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专家系统文献综述1、国内外研究现状1.1国内研究概况随着我国农业科技信息现代化建设的不断发展，全国大多数农业科研院所、农业院校都将农业科技信息现代化建设提到议事日程上，农业领域中专家系统的研究和应用相对较少，尤其是病虫害防治领域，系统应用技术水平低，开发的对象也只限于马尾松毛虫等少数几种，在国内学术期刊中公开报道的有：王淑芬，陈亮，张真(1992)建立的马尾松毛虫防治决策专家系统。
马小明，叶文虎(1993)开发的松毛虫综合管理信息系统；周嘉熹等(1995)采用Profog语言开发的杨树天牛综合管理专家系统；为了解决生产中的实际问题，传播有关方面专家及其防治工作者在长期生产实践中积累起来的宝贵经验，更好地指导生产，王阿川，岳书奎(1998)在国家攻关研究的基础上，经过10年的努力研究完成了“林业种实害虫管理领域内樟子松球果象甲防治决策专家系统”。
进入新千年后，人们对环境的关注程度不断升高，也更加注重生态文明的建设，在这种背景下，越来越多的专家学者花费大量的精力投入病虫害预测，诊断和防治研究中。
齐群，耿祖群，杜永波(2001)采用Sybase公司的Powerbuild 及其数据库系统开发了运行在windows95下的杨树害虫综合治理专家咨询系统。
2003年，王明红等开发的基于B/S结构“北京市农作物病虫害远程预警信息系统”，通过网络将用户和领域专家联系起来，实现了对病虫害灾害远程控制，及时防治的决策目标；徐云等根据我国茶区主要发生的32种病害和5种寄生性植物采用VisualBasic6.O语言开发了“茶树病虫害诊断与防治专家系统”，并取得了应有的效果；张春雨等以Visual later Dev为环境平台，SQL server 7.0为数据库管理系统开发了“枣病虫害诊断咨询专家系统”，系统涉及枣树生产中的31种病害和31种虫害的诊断知识；姚玉霞等将面向对象的知识表达法应用到“水稻病虫害诊治智能化专家系统”中，对水稻病虫鼠害的形态诊断与识别，取得良好的效果；李佐华等以delphi5.0为开发工具完成“温室番茄病虫害、缺素诊断与防治专家系统”的开发；对温室番茄的病害、虫害及非侵染性病害的有效控制进行了细致研究；周如军等采用VisualBasi 6.0和Authorware为开发工具，开发了“中草药病害诊断与防治多媒体专家系统”;系统主要研究内容是中草药病害的诊断与防治，并配有多媒体演示。
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。
智慧农业系统发展与前景展望一、引言随着科技的快速发展和农业生产方式的转型升级，智慧农业系统已经成为现代农业发展的重要方向。
本文就智慧农业系统的发展现状和前景进行探讨。
二、智慧农业系统的定义智慧农业系统是指通过物联网、大数据、云计算、人工智能等技术手段，实现对农业生产过程各个环节进行监测、管理和控制的一套综合系统。
三、智慧农业系统的功能智慧农业系统具有多样化的功能，包括农作物生长环境监测、自动灌溉、智能施肥、病虫害预警与防治、精准农机作业等。
这些功能的实现，能够极大地提高农业生产效率，减少资源浪费和环境污染。
四、智慧农业系统的发展现状当前，智慧农业系统的发展已经取得了一定的成果。
各种物联网传感器设备已经广泛应用于农田土壤湿度、气温、光照等环境因素的监测。
农业机械智能化水平也在不断提高，大数据和人工智能技术的应用也为农业决策提供了有力支持。
五、智慧农业系统的优势智慧农业系统相对传统农业生产方式具有诸多优势。
首先，它能够实现农业生产过程的自动化和智能化，减轻人力劳动强度。
其次，通过大数据分析，农业生产过程的可预测性和可控性得到提高，农作物的品质和产量得到保障。
此外，智慧农业系统的应用还能促进农业信息化进程，增加农业竞争力。
六、智慧农业系统的挑战尽管智慧农业系统具有广阔的发展前景，但目前仍面临一些挑战。
首先，系统设施建设投入较大，需要大量的物联网设备和农业机械智能化装备。
其次，农民对于新技术的接受程度不一，需要加强农民的培训和技术支持。
此外，智慧农业系统的数据安全和隐私保护问题也亟待解决。
七、智慧农业系统的前景展望尽管存在一些挑战，智慧农业系统的前景依然广阔。
随着技术的不断进步，物联网、人工智能等新技术的应用将进一步提升智慧农业系统的效能。
同时，政府的支持和人们对绿色食品的需求也为智慧农业系统的发展提供了有力动力。
八、智慧农业系统的推广策略为了推动智慧农业系统的发展，需要进行相关政策制定和支持措施。
政府可以出台利好政策，降低设备采购成本，提供补贴和贷款支持。
收稿日期:2006-04-24作者简介:孙曰波(1971—),男,山东威海人,潍坊职业学院讲师,硕士。
主要研究方向:园林植物栽培和设施园艺。
农业专家系统发展的概况与前景孙曰波1,赵淑秀2,李寿冰1(1.潍坊职业学院,山东 潍坊 2610412.诸城舜王街道办事处农技站,山东 诸城 262200)摘 要:本文简要论述了国内外农业专家系统的发展概况,提出我国农业专家系统发展中存在的问题,同时就农业专家系统的发展前景进行了阐述。
关键词:农业专家系统;发展概况;前景 中图分类号:C96文献标识码:A 农业专家系统(Expert Syste m ,简称ES )也可以叫智能系统,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,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,应用计算机技术,克服时空限制,在较短的时间内得以广泛的应用,使专家的知识和经验变为生产力。
专家系统应用在农业上的各个领域,涉及到作物生产管理、施肥、节水灌溉、品种选育、温室管理、病虫害防治、杂草控制、水土保持、森林环保、家畜饲养、食品加工、财务分析、农业机械选择、市场管理等方面,有些系统已成为商品进入市场。
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,并有广阔的应用发展前景。
1 专家系统的发展1.1 产生阶段(1965年～1971年)1956年人工智能产生,为专家系统的诞生奠定了基础。
1965年～1968年美国Stanf ord 大学计算机系Feigenbau m 等人根据化合物的分子式及其质谱数据,研制出帮助化学家推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL,获得极大的成功。
该系统解决问题的能力已达到专家水平,在某些方面甚至超过同行领域的化学家。
这标志着人工智能的一个新的研究领域—专家系统的产生。
1.2 成熟阶段(1972年～1977年)这一时期专家系统的观点逐渐被人们广泛接受,从而先后出现了一批卓有成效的专家系统,典型代表是1974年E .H.Shortliffe 等人研制的用于治疗感染性疾病的MYC I N 系统。
农业专家系统的问题与发展摘要：本文分析了进入新世纪以来我国农业专家系统应用状况、存在的问题，并对未来的农业专家系统发展前景进行了展望。
关键词：专家系统；计算机应用Abstract：This paper analyzed the applications and open questions of agricultural expert system in the new century in China，finally，had all expectation of the development prospect for the future agricultural expert system．Key words：expert system ；computer application我国加入了WTO，传统型农业面临巨大的挑战，因而必须依靠先进的科学技术，向信息化、现代化农业迈进。
而信息技术的广泛应用，为农业的发展提供了技术支持。
农业信息技术是21世纪高新技术应用于农业的关键技术之一，近二十年来在世界各国得以迅速发展。
农业专家系统是农业信息技术的一个重要组成部分，它是我国农业信息技术发展的突破口，对我国农业发展有着深远的影响。
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。
目前国际上有近百个农业专家系统．广泛应用于作物生产管理、灌溉、施肥、品种选择、病虫害控制、温室管理、畜禽饲料配方、水土保持、食品加工、财务分析、农业机械选择等方面，有些系统已成为商品进入市场。
1.农业专家系统的演变国际上对农业专家系统的研究是从70年代末期开始的，当时仅用于诊断作物病虫害。
如1978年美国伊利诺斯大学开发的大豆病虫害诊断专家系统Plant／DS。
进入80年代以后，开发出了许多农业专家系统，如1982年美国伊利诺斯大学开发的玉米螟虫害预测专家系统Plant／OD，1983年日本千叶大学开发的MICCS-西红柿病虫害诊断专家系统，1986年美国农业部开发的COMAX／GOSSYM，Plant 等开发的农业管理专家决策支持系统CALEX，Lemmon 等开发了棉花生产管理专家系统，Zhu，Xin X等开发的作物生产过程中的水分处理专家系统等。
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一数据库管理系统(Database management system，DBMS)、专家系统、管理信息系统(Management Infor．mation 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。
5．2 综合型和专业型专家系统结合农作物生产受多方面因素的影响，时空差异和变异性较大，生产稳定性和可控性差，随时可能遭受气候、气象、病虫害等的侵袭。
为此，可以通过专业型专家系统进行主要因素的分析并结合综合型专家系统进行次要因素分析，两者结合能够更加全面有效服务于生产实践。
5．3 农业专家系统重视应用与开发相结合农业专家系统不仅强调应用，而且要重视在已有专家系统模板上进行二次及多次的开发，使得用户可以根据当地的实际情况创建适合自己的知识库和模型库，扩大专家系统的应用范围。
5．4 农业领域专家和软件开发专家结合农业领域专家的知识对于农业专家系统的质量至关重要，知识库规模的大小和知识的层次标志着一个农业专家系统质量的高低。
一个农业专家系统是农业领域专家知识和计算机领域专家知识的相结合的统一体，只有两方专家的密切合作，才可能开发出高质量高智能的农业专家系统。
5．5 营造良好的农业专家系统应用的外部环境目前，我国农村计算机的普及率低，由于资金、条件和培训对象文化程度等诸多因素的限制，推广和普及计算机依然存在着许多实际困难，与经济和社会发展的要求相差甚远，远远滞后于其他行业，与发达国家相比更显不足，从而也影响了农业专家系统的更进一步推广应用。
为此，必须从计算机技术培训人手，传播和普及计算机技术，并进一步在现有的通信技术体系中，减少农村缺乏网络服务商的服务及农民文化素质低等重大障碍，改善农民的条件。
作者简介孙曰波(1971-),男,山东威海人,讲师,从事园林植物栽培和设施园艺的教研工作。
收稿日期2006-06-30农业专家系统(Expert System ,简称ES)也可以叫智能系统,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,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,应用计算机技术,克服时空限制,在较短的时间内得以广泛的应用,使专家的知识和经验变为生产力。
专家系统应用在农业上的各个领域,涉及到作物生产管理、施肥、节水灌溉、品种选育、温室管理、病虫害防治、杂草控制、水土保持、森林环保、家畜饲养、食品加工、财务分析、农业机械选择、市场管理等方面,有些系统已成为商品进入市场。
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,并有广阔的应用发展前景。
1专家系统的发展1.1产生阶段(1965~1971年)1956年人工智能产生,为专家系统的诞生奠定了基础。
1965~1968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,研制出帮助化学家推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL ,获得极大的成功。
该系统解决问题的能力已达到专家水平,在某些方面甚至超过同行领域的化学家。
这标志着人工智能的一个新的研究领域———专家系统的产生。
1.2成熟阶段(1972~1977年)这一时期专家系统的观点逐渐被人们广泛接受,从而先后出现了一批卓有成效的专家系统,典型代表是1974年E .H .Shortliffe 等研制的用于治疗感染性疾病的MYCIN 系统。
在此期间,知识组织形式、系统的人机接口、解释机制、知识的获取、不确定性推理等技术得到了进一步的发展和成熟。
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。
第一个农业专家系统在美国的伊利诺斯大学诞生,我国的农业专家系统研究起步较晚,但发展较快。
自20世纪80年代也开始了农业专家系统的研究。
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,农业信息系统研究始于20世纪60年代,初期它仅仅是由农业数据库和数据库管理程序构成。
60年代中期,美国斯坦福大学Feigenbaum 等研制了第一个专家系统。
从此,人工智能专家系统发展起来,并迅速渗透到各个领域,在农业上应用更是方兴未艾。
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。
比较有名的专家系统有:PLANT/ds 、ICCS 等,涉及多种作物的病虫害诊断、预测与管理、施肥、防御低温冷害等,一般用于解决带有经验性的定性问题。
作物模拟模型在荷兰和美国创立,而园艺作物模型出现在70年代末80年代初,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。
80年代,出现了以农业专家系统为主进而与作物模型、GIS 等相结合向深度发展的趋势,并大面积应用于生产。
较为典型的有美国棉花管理专家系统Cotton++、APSIM 等。
90年代以来,农业专家系统、作物模型、3S 技术之间的集成已成为信息技术领域研究的热点之一,印度、加拿大等将AEGIS/Win 与RS 模型、专家系统等结合进行干旱地区决策、农业生产模式等领域的深层次决策支持系统研究与应用。
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,国家科技部曾明确提出:“以农业专家系统为突破口,发展我国的农业信息技术”。
早在1985年由中国科学院人工智能所开发的“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。
此后,“七五”、“八五”期间,国家科委、农业部先后支持了一些作物专家系统及其工具、作物生长发育模型、农业生产管理系统等的开发,并取得了一些重要成果,在农业生产和管理中发挥了重要作用,有些成果已达到了国际前沿水平。
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,与各类农业专家紧密结合,开展了农业专家系统的广泛研究和应用,研制了小麦、棉花、番茄等作物的田间管理、施肥和病虫害防治等专家系统,并开发了可以由农技人员直接使用的各种专家系统工具。
这些系统能模仿农业专家推理并给出决策咨询,部分代替农业专家走向田间地头,进入农家,对于提高农民素质、促进农业生产具有重要意义。
自1992年开始,国家“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,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,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,得到不同程度的应用和推广。
在此基础上,科技部、国家863计划306主题专家组与地方政府合作,“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,重点对水稻、小麦、玉米、棉花等作物的引种与良种推荐、合理施农业专家系统发展的概况与前景孙曰波,任术琦,丁世民(潍坊职业学院,山东潍坊261041)摘要简要论述了国内外农业专家系统的发展概况,提出我国农业专家系统发展中存在的问题,阐述了农业专家系统的发展前景。
关键词农业专家系统;发展概况;前景中图分类号S126文献标识码A 文章编号0517-6611(2006)20-5445-02Development and Perspective of Agricultural Expert System SUN Yue 蛳bo et al (Weifang Vocational College,Weifang ,Shandong 261041)Abstract The development of agricultural expert systems in China and foreign country was introduced,and the problems were pointed out and the perspective was presented.Key words Agricultural expert system ;General situation of development;Perspective安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2006,34(20):5445-5446责任编辑罗芸责任校对罗芸肥、节水灌溉、病虫草害综合防治、综合栽培调控的农业专家系统及工具进行研究、开发和示范,取得了较好的效果。
在北京、吉林、安徽、云南建立了4个智能化农业信息技术应用示范区,示范工作通过研制开发各类农业专家系统,对生产技术和高新技术成果进行综合集成,及时有效地传播给农民和干部,指导农业生产,提高农业生产力。
目前,农业专家系统的研究开发已涉及到农作物生产管理、畜禽饲养、森林保护、市场管理和农业经济分析等多种领域,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。
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。
“七五”至“八五”期间,中科院合肥智能研究所研制了《施肥专家系统》,中国农科院作物所完成了《小麦、玉米新品种选育的专家系统》,植保所开发了《粘虫测报专家系统》等。
这些系统的开发和应用取得了良好的社会和经济效益,基本上代表了我国农业专家系统的水平。
北京农科院于"八五"期间开发的《小麦管理专家系统ESMCW》体现了我国农业专家系统的最新进展。
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,具有气象条件预测、生长发育模拟预测、管理决策咨询、计算机网络通讯、系统维护、结果输出等6个功能,于1990~1992年在北京昌平区试用,小麦单产明显提高,产投比提高8%~10%。
我国农业专家系统的开发应用虽起步较晚,但发展较快,应用范围也较广泛,涉及到作物栽培、新品种培育、病虫害防治、生产管理、节水灌溉、农产品评价等方面。
80年代初,我国开始将计算机技术应用于温室管理和控制。
“九五”国家重大科技项目“工厂化高效农业示范工程”加大了计算机应用的力度。
3目前我国农业专家系统存在的问题3.1水平参差不齐,综合性水平偏低虽然自1985年以来,我国农业专家系统有了较大发展,但与世界先进水平相比,无论在技术上还是在应用效果上都有很大的差距。
现有的系统在质量和水平上也存在较大的差异,有些所谓“专家系统"缺少知识库和推理这2个专家系统的核心部分,名不符实。
大多数专家系统只是针对作物生产的某一侧面开发的,缺乏对作物各个生产阶段、各个方面的有机联系和统筹考虑,而生产者需要的是综合信息服务,只有提高综合性水平,才能真正解决农民的实际问题。
3.2性能较差,达不到“专家"的要求专家系统是一个能在特定领域内,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,表明专家系统强调的是高性能。
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。
对于农业专家系统来说,其知识库中拥有的知识越多,质量越高,解决问题的能力也就越强。
目前我国开发的农业专家系统中,知识的数量较少,质量较差,大多只是常识和基本原理知识,缺乏启发性知识和真正的专家知识。
另外,还存在知识获取困难,知识存储方式落后等问题。
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,一些农业专家系统只强调应用,缺乏进行二次开发所需的专家系统开发工具,使用者无法根据当地实际情况创建知识库和模型库。
即使提供了系统开发工具,由于没有充分考虑作物生产的不确定性,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,使专家系统在推理过程中受到诸多因素的限制,从而制约了专家系统在生产实际中的应用。
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:一是知识的不完备性与脆弱性,只停留在科学性知识的介绍,其先进性和实用性不高;二是知识表示缺乏灵活性;三是推理方法的单一性和呆板性;四是系统的学习功能差或不具备学习功能。
农业专家系统在这些方面的表现更为突出,使许多农业专家系统的应用达不到预期的效果。
3.5农村计算机水平限制了农业专家系统的应用目前,我国农村计算机普及率很低,在中国上千万网民中,农民所占的比例较小。
农民学习计算机技术的意识淡薄,再加上农村计算机人才有限,师资更是缺乏,虽然有一些计算机专业的大中专学生来到农村,但数量少,实际经验缺乏,很难胜任计算机普及的培训工作,种种因素限制了农村计算机水平的提高。
另外,还存在着基层领导对农村计算机普及工作的不到位,培训效果不佳,农业企业信息化基础设施薄弱等问题,这些都严重制约了农业专家系统的推广应用。
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,是21世纪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专家系统是实现农业信息化的基本手段之一。
