农业专家系统讲解

农业专家系统的概念特征与功能(
一、概念特征
农业专家系统是一种以先进的计算机技术和信息处理技术为支撑，以
专家知识为主导，具有自主思考能力和机器推理、决策能力的复杂系统。

它能够在规定的范围内模拟人类专家的智力来解决具有复杂模糊性、特异性、多学科、非结构化等特点的农业性问题。

二、功能
1、决策支持功能：农业专家系统拥有强大的决策支持能力，能够对
农业问题进行合理决策，并有效地支持农业经营活动。

2、问答功能：农业专家系统利用多种数据库以及基于网络的技术，
实现了聊天机器人与用户之间的对话，可以准确地回答用户的问题，并提
供实用的建议性意见，起到帮助管理决策的作用。

3、信息采集功能：农业专家系统可以实时采集各种农业信息，诸如
温度、湿度、土壤信息等，并自动分析。

4、农业预测功能：农业专家系统具备预测性能，可以利用农业大数
据对作物的生长模式、农药用量、土壤肥力等情况进行预测，及时发现问题，提出解决方案。

5、数据分析功能：利用农业专家系统可以对大量农业数据进行分析，从而了解当前和过去农业发展的趋势，掌握行业发展规律，挖掘未知的信息。

农业专家系统应用实例分析摘要:专家系统是人工智能领域中较为成熟的一个分支。

本文阐述了专家系统的基本概念及基本要素，介绍了专家系统在我国农业中的应用和我国农业专家系统的发展趋势。

关键词:人工智能;专家系统;农业专家系统;应用农业专家系统也可叫农业智能系统,是一个具有大量农业专门知识与经验的计算机系统。

它应用人工智能技术,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。

典型的农业专家系统主要由知识库、数据库、模型库、推理机、知识库管理系统、解释器、用户界面7个部分组成。

其中,知识库和推理机是农业专家系统最核心部分,这是任何一个农业专家系统都不可缺少的组成部分。

知识库的质量直接影响到农业专家系统质量及可信度;推理机是农业专家系统的运行动力。

而知识库管理系统则是对知识库中的知识进行检查和检索,还可以把推理过程中使用知识的实际情况显示出来,这是数据库管理系统中所没有的。

知识获取是农业专家系统开发过程中的瓶颈,其主要任务是完成领域知识的收集与整理.解释器是用来向用户,特别是专用户,解释推理的结果和在推理过程中所发生的一切。

专家系统有四个特点,即:启发性,能运用专家的知识和经验进行推理和判断;透明性,能解决本身的推理过程,能回答用户提出的问题;灵活性,能不断地增长知识,修改原有的知识。

综合性,能解答种子、土肥、植保、农经等多专业问题,克服了单个农业专家的专业局限。

研发农业专家系统的主要目的是使计算机在农业领域中起农业专家的作用,对那些需要专家知识才能解决的难题提供相关专业权威专家水平的解答。

专家系统在世界农业领域中的应用始于20世纪70年代末,经过20余年发展,应用已遍及作物栽培管理、设施园艺管理、畜禽管理、水产养殖、植物保护、育种以及经济决策等各方面。

专家系统在灌溉、施肥、栽培、病虫害的诊断与防治、作物育种、作物产量预测、畜禽饲养管理和水产养殖管理等方面,展示了广阔的应用前景。

农业专家体系发展趋势1专家系统及其基本特征农业专家系统也可叫农业智能系统,是一个具有大量农业专门知识与经验的计算机系统。

它应用人工智能技术,依据一个或多个农业专家系统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。

典型的专家系统主要由知识获取工具、知识库、数据库、推理机、解释机、人机交互接口几部分组成。

专家系统的主要特征是有一个巨大的知识库存储农业领域知识,而系统的控制级,通常表达成某种推理规则。

整个系统的工作是从知识库出发,通过控制机理,得到所需的结论。

即利用计算机来模拟某领域专家或专家群体在解决某些任务时所具有的技能,对各种实际问题给出高水平的解答。

对农业生产管理给出决策指导。

2农业专家系统的作用及发展现状2.1农业专家系统的作用我国地域辽阔,气候多样,各地生产条件千差万别,不同作物、不同品种均需要根据当地实际情况,因地制宜地进行管理。

要求必须很好地协调处理好高产、优质、高效的关系,最大限度地利用好各种资源,保护生态环境,实现可持续发展。

农业专家系统为各种单项农业技术提供先进的集成平台,将各种农业技术有机结合起来,帮助农民因地制宜地正确使用各项农业技术,实现生产的科学管理。

农业生产的复杂性和生态区域性决定了必须有一个健全而庞大的推广体系。

在现代农业经营体制下,建立高效的农业技术推广体系、加速科技成果转化,是当前农业科技工作中必须解决的一个重要问题。

信息技术可以为推广体系和广大推广人员提供最先进的工具和技术手段,利用其在传播信息和知识方便、快捷、可大量复制的特点,将大量科技成果迅速传播到农民手中,实现大范围的应用,弥补和克服农业科技人员短缺的问题,改变传统的农业科技推广模式,从而大大促进农业技术成果转化和生产的发展,促进当地生产组织方式科学化。

随着农业种植和养殖业结构的调整,优质高效的经济作物日益受到重视,成为新的投资热点。

农业市场的对外开放(加入WTO),国外大量的新品种、新技术进入国内,同时国内的“名、特、优、新”农产品也不断出现,迫切需要快速获取和更新种养信息,适应复杂多变的市场变化,以提高效益。

农业专家系统概述农业专家系统（又叫农业智能系统），是运用人工智能的专家系统技术，并集成了地理信息系统、信息网络、智能计算、机器学习、知识发现、优化模拟、虚拟现实等多方面高新技术，汇集农业领域知识、模型和专家经验等，采用合宜的知识表示技术和推理策略，运用多媒体技术并能以信息网络为载体，向农业生产管理提供咨询服务，指导科学种田。

对提高农业科技文化素质，就地培训基层农技人员，促进农业科技推广体制现代化，推动农业可持续发展，改变传统农业向现代化农业转变，将发挥重大作用，它是适合我国国情的精确农业，它不仅适用于广大农村，建造各种种植业、养殖业专家系统，也是配备3S技术的精确农业的重要决策支持工具，是设施农业智能化、自动化的重要技术。

贵州土壤肥料专家系统介绍该系统采用土壤学、植物营养学、肥料学、作物栽培学、信息科学和市场营销学相结合的方法，综合了我国，尤其是贵州省20多年的土壤、肥料和植物营养的研究结果，将土壤养分数据库技术、肥料开发、生产和销售、农化服务等专家知识和网络技术等系统结合，提供土壤信息管理、肥料信息管理与农化服务信息管理。

可供肥料企业、农业技术推广部门、化肥生产资料部门和农业科研教学部门使用。

贵州土壤肥料专家系统功能包括：1．贵州省各县市土壤中养分信息子系统包括贵州省70多个县市土壤类型、土壤有机质、各（乡）镇的土壤有效氮、磷、钾养分及pH等状况。

还包括中微量元素、养分丰缺指标、养分动态监测、养分测定方法等内容。

2．贵州省各地肥料试验信息子系统包括近二十年来贵州来各县市氮肥、磷肥、钾肥、复混肥、有机肥、微肥和叶面肥肥料试验作物种类、土壤类型、处理设计及试验结果分析等。

3．贵州省当前各地作物种植信息子系统包括各县市蔬菜与农作物（粮食作物、油料作物、蔬菜瓜类、棉花、麻类、糖类、烤烟、药材及其他）茶叶与水果等分布的种类面积、产量等。

4．农化服务信息子系统包括推荐配方、作物营养障碍、作物环境障碍、施肥技术、施肥研究、施肥效应、各县市历年肥料使用量等模块。

农业专家系统基本原理
农业专家系统（Agricultural Expert System，AES）是一种以计算机应用技术为理
论基础，以模拟专家知识为目的，可用来解决农业问题和实施技术管理的应用软件体系结构，它包括以下三个主要部分：
1、模拟专家知识：农业专家系统把专家输入的知识转换成农业专家系统所需的表达
形式，以供计算机使用，它主要有三种方式：规则表示法、知识表示法和语句知识表示法。

通过知识的表达，有利于把农业的领域知识赋一定的计算机表达。

2、推理机制：农业专家系统采用推理机制来运行，它是农业专家系统模拟专家知识
应用所必需的部分，它可用于处理经验问题、诊断问题、决策问题等。

农业专家系统采用
的推理机制有规则推理（选择推理、排序推理）、相似度推理，神经网络解法，回归分析
解法，定性模糊推理等。

3、知识库：农业专家系统知识库是存储系统的核心，它主要存储各种相关的农业知识，如病虫害防治等各类农业知识，以及农民技术管理等知识数据，使得农业专家系统能
够通过数字化后的知识数据来推理农业问题，或者提供农机信息管理等决策支持服务。

以上是农业专家系统的基本原理，它为农业科技发展提供了支撑，能够以高效、理性
的方式来处理复杂的农业问题，对于提高农业生产力以及农业诊断、决策等方面都有积极
的作用。

农业专家系统
系统概述
派得农业专家系统是一款具有独立自主知识产权的新一代农业专家系统，是国家“863”课题的研究成果。

采用最为流行的OOP（面向对象）方式进行多层架构设计；该派得系统在功能上基于农业知识线索，采用渐进式诊断技术实现农业生产过程中的病虫草害诊断，使用模糊产生式决策机制对农业生产过程中的求解、计算等问题进行决策，并推出了贴近中国农业特色的农事指导对农业生产进行指导。

系统特点
1.生产知识：涵盖了农业生产管理各个环节的丰富的农业生产知识，易于检索。

2.病害诊断：模拟专家对动植物诊疗过程进行诊断动植物的病虫草害。

3.生产决策：在农业生产管理全过程中为各类农业生产活动决策提出定性或定量建议。

4.农事指导：根据不同时期对各农业生产管理环节进行相应的指导和提醒。

应用对象
◆农业科研单位
◆政府农业管理、技术推广、服务部门
◆农业企业和协作组织
◆种养大户和广大农民
成功案例
◆北京市昌平区小汤山镇现代农业科技园区
◆派得伟业公司
◆河北省基电一体化中试基地
◆广东中山市农业科技推广中心。

7. 农业专家系统的基本原理、结构和功能是什么？谈谈你对专家系统在农业生产经营作用的认识？所谓专家系统是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统, 它能运用领域专家多年累积的经验和专门知识, 模拟专家的思维过程和决策能力, 解决只有专家才能解决的困难问题.农业专家系统一般由知识库、数据库、推理机、解释部分、知识获取部分组成，其中知识库(知识集合)、数据库(反映系统的内外状态)、推理判断程序(规定选用知识的策略与方式)等部分为核心。

专家系统的工作方式可简单地归结为：运用知识进行推理。

农业专家系统的理论基础研究农业专家决策系统是基于农业专家知识，模仿农业专家进行推理决策，把多项农业技术和知识进行高度集成的计算机应用系统。

一方面，它比一般的计算机信息系统更突出农业专业知识与推理判断的作用，且具有更强针对性的决策咨询能力；另一方面，它比人类农业专家拥有综合性知识和高速的知识处理本领，可以不受时间、空间的限制和人类情感的影响，起到“农村不走”多方面高层次农业专家的作用。

它的理论基础是人工智能的知识表示和问题求解技术。

基本结构见图1⋯I。

知识和推理构成专家系统的两大因素。

专家系统的核心是知识，所以专家系统又称为知识基系统，或基于知识的系统。

以植物病理学专家系统为例：系统结构植物病理学专家系统就是运用电子计算机技术来模拟植病专家的综合、分析、判断等诊断思维过程的过程。

针对上述功能定位, 该系统在分析植物病理学专家判断疾病的实际过程的基础上, 综合应用一般模型和形象思维模型, 设计工作模型。

该系统采用标准的专家系统结构。

从数学上看, 植物病理学专家对病害的诊断是从症状到病种的集合映射。

以棉花几种主要病害为例, 棉花的常见病种构成疾病群空间W= { Q1, Q2, , Qi, P1, P2 , , Pj} , 这些疾病涉及到的所有症状构成症状群空间A= { A1, A2, , An }。

在建立数学模型时, 首先根据植物病理学知识和专家意见,确定每组症状对诊断疾病的支持程度, 即具有该组症状的病株患病害的可能性。

什么是农业专家系统？农业专家系统是基于农业专家知识和模仿农业专家进行推理决策的计算机程序系统。

具体是指人们事先将农业专家为解决某类农一问题而长期积累的知识以适当的形式存入计算机，计算机利用这些农业知识和反映当时农情的各种数据和事实，模仿农业专家的思维过程进行推理，对需要解决的农业问题进行解答、解释或判断，使计算机在农业活动中起到类似人类专家的作用。

1981年，熊范纶作为中科院合肥智能所的首批访问学者，来到美国马里兰大学学习人工智能、模式识别。

到校后，经一位知名华裔科学家的指点，他对一门新兴学科——电脑专家系统产生了浓厚的兴趣。

两年后，熊范纶即将学成回国。

热心的美国友人问他想到哪里去玩玩，他说“我想看看美国的农村”。

在参观了几十个各种类型的农庄后，美国先进的农业理念促使熊范纶走上将智能技术与中国大农业联姻的道路。

1985年10月，熊范纶成功的在国产微机上研制出“砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统”，中国土地上第一个电脑农业专家系统诞生了。

农民只要报出田块的土壤参数或肥力水平等，计算机就可告知每亩地应施氮、磷、钾肥的数量以及化肥的成本，并可对秋后的收成进行估产，算投入产出比。

经率先在安徽淮北10多个县推广应用后，均实现增产增收的效果。

“砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统”受到专家的高度评价，但熊范纶却很清醒。

他知道，我国幅员辽阔，农业门类众多，仅靠几个专家系统和少数科技人员服务于全国各地，是不可能的。

智能化信息技术能否大面积应用，怎样让农民认识和掌握，还有许多理论和实践问题有待探索。

他们首先把工作扩展到积极与各级地方政府合作上，先试验，后示范，再推广，这是电脑农业生根、发芽、开花、结果的保障和支撑点。

从那时开始，在田间地头，人们经常能看到几位戴眼镜的人员背着一台电脑在农村各个村庄搞研究。

以后的实践证明，这些符合中国国情的思路，是行之有效的。

1990年，科技部把农业专家系统等列入863计划，给予重点支持。

1992年，中科院合肥智能所的专家来到了云南省宁蒗县。

农业专家系统的概念特征与功能
国际农业专家系统（International Agriculture Expert System，IAES）是一种新型计算机软件，它为农业生产提供信息支持，帮助农业生
产者更容易地管理农业资源，提高农业生产的效率和质量。

它可以代替传
统的传统农业理论，用信息技术来支持农业研究，优化农业管理，提高农
业生产效率。

IAES的概念特征主要有：
一、以计算机技术为支撑：国际农业专家系统是以计算机软件为支撑，采用综合研究方法，融合农业科技成果和社会发展需要。

二、依据农业实践经验：它基于大量的实践经验，把多个农业专家的
丰富知识集中起来，以形成这种新型的知识系统。

三、以农业专家为知识源：国际农业专家系统以过去数十年来农业专
家的研究成果、经验和知识为基础，积极收集和整合知识，为农业生产提
供更专业的支持。

四、全面支持农业管理：国际农业专家系统可以支持完整的农业管理，能够以有效、科学、快速的方式收集、处理和转换农业资源的信息，模拟
农业管理进程，为农业生产加速提供建设性的保障和支持。

国际农业专家系统的主要功能有：。

7. 农业专家系统的基本原理、结构和功能是什么？谈谈你对专家系统在农业生产经营作用的认识？所谓专家系统是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统, 它能运用领域专家多年累积的经验和专门知识, 模拟专家的思维过程和决策能力, 解决只有专家才能解决的困难问题.农业专家系统一般由知识库、数据库、推理机、解释部分、知识获取部分组成，其中知识库(知识集合)、数据库(反映系统的内外状态)、推理判断程序(规定选用知识的策略与方式)等部分为核心。

专家系统的工作方式可简单地归结为：运用知识进行推理。

农业专家系统的理论基础研究农业专家决策系统是基于农业专家知识，模仿农业专家进行推理决策，把多项农业技术和知识进行高度集成的计算机应用系统。

一方面，它比一般的计算机信息系统更突出农业专业知识与推理判断的作用，且具有更强针对性的决策咨询能力；另一方面，它比人类农业专家拥有综合性知识和高速的知识处理本领，可以不受时间、空间的限制和人类情感的影响，起到“农村不走”多方面高层次农业专家的作用。

它的理论基础是人工智能的知识表示和问题求解技术。

基本结构见图1⋯I。

知识和推理构成专家系统的两大因素。

专家系统的核心是知识，所以专家系统又称为知识基系统，或基于知识的系统。

以植物病理学专家系统为例：系统结构植物病理学专家系统就是运用电子计算机技术来模拟植病专家的综合、分析、判断等诊断思维过程的过程。

针对上述功能定位, 该系统在分析植物病理学专家判断疾病的实际过程的基础上, 综合应用一般模型和形象思维模型, 设计工作模型。

该系统采用标准的专家系统结构。

从数学上看, 植物病理学专家对病害的诊断是从症状到病种的集合映射。

以棉花几种主要病害为例, 棉花的常见病种构成疾病群空间W= { Q1, Q2, , Qi, P1, P2 , , Pj} , 这些疾病涉及到的所有症状构成症状群空间A= { A1, A2, , An }。

在建立数学模型时, 首先根据植物病理学知识和专家意见,确定每组症状对诊断疾病的支持程度, 即具有该组症状的病株患病害的可能性。