农业专家系统及其开发工具

农业教授系统及其开发工具

硕士课程讲座农业专家系统及其开发工具第1页DevelopingToolforExpertSystemsDevelopingPlatformforExpertSystemsExpertSystemsinAgricultureAgriculturalExpertSystemsIntelligentSystemsinAgriculture农业专家系统及其开发工具第2页内容：概况概念结构技术工具（平台）步骤实例未来农业专家系统及其开发工具第3页一、概况1、二十一世纪最活跃学科：生物技术、信息技术（数据库、多媒体、网络、人工智能、3S等）2、ES是人工智能（AI）一个主要分支3、ES产生于70年代末，应用于医疗、探矿、化学结构4、农业教授系统开始于80年代初，如雄风系列，Comax/Gossym—CottonPlus农业专家系统及其开发工具第4页国际上有代表性农业教授系统Somemainexpertsystemsinagriculture系统名称Type研制者Developer时间Time应用领域FieldofapplicationPLANTA.G.Boulanger1978DiagnosingdiseasesforsoybeanCFF.L.Xiongetal.1983CropfertilizationCOMAXH.Lemmon1986CottonmanagementFOURRAGEJ.P.Patacq1987OptimizationofforageproductionCALEXE.R.Plant1989CottonandricemanagementandpeachtreecontrolCUEO.W.Morganetal.1989WinterwheatvarietyselectionDHLESA.D.Whittakeretal.1989MilkproductiondiagnosisMISTINGB.K.Jacobsonetal.1989PropagationingreenhouseFinARSW.G.Boggesetal.1989FarmfinancialanalysisKA(XF)F.L.Xiongetal.1990DevelopingtoolforexpertsystemsCROPESS.Mohanetal.1994CropselectionbasedonenvironmentGRAPEXS.Edressetal.1998Grapeproductionmanagement农业专家系统及其开发工具第5页二、概念1、教授级、智能型计算机程序系统2、数据结构+算法=程序知识+推理=教授系统3、功效：咨询、诊疗、预测、分析、决议农业专家系统及其开发工具第6页人机交互接口知识获取模块知识库解释模块数据库推理机三、结构农业专家系统及其开发工具第7页四、技术（知识工程）知识获取知识表示知识利用农业专家系统及其开发工具第8页1、人工获取：知识工程师→领域教授2、半自动获取：向导型、示例型、非编码型工具软件3、自动获取：有自学习功效，如机器学习、机器发觉（活跃领域）KDD(KnowledgeDiscoveryinDatabase)（一）知识获取：“瓶颈”农业专家系统及其开发工具第9页（二）知识表示：规则、框架、逻辑、语义网络等1、规则组=规则架+规则体RULEnIF……THEN…...RB{体规则IF……THEN……计算公式}农业专家系统及其开发工具第10页2、综合知识体=描述性框架+规则组框架：FRAME1架名STATE状态槽名（集）IF……THEN……（条件侧面PROCESS）…….DEFAULT（默认侧面）PROCESS处理槽名处理侧面ADVICE无处理侧面（调用子框架或规则组）农业专家系统及其开发工具第11页3、基于OOP综合知识体=知识体·对象块ASK（提问集）BEGIN（开始知识体）{控制对象块}KB（知识体）{对象块}……..RG（规则组对象块）KB（功效）{RULEn}（规则组）END……..农业专家系统及其开发工具第12页（三）知识利用（推理策略）1、正向推理：数据（事实）驱动2、反向推理：目标驱动3、混合推理农业专家系统及其开发工具第13页4、不确定性（不准确性）推理概率论(Bayes模型）确定性理论（CF模型）证据理论（D-S模型）含糊理论（P模型、三I模型）农业专家系统及其开发工具第14页合并算法3更新算法2更新算法1特征展开三I含糊推理模型农业专家系统及其开发工具第15页雄风4.1含糊EBNF定义

〈规则组〉::=〈规则架〉〈规则体〉〈规则架〉::=RULE〈规则号〉IF〈前提项集〉THEN〈结论项集〉〈规则号〉::=〈整数〉〈前提项集〉::=〈前提项〉，〈前提特征系数项〉{，〈前提项〉，〈前提特征系数项〉}〈结论项集〉::=〈结论项〉，〈结论特征系数项〉{，〈结论项〉，〈结论特征系数项〉}〈前提项〉::=〈原因〉〈结论项〉::=〈原因〉〈原因〉::=〈汉字串〉|〈字母串〉〈前提特征系数项〉::=〈实变量〉〈结论特征系数项〉::=〈实变量〉〈实变量〉::=〈字母〉{〈字母〉|〈数字〉}〈规则体〉::=RB'{'〈含糊体规则集〉|〈计算规则集〉〈含糊体规则集〉'}'〈含糊体规则集〉::=〈含糊规则〉{；〈含糊规则〉}；〈含糊规则〉::=IF〈含糊前提集〉THEN'{'〈含糊结论集〉〈规则支持度〉〈含糊传递函数〉；'}'〈含糊前提集〉::=〈含糊前提〉{〈逻辑符〉〈含糊前提〉}〈含糊前提〉::=〈前提项〉=〈含糊值〉〈逻辑符〉::=AND|OR|NOT〈含糊结论集〉::=〈含糊结论〉{；〈含糊结论〉}；〈含糊结论〉::=〈结论项〉=〈含糊值〉|〈汉字串〉〈含糊值〉::=含糊语言|含糊数〈规则支持度〉::=数值；〈含糊传递函数〉::=更新算法1|更新算法2|合并算法3〈计算规则集〉::=〈计算规则〉{；〈计算规则〉}；〈计算规则〉::=〈原因〉=代数表示式农业专家系统及其开发工具第16页5、其它推理方法常识推理定性推理非单调推理基于案例推理（CBR）CBR（Case-BasedReasoning)是当前构建新型教授系统最有效伎俩。农业专家系统及其开发工具第17页YNYN1.开始2.问题描述（气象、病情）3.目标案例4.案例检索5.初始案例集6.案例Fuzzy匹配7.有没有相似案例？16.匹配失败18.调整ε值17.提醒，停顿8.候选案例9.候选案例是否唯一？10.案例修正11.新案例12.预测趋势曲线及防治提议13.案例存放14.酥梨黑星病案例库15.案例库维护例基于案例含糊推理砀山酥梨黑星病预报系统农业专家系统及其开发工具第18页五、工具（开发平台）1、雄风（XF）2.0、2.1DOS下编译、运行知识库编辑：字处理软件（Word、WPS、写字板、记事本等）；保留为*.TXT文件知识表示方法：规则组农业专家系统及其开发工具第19页2、雄风（XF）3.0、3.1DOS下编译、Windows下运行知识库编辑：字处理软件（Word、WPS、写字板、记事本等）；保留为*.TXT文件知识表示方法：综合知识体农业专家系统及其开发工具第20页3、雄风（XF）4.0、4.1Windows下编辑、编译、运行知识库编辑：自带编辑软件；保留为*.TXT文件知识表示方法：基于OOP综合知识体农业专家系统及其开发工具第21页六、步骤1）问题（任务）及其分解推理网络图→定性、定量细化农业专家系统及其开发工具第22页缺素原因叶片单位缺素量单株树冠体积土壤单位缺素量干叶容重矫治办法缺素量土壤容重土壤营养临界值叶片营养分析值叶片营养临界值土壤营养分析值土壤类型α1α4缺素发生叶龄枝梢症状发生程度枝梢症状叶形症状发生程度叶形症状叶色症状出现程度叶色症状α3α2例砀山酥梨营养诊疗与矫治含糊教授系统推理网络图农业专家系统及其开发工具第23页知识体（架）推理网络图农业专家系统及其开发工具第24页规则对象块推理网络图农业专家系统及其开发工具第25页2）知识库建造（雄风4.1）ASK（提问集）…...BEGIN（开始知识体）{控制对象块}KB（知识体）{对象块}……..RG（规则组对象块）KB（功效）{RULEn}（规则组）END……..总体结构农业专家系统及其开发工具第26页1）控制对象块：IF…THEN…（对象块n）对象块n2）描述性对象块：ADVICE“字串”3）计算对象块：数据类型、计算符、逻辑符、函数等4）信息对象块：输入、输出、提醒等5）接口对象块对象块类型农业专家系统及其开发工具第27页接口对象块形式1）多媒体文件ADVICE“（动画=*.app）”ADVICE“（声音=*.wav）”ADVICE“（图象=*.bmp）”2）可执行文件RUNCOMMAND“Path\*.exe”3）数据文件OPEN/READ*.txtDATABASE(SQL)*.dbf农业专家系统及其开发工具第28页4）规则组对象块RUNRULE规则组对象名.功效名5）知识体知识体名()农业专家系统及其开发工具第29页3）知识库检验语法检验完备性检验一致性检验→提醒修改农业专家系统及其开发工具第30页4）测试运行