农业专家系统发展的概况与前景.pdf

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作者简介孙曰波（1971-）袁男袁山东威海人袁讲师袁从事园林植物栽培和设施园艺的教研工作遥收稿日期圆园园6蛳06蛳30农业专家系统（ExpertSystem袁简称ES）也可以叫智能系统袁是基于知识的程序设计方法建立起来的计算机系统,是人类专家的一种模仿物袁研制农业专家系统的目的是为了把农业专家多年积累的知识和经验袁应用计算机技术袁克服时空限制袁在较短的时间内得以广泛的应用袁使专家的知识和经验变为生产力遥专家系统应用在农业上的各个领域袁涉及到作物生产管理尧施肥尧节水灌溉尧品种选育尧温室管理尧病虫害防治尧杂草控制尧水土保持尧森林环保尧家畜饲养尧食品加工尧财务分析尧农业机械选择尧市场管理等方面袁有些系统已成为商品进入市场遥以农业专家系统为主要内容的农业知识工程越来越为人们所认识袁并有广阔的应用发展前景遥1专家系统的发展1.1产生阶段（1965耀1971年）1956年人工智能产生袁为专家系统的诞生奠定了基础遥1965耀1968年美国Stanford大学计算机系Feigenbaum等根据化合物的分子式及其质谱数据袁研制出帮助化学家推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL袁获得极大的成功遥该系统解决问题的能力已达到专家水平袁在某些方面甚至超过同行领域的化学家遥这标志着人工智能的一个新的研究领域要要要专家系统的产生遥1.2成熟阶段渊1972耀1977年冤这一时期专家系统的观点逐渐被人们广泛接受袁从而先后出现了一批卓有成效的专家系统袁典型代表是1974年E援H援Shortliffe等研制的用于治疗感染性疾病的MYCIN系统遥在此期间袁知识组织形式尧系统的人机接口尧解释机制尧知识的获取尧不确定性推理等技术得到了进一步的发展和成熟遥1.3发展阶段（1978年以后）这一时期专家系统渗透到了非常广泛的领域遥第一个农业专家系统在美国的伊利诺斯大学诞生袁我国的农业专家系统研究起步较晚袁但发展较快遥自20世纪80年代也开始了农业专家系统的研究遥2专家系统在农业上的应用2.1在国外农业上的应用在国外袁农业信息系统研究始于20世纪60年代袁初期它仅仅是由农业数据库和数据库管理程序构成遥60年代中期袁美国斯坦福大学Feigenbaum等研制了第一个专家系统遥从此袁人工智能专家系统发展起来袁并迅速渗透到各个领域袁在农业上应用更是方兴未艾遥此类专家系统的研制和应用已成为高新技术应用于农业生产的成功实例遥比较有名的专家系统有院PLANT/ds尧ICCS等袁涉及多种作物的病虫害诊断尧预测与管理尧施肥尧防御低温冷害等袁一般用于解决带有经验性的定性问题遥作物模拟模型在荷兰和美国创立袁而园艺作物模型出现在70年代末80年代初袁作物模拟模型与农业专家系统的研究和应用表明了农业科学开始进入计算机信息时代遥80年代袁出现了以农业专家系统为主进而与作物模型尧GIS等相结合向深度发展的趋势袁并大面积应用于生产遥较为典型的有美国棉花管理专家系统Cotton+尧APSIM等遥90年代以来袁农业专家系统尧作物模型尧3S技术之间的集成已成为信息技术领域研究的热点之一袁印度尧加拿大等将AEGIS/Win与RS模型尧专家系统等结合进行干旱地区决策尧农业生产模式等领域的深层次决策支持系统研究与应用遥2.2在我国农业上的应用我国农业专家系统的研究始于20世纪80年代初袁国家科技部曾明确提出院野以农业专家系统为突破口袁发展我国的农业信息技术冶遥早在1985年由中国科学院人工智能所开发的野砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统在安徽省淮北平原得到很好的推广应用遥此后袁野七五冶尧野八五冶期间袁国家科委尧农业部先后支持了一些作物专家系统及其工具尧作物生长发育模型尧农业生产管理系统等的开发袁并取得了一些重要成果袁在农业生产和管理中发挥了重要作用袁有些成果已达到了国际前沿水平遥如中国科学院合肥智能机械研究所采用先进的知识工程方法袁与各类农业专家紧密结合袁开展了农业专家系统的广泛研究和应用袁研制了小麦尧棉花尧番茄等作物的田间管理尧施肥和病虫害防治等专家系统袁并开发了可以由农技人员直接使用的各种专家系统工具遥这些系统能模仿农业专家推理并给出决策咨询袁部分代替农业专家走向田间地头袁进入农家袁对于提高农民素质尧促进农业生产具有重要意义遥自1992年开始袁国家野863计划智能计算机系统主题组织了农业专家系统的研制与应用推广工作袁以农业专家系统为代表的智能化管理系统形成了成熟的技术袁北京市农林科学院等科研单位均研制出了各具特色的农业专家系统开发平台袁得到不同程度的应用和推广遥在此基础上袁科技部尧国家863计划306主题专家组与地方政府合作袁野九五期间国家863计划专门设立了智能化农业信息应用主题袁重点对水稻尧小麦尧玉米尧棉花等作物的引种与良种推荐尧合理施农业专家系统发展的概况与前景孙曰波袁任术琦袁丁世民渊潍坊职业学院袁山东潍坊261041冤摘要简要论述了国内外农业专家系统的发展概况袁提出我国农业专家系统发展中存在的问题袁阐述了农业专家系统的发展前景遥关键词农业专家系统曰发展概况曰前景中图分类号S126文献标识码A文章编号0517-6611渊2006冤20-5445-02DevelopmentandPerspectiveofAgriculturalExpertSystemSUNYue蛳boetal渊WeifangVocationalCollege,Weifang袁Shandong261041冤AbstractThedevelopmentofagriculturalexpertsystemsinChinaandforeigncountrywasintroduced,andtheproblemswerepointedoutandtheperspectivewaspresented.KeywordsAgriculturalexpertsystem;Generalsituationofdevelopment;Perspective安徽农业科学袁允燥怎则灶葬造燥枣粤灶澡怎蚤粤早则蚤援杂糟蚤援圆园园6袁34渊20冤院5445-5446责任编辑罗芸责任校对罗芸肥尧节水灌溉尧病虫草害综合防治尧综合栽培调控的农业专家系统及工具进行研究尧开发和示范袁取得了较好的效果遥在北京尧吉林尧安徽尧云南建立了4个智能化农业信息技术应用示范区袁示范工作通过研制开发各类农业专家系统袁对生产技术和高新技术成果进行综合集成袁及时有效地传播给农民和干部袁指导农业生产袁提高农业生产力遥目前袁农业专家系统的研究开发已涉及到农作物生产管理尧畜禽饲养尧森林保护尧市场管理和农业经济分析等多种领域袁农业专家系统的开发及应用能够以有效的方式指导农业生产遥我国第一个农业专家系统是由中国科学院合肥智能机械研究所开发成功的施肥咨询专家系统遥野七五冶至野八五冶期间袁中科院合肥智能研究所研制了叶施肥专家系统曳袁中国农科院作物所完成了叶小麦尧玉米新品种选育的专家系统曳袁植保所开发了叶粘虫测报专家系统曳等遥这些系统的开发和应用取得了良好的社会和经济效益袁基本上代表了我国农业专家系统的水平遥北京农科院于八五期间开发的叶小麦管理专家系统ESMCW曳体现了我国农业专家系统的最新进展遥该系统是在分析处理近100万个实验数据和500多条知识的基础上建立起来的基于模型的专家系统袁具有气象条件预测尧生长发育模拟预测尧管理决策咨询尧计算机网络通讯尧系统维护尧结果输出等6个功能袁于1990耀1992年在北京昌平区试用袁小麦单产明显提高袁产投比提高8%耀10%遥我国农业专家系统的开发应用虽起步较晚袁但发展较快袁应用范围也较广泛袁涉及到作物栽培尧新品种培育尧病虫害防治尧生产管理尧节水灌溉尧农产品评价等方面遥80年代初袁我国开始将计算机技术应用于温室管理和控制遥野九五冶国家重大科技项目野工厂化高效农业示范工程冶加大了计算机应用的力度遥3目前我国农业专家系统存在的问题3.1水平参差不齐袁综合性水平偏低虽然自1985年以来袁我国农业专家系统有了较大发展袁但与世界先进水平相比袁无论在技术上还是在应用效果上都有很大的差距遥现有的系统在质量和水平上也存在较大的差异袁有些所谓野专家系统缺少知识库和推理这2个专家系统的核心部分袁名不符实遥大多数专家系统只是针对作物生产的某一侧面开发的袁缺乏对作物各个生产阶段尧各个方面的有机联系和统筹考虑袁而生产者需要的是综合信息服务袁只有提高综合性水平袁才能真正解决农民的实际问题遥3.2性能较差袁达不到野专家的要求专家系统是一个能在特定领域内袁以人类专家的水平去解决该领域中实际问题的计算机程序袁表明专家系统强调的是高性能遥而专家系统的性能水平主要是它拥有的知识数量和质量的函数遥对于农业专家系统来说袁其知识库中拥有的知识越多袁质量越高袁解决问题的能力也就越强遥目前我国开发的农业专家系统中袁知识的数量较少袁质量较差袁大多只是常识和基本原理知识袁缺乏启发性知识和真正的专家知识遥另外袁还存在知识获取困难袁知识存储方式落后等问题遥3.3应用与开发脱节应用与开发脱节是我国农业专家系统应用中存在的一个主要问题袁一些农业专家系统只强调应用袁缺乏进行二次开发所需的专家系统开发工具袁使用者无法根据当地实际情况创建知识库和模型库遥即使提供了系统开发工具袁由于没有充分考虑作物生产的不确定性袁再加上缺乏多年积累的作物生长发育并与之实时的环境参数资料袁使专家系统在推理过程中受到诸多因素的限制袁从而制约了专家系统在生产实际中的应用遥3.4技术方面的障碍突出专家系统在开发技术上主要有4方面的障碍院一是知识的不完备性与脆弱性袁只停留在科学性知识的介绍袁其先进性和实用性不高曰二是知识表示缺乏灵活性曰三是推理方法的单一性和呆板性曰四是系统的学习功能差或不具备学习功能遥农业专家系统在这些方面的表现更为突出袁使许多农业专家系统的应用达不到预期的效果遥3.5农村计算机水平限制了农业专家系统的应用目前袁我国农村计算机普及率很低袁在中国上千万网民中袁农民所占的比例较小遥农民学习计算机技术的意识淡薄袁再加上农村计算机人才有限袁师资更是缺乏袁虽然有一些计算机专业的大中专学生来到农村袁但数量少袁实际经验缺乏袁很难胜任计算机普及的培训工作袁种种因素限制了农村计算机水平的提高遥另外袁还存在着基层领导对农村计算机普及工作的不到位袁培训效果不佳袁农业企业信息化基础设施薄弱等问题袁这些都严重制约了农业专家系统的推广应用遥4农业专家系统应用的前景农业信息技术是新的农业科技革命的先导袁是21世纪现代农业的重要标志之一袁而作为一种智能化农业信息处理系统的专家系统是实现农业信息化的基本手段之一遥随着计算机应用的日益普及和信息高速公路的建设袁农业专家系统和农业信息网必将成为农业科技知识和农业信息传播的重要手段袁也终将成为促进农业快速发展的积极动力遥鉴于专家系统在农业生产发展中的重要作用袁加快农业专家系统的研究开发势在必行遥我们有理由相信袁农业专家系统的深入研究和推广应用必将极大地促进我国农业生产的发展袁为我国农业的信息化尧现代化做出更大的贡献遥参考文献1宋瑞生袁申书兴袁孙德岭.农业专家系统研究展望J.天津科技袁2002（4）院15-16.2杨国强袁王双喜袁杜伟.我国农业专家系统的研究进展J.山西农业大学学报院自然科学版袁2004袁24渊3冤院203-205.3高万龙.我国农业信息化发展战略的思考J.中国信息导报袁2004渊8冤院12-15.4高明亮袁王雪珍袁吴顺章袁等.农业专家系统存在的问题与对策J.洛阳农业高等专科学校学报袁2001袁21渊2冤院13-15.5李军袁邹志荣袁程瑞锋袁等.农业专家系统及其在园艺中的研究与应用J.陕西农业科学袁2002渊11冤院23-25.6张文龙袁周静袁戴保威.农业专家系统研究进展J.种子袁2004渊10冤院48-49.7王树进袁崔玉亭袁刘志民.浅谈我国农业信息技术的研究与开发方向J.农业科技管理袁2004渊5冤院19-23.8高美玲袁栾非时袁寇胜利.作物专家系统发展概况与趋势J.东北农业大学学报袁2003袁34渊1冤院107-110.9黄贵平袁杨林袁任明见.专家系统及其在农业上的应用J.种子袁2003渊1冤院57-60.安徽农业科学2006年5446