知识库和推理机是农业专家系统最核心的部分。知识库用于存储农业领域的原理性知识、农业专家的经验性知识以及相关事实等，决定了专家系统的功能，直接影响农业专家系统质量以及可信度。推理机是农业专家系统的运行动力，由它来控制和协调整个系统，负责系统的数据调用和推理过程。
另外，知识库管理系统用于对知识库中的知识进行检查和检索。数据库用于存储原始数据、推理中得到的中间信息。解释器用于对求解过程做出说明并回答用户提出的各种问题。知识获取模块是农业专家系统中把人类专家的相关知识和经验转入知识库的机构；用户界面负责接受用户输入的信息并转化为系统内部表示形式，提交给相应模块处理，然后
把系统输出的内部信息转化为用户可以接受的表现形式返还给用户。
2 农业专家系统的开发方式
农业专家系统的研究开发起初主要采用高级程序语言(如Pascal语言、C语言)或人工智能语言(如PROLOG语言)开发。这类工具的特点是适用范围较广，但生成的专家系统运行效率较低，且系统的开发需要工作者有一定的软件专业知识，对于不熟悉计算机语言的工程师，建立专家系统将是很困难的。
20世纪80年代初，研究人员根据专家系统知识库和推理机分离的特点，把已建成的专家系统中的除知识库外的剩余部分作为框架，再装入某一领域的专业知识，构成新的专家系统，这时只需通过调试检查知识库是否在正确的思想指导下，即可进行专家系统开发工具的研究。利用专家系统开发工具，某领域的专家只需将本领域的知识装入知识库，经调试修改，即可得到本领域的专家系统，无须懂得许多计算机专业知识。
3 国外农业专家系统的发展概况
随着专家系统开发工具的不断发展，专家系统在农业领域中的应用越来越广泛。专家系统
在农业领域中的应用于20世纪70年代末从美国开始,经过20余年的发展,已涉及到诊断、预测、咨询、控制等方面。例如，应用在作物栽培管理、设施园艺管理、森林防火管理、畜禽管理、植物保护、育种、水产养殖以及农业经济决策等多方面。
其中，由美国伊利诺斯大学在1978年开发成功的大豆病害诊断专家系统(PLANT/DS)[13]是世界上应用最早的农业专家系统。到了20世纪80年代中期，随着农业信息技术的不断发展以及专家系统技术的不断进步，农业专家系统的数量和水平在国际上有了很大的发展，所开发的系统已从单一的病虫害诊断转向了农业生产管理、经济效益分析决策、生态环境保护控制等，尤以美国和欧洲国家的应用最为突出。
1986年，由美国农业部和全美棉花委员会研制出了美国最成功的一个农业专家系统-COMAX/GOSSYM系统[15]，该系统可以提供棉花生产最佳管理方案，它给美国棉花生产带来了巨大的经济效益。目前该系统不断升级，并且加利福尼亚大学的PLANT等开发的农业管理专家决策支持系统LEMMON[16]等进一步使棉花生产管理专家系统得到优化发展。
地方政府规章法国自然资源研究所植物卫生科研单位的科学家研究出一种有关葡萄白粉病和霜霉病决策的专家系统(GrapeMilDeWS,Grapevine powdery anddowny Mildews Decision Workflow S
ystem)[17]，利用专家系统替代疗法治疗并控制目前两种葡萄疾病。该系统具有“自学习”的能力，能够获得启发性知识，不断对治疗葡萄白粉病和霜霉病的系统知识、信息进行扩充、完善和提炼，并且可以在系统运行的过程中进行数据的更新，体现系统运行的灵活性。
西班牙科学家研究有关蔬菜害虫、杂草和疾病方面的专家系统。例如，橄榄作物中病虫害和杂草的鉴定和防治的专家系统[18]，该系统可以为橄榄油种植者提供橄榄作物种植方面全面的技术咨询和决策服务。该系统注重用户界面的友好性，分为3个子系统：昆虫、疾病和杂草，每个子系统拥有各自独立的数据库，这种模块确保在任何一个时刻仅有特定的数据运行，避免决策的盲目性，提高决策的正确性。
西班牙科学家研究的有关经济作物辣椒的综合种植保护的专家系统[4]，该专家系统可以指导农民和技术人员尽早识别有害生物并且尽早发现存在于辣椒中的非生物损害等的影响，是一个存储11种杂草、20种昆虫、14种疾病、3种非生物因素和控制措施的识别信息库，并存储87张相关照片和图片协助识别和选择病虫害，可提高农民和相关技术人员决策的正确性和及时性。
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此外，澳大利亚科学家研究一种新的设计环境构架，它基于领域专家的指导，允许农村经营者运用他们的知识搭建适合他们自己发展具体要求的具有针对性的专家系统，并且命名该系统为EUEDE(end ur enabled design environment)[19]。该系统一方面体现了以终端用户参与为核心的特定的设计环境，另外还关注用户的思维过程，相关技术的应用以及自己的判断，这样使他们积极参与自己的应用程序开发。同时，他们还可以重复使用设计环境切合澳大利亚奶制品行业的发展，就长期而言，对以畜牧业为基础的农村工业发展起到推动作用。这种新型专家系统构思更加重视并且积极确保用户的参与性，有利于专家系统的二次及多次开发，使得使用者可以根据实际情况创建知识库和模型库，促进专家系统的进一步使用，体现了专家系统的实用性和灵活性等。
同时，英国、丹麦、印度、以色列等国家先后进行了不同农业专家系统研究和应用，促进了农业专家系统的发展。
4 我国农业专家系统的发展概况看戏作文
我国农业专家系统的研究始于20世纪80年代初期，是国际上开展此领域研究与应用比较早的国家。1983年我国就开始研制并建成了第一个农业专家系统“砂浆黑土小麦施肥专家系统
”[20]。
20世纪90年代以来，我国农业专家系统的研究蓬勃发展，并提出了“农业专家系统是农业信息技术的突破口”的口号。国家自然科学基金委、科技部、农业部和许多省级部门都安排了相应的攻关课题，1999年科技部实施的863计划项目已将农业专家系统等智能化农业信息处理系统技术列为国家重点课题，搭建了我国农业专家系统研究开发的战略平台。
进入21世纪后，农业专家系统的开发速度日益加快，系统开发的数量增多，涉及的领域更加全面，开发的深度和广度有很高的进展，为大范围推广应用农业专家系统铺平了道路。重要粮食作物小麦、水稻、棉花、果树以及园艺作物栽培管理方面均建立起了相应的专家系统。2002年的国家“农业专家系统的开发与示范”项目，把中外小麦专家的经验转化为“软件库”使广大农民在现代农业技术推广应用、病虫害防治、技术咨询、市场信息等方面享受到专家服务，提高了科学种田的水平。农业专家系统在不同地域和不同农业领域促进了农村经济的发展。2009年，中国农业大学的科学家研究基于WebGIS的农业病虫害预测预报的专家系统[11]，该系统应用网络地理信息系统技术和动态开放的知识库，构建了地区农业病虫害的预测预报专家系统。目前，该系统已被纳入全国农业病虫害检测预警网络平台，覆盖了31省2 000多市县植保机构。
5 农业专家系统应用的前景
5.1 系统信息化发展
随着农业信息技术的发展以及计算机辅助决策技术—数据库管理系统(Databa management system，DBMS)、专家系统、管理信息系统(Management Information system，MIS)、决策支持系统以及3S(遥感系统RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS)等单项技术在农业领域应用的日渐成熟，专家系统与各项信息技术的组合与集成成为专家系统的总发展趋势。
