农业专家系统.ppt

目录一 什么是专家系统二 农业专家系统的定义 结构及特点三 国际上农业专家系统的发展概况四 中国农业专家系统发展概况五 农业专家系统开发工具的发展六 农业专家系统发展趋势分析七 总结 第一篇 专家系统Expertsystem 二 农业专家系统的定义 结构及特点二 农业专家系统的定义 结构及特点三 国际上农业专家系统的发展概况四 中国农业专家系统发展概况五 农业专家系统开发工具的发展六 农业专家系统发展趋势分析七 总结 第二篇 农业专家系统的定义 结构特点及 2 1农业专家系统 在农业领域中应用的专家系统称为农业专家系统 AGRICULTURALEXPERTSYSTEM 也可叫农业智能系统 它是一个具有大量农业专门知识与经验的计算机系统 它将人工智能技术应用于农业领域 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 是农业信息技术的重要组成部分 2 2农业专家系统的结构 农业专家系统一般山六个部分组成 知识库 数据库 推理机 解释模块 知识获取模块和用户界面 基本结构见图1 其中 知识库和推理机是农业专家系统最核心的部分 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有关的事实信息等 决定了专家系统的功能 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 数据库用于存储原始数据及推理过程中得到的各种中间信息 解释模块用于对求解过程做出说明 并回答用户提出的各种问题 使用户对推理过程有清晰的认识 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不形式 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 2农业专家系统的特点 农业专家系统一般具有以下几个主要特征 启发性 它能利用规范化的判断性知识及已确立的理论知识对问题进行推理和判断并求解 透明性 它能向用户解释其本身的推理过程 通过回答用户提出的问题 使用户了解知识的内容和推理思路 灵活性 它能以不同的方式接收新的知识 调整有关的控制知识和领域知识 使新的知识与整个知识库相容 非时空限制性 它可以不断拷贝 可以作为一个计算机智能程序永远保存 并能高效 准确 周密 迅速而不疲倦的工作 使人类专家的专长不受时间和空间的限制 权威性 它拥有人类专家所具有的丰富知识和高超技巧 能在权威专家水平上进行工作 农业专家系统界面 第三篇 国际上农业专家系统的发展概况 二十世纪60年代中期 国际上信息技术开始应用于农业 荷兰科学家DEWTI于1965年首创性应用计算机的高级语言模拟了玉米叶片群落的几何结构 光学特性与生理过程 并在1969年提出了一个作物生长过程中碳素平衡的计算机模拟模型ELCROS 这是国际上第一个农业计算机模型 随后美国科学家DUNCAN于1967年发表了 玉米叶面积与叶片角度对群体光合作用影响的模拟 的论文 这两位科学家的研究成果标志着农业计算机模拟的开始 二十世纪70年代 在模型模拟研究的基础上 许多农业专家系统相继开发出来并投入应用 世界上应用最早的农业专家系统是1978年美国伊利诺斯大学开发成功的大豆病害诊断专家系统 到了二十世纪八十年代中期 随着专家系统技术的不断进步 农业专家系统在国际上有了相当大的发展 在数量和水平上都有较大的提高 开发的系统已从单一的病虫害诊断转向了生产管理 经济效益分析与决策 生态环境控制等 尤以美国 口本和欧洲国家的应用最为突出 1986年 美国农业部和全美棉花委员会研制出了提供棉花生产最佳管理方案COMAX GOSSYM系统 自推广应用以来 给美国棉花生产带来了巨大的经济效益 每英亩纯盈利超过60美元 该系统是美国最成功的一个农业专家系统 目前该系统不断升级 已发展到COMAX COTTONPLUS 后来 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CALEX LEMMON等进一步优化了棉花生产管理专家系统 除美国外 口本也是较早研发农业专家系统的国家之一 山于政府部门的重视 口本在农业专家系统的开发上取得了不少成绩 开发了若干农业专家系统 例如东京大学开发的番茄栽培管理专家咨询系统 培养液管理专家系统以及千叶大学利用原MICCS工具开发的茄子等多种作物的病害诊断专家系统 花卉栽培管理支持系统 庭院景观评价专家系统等 本农业研究中心利用开发工具KEE ESHELL等开发了耕作方式计划支持系统 大豆栽培作业规划管理系统 拖拉机选用决策支持系统 联合收割机故障诊断专家系统等 近年来口本又将专家系统应用于蔬菜温室 牛奶生产等 植物工厂 中 以上这些专家系统已投入实际应用 利用农民协会等组织进行专家系统培训与咨询 取得了良好效果 近儿年 又将信息网络与专家系统相结合 应用于农业生产管理 此外 英国 澳大利亚 前苏联 丹麦 印度 以色列 原西德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 二十世纪90年代以后 农业专家系统的研究在机理性 广泛性 应用性 综合性与高技术性等方面有了长足的发展 1992年8月黄山农业专家系统国际会议上 来自六大洲14个国家的代表对他们最新开发的农业专家系统进行了介绍 例如美国农业部农业研究中心的COAMAX系统改进版和哥伦比亚大学的梯田专家系统 日本的温室控制专家系统 英国ESPRIT支持下的水果保鲜系统 德国的草地管理专家决策支持系统 埃及农垦部的黄瓜栽培与柑橘栽培两个生产管理专家系统 巴西维考沙联邦大学开发的小型牛奶场管理知识决策支持系统等 对促进世界和中国农业专家系统的研究起到了推动作用 第四篇 中国农业专家系统发展概况 中国专家系统的研究始于二十世纪70年代末期 农业专家系统研究始于二十世纪80年代初期 属于国际上开展此领域研究与应用比较早的国家 在国家 863 计划 国家自然科学基金 国家科技攻关的资助与中科院 农业部 机电部和各地政府的支持下 许多科研院所 高等院校和各地有关部门积极开展了各种农业专家系统的研究 开发及推广应用 并取得了可喜的成就 1980年浙江大学与中国农科院桑蚕研究所合作 开始研发蚕育种专家系统 1983年中国科学院智能机械研究所和安徽农科院土肥所合作开发的 砂浆黑土小麦施肥专家系统 在安徽省淮北10多个县得到较大规模的应用 随后 许多专家系统相继问世 例如 中国农科院作物研究所的品种选育专家系统 植物保护研究所的粘虫测报专家系统 土壤肥料研究所的禹城施肥专家系统 畜牧研究所的饲料配方专家系统 河北省农业厅与廊坊市农业局开发的冀北小麦专家系统 辽宁省农科院的水稻新品种选育专家系统 宁夏农林科学院开发的春小麦条锈病预测专家系统 北京农业大学的作物病虫预测专家系统和农作制度专家系统等等 这些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 二十世纪90年代以后 我国的农业专家系统得到了迅速发展 并且引起了有关部门的高度重视 1998年12月国家科技部召开的全国农业信息化技术工作会议明确提出 农业专家系统是农业信息技术的突破口 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 863 项目已将农业专家系统等智能化农业信息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 为农业专家系统的进一步开发起到了积极的催化作用 尤其是进入21世纪后 农业专家系统的开发速度口益加快 不仅数量增多 而且涉及的领域也更加全面 开发的深度和广度具有了很大的进展 为大范围推广应用农业专家系统铺平了道路 如粮食作物方面 柴萍等的农业专家系统在小麦栽培管理中的应用米湘成等的水稻高产栽培专家决策系统 廖桂平等的基于WEB的油菜专家系统 施翔等的水稻测土施肥专家系统等被广泛应用于农业生产 经济作物方面有郑曙峰的多平台棉花栽培专家系统 邱建军等的基于模拟模型的棉花生产管理系统等 蔬菜方面有涂运华等的实用番茄栽培管理专家系统 王庆成等的口光温室黄瓜栽培管理专家系统四 李佐华等的温室番茄病虫害 缺素诊断与防治系统等 果树生产管理有何离庆等的多媒体柑橘栽培专家系统和裴国新等的Web网站上果树专家系统等 这些农业专家系统的开发 一定程度上促进了农业科技成果的转化 为发展高产 优质 高效农业做出了积极的贡献 第五篇 农业专家系统开发工具的发展 专家系统开发工具是一种专家用于建造相关领域专家系统的软件工具 山于农业专家系统在促进农业生产发展中具有重要的作用 近年来各国投入了大量的人力和物力来进行农业专家系统的研究和开发 然而建造农业专家系统不仅需要农业领域专家 而建造农业专家系统不仅需要农业领域专家 还需要知识工程师的密切合作 通常需要儿十人耗时儿年才能完成一个实用的系统 而从农业专家系统的开发技术上看 大量的工作都是重复的 类似的 为了提高建造农业专家系统的效率 应共享已有的经验和所取得的成果 我国二十世纪80年代中期就研制出了适合农业领域技术人员操作的专家系统开发工具 也就是面向领域和面向任务的专家系统开发工具 主要是编辑型开发工具和智能型开发工具 如熊范纶等研制的雄风系列 22j 哈尔滨工业大学的专家系统平台 m 河北农业大学的农业专家系统生成工具AEST3 0 吉林大学的MES 浙江大学的ZDEST 中国科学院计算所的VESS u 以及国防科技大学和北京农林科学院研制的开发平台PAID3 0等 在面向对象的编程语言普及之前 许多专家系统开发工具的编写大都是使用不同的高级程序语言 如BASIC PASCAL FORTRAN C等 或人工智能语言 如LISP PROLOG等 这无疑加大了程序使用者操作上的难度 当今大多数开发者开始逐步使用面向对象的程序语言 如VB VC C 面向对象的编程方法追求的是对现实世界的直接模拟 尤其是在NET环境下 面向对象编程语言具备封装性 继承性和多态性 编写的代码维护方便 扩展性好等优点 并可支持代码重用 在开发项目时既大大缩短研制周期 减轻开发者的劳动强度 又可提高开发效率 并且开发工具操作简单 界面人性化 降低了程序使用者的编程技术门槛 随着网络技术的发展 国际上出现了以JAVA为核心技术的专家系统开发工具 山美国SANDIA实验室推出的专家系统外壳JESS JAVAEXPERTSYS TEMSHELL 就是其中一个出色代表 它将专家系统的开发过程同功能强大的JAVA语言结合起来 使采用JESS语言开发的专家系统具有良好的移植性 嵌入性 可以方便地应用到网络上不同的机器中 随着专家系统开发工具的不断优化 将会有大批高质量的农业专家系统应用于农业生产实践 第六篇 农业专家系统发展趋势分析 6 1综合性和实用性不断改善 随着可持续农业的发展 越来越需要人类从生态系统出发 研制高度综合的 涉及各方面因素的农业专家系统 传统的以研究某一专题为主的农业专家系统将成为一个子系统 如灌溉 施肥 品种选择 病虫害控制 土壤保持 环境污染控制等单个决策功能 都将被纳入到作物生产管理辅助决策系统之中 将作物模拟模型 作物栽培优化模型 农业专家知识相结合开发综合性功能强的农业专家系统 是农业专家系统研制开发的重要方向 另外 系统的开发将更注重考虑应用领域特点 按照生态环境 气象 地理等因素 开发适应地区的 针对性和实用性强的农业专家系统 只有提高系统的综合性和应用性 才能真正地解决农民的实际问题 6 2应用范围越来越广 农业专家系统的应用已涉及多个领域 在栽培 植保 土肥 灌溉 节水 经营规划和资源配置等方面得到一定程度的应用 这些领域的应用将进一步深化 农业的地域特点将是重点需要关注的因素之一 农业生产与当地的环境条件密切相关 品种 土肥水 光照 地温等因素的地区差异很大 除了上述应用领域之外 储藏加工等领域的专家系统研究将会不断增多 育种技术领域也将突破 当然这涉及大量的基础工作 如与育种技术相关的品种资源整理 作物性状的数字化描述 杂交组合和育种专家经验知识的表不方式等 此外 农业专家系统的开发也将涉及到更多的粮食作物和经济作物领域 应用范围不断扩大是农业专家系统应用的必然趋势 6 3智能化程度不断加强 农业专家系统的发展将朝着数据动态化及时效性高 实用性强的方向发展 智能化程度将不断提升 知识获取手段实现多样化 知识存储方式也将不断改进 我国农业专家系统的应用与发展 是实现我国农业信息化 现代化的重要途径 也是发展精准农业的一条必山之路 今后农业专家系统将以 3S 技术为核心 新的技术体系为支持 也可将系统模拟 决策支持系统等技术相结合 这些集成技术可以更有效地研究气候变化对农业的影响 土地评价以及农业环境保护等问题 大大提升农业专家系统的智能化程度 6 4易用性将继续提高 由于软 硬件的条件的不断改善 农业专家系统的可操作性将不断提高 界面更加形象直观 通俗易用 操作方便 更便于非专业人员和农户使用 随着Winflow 图形界面技术的成熟以及可视化编程语言的不断出现 利用计算机技术将文字 声音 图形 图像等多媒体技术综合应用 生动形象地表达一个主题 使农业专家系统的界面友好程度得到提高 这将有利于农业专家系统面向农村的推广 指导农民进行生产 到农业生产中加以应用才能转化为现实的生产力 平民化 操作的农业专家系统能在量大面广的农村更有效地推广 将有效地弥补我国农村农技人员俪缺的问题 第七篇 总结 农业信息技术是新的农业科技革命的先导 是现代农业的重要标志之一 而作为一种智能化农业信息处理系统的农业专家系统是实现农业信息化的基本手段之一 目前 世界各国都重视以计算机和通信为核心的新技术对农业可持续发展的作用 通过知识工程的技