浅谈农业专家系统

浅谈农业专家系统
摘要：本文通过查阅和分析文献资料的方法，总结了农业专家系统的发展概况以及我国农业专家系统的主要应用领域以及在发展过程中遇到的问题，并就农业专家系统的发展现状对其发展趋势和前景进行了简单预测。

关键词：农业专家系统，发展概况，问题，发展趋势
引言
随着我国加入WTO, 传统型农业将面临巨大的挑战, 因而必须依靠先进的科学技术, 向信息化、现代化农业迈进。

信息技术的广泛应用, 为精确农业的发展提供了技术支持。

精确农业在美国等发达国家已取得长足发展，但在我国尚处于起步阶段。

精确农业代表农业的发展方向, 以农业专家系统为特征，发展精确农业是我国农业信息化、现代化的一条新路。

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(如哥伦比亚大学的梯田管理系统)已成为商品进入市场。

与欧美等发达国家相比较来看，我国农户生产规模小而分散，农业科技素质差，习惯于传统粗放的经营方式，对农业生产知识技术有很大的需求。

再加上农业专家的缺乏，因此广泛推广运用农业专家系统对我国农业和农村发展有着十分重要的意义。

1.农业专家系统的含义及其特点
1.1 含义
农业专家系统是运用人工智能知识工程的知识表示、推理、知识获取等技术，总结和汇集农业领域的知识和技术，农业专家长期积累的大量宝贵经验，以及通过试验获得的各种资料数据及数学模型等，建造的各种农业“电脑专家”计算机软件系统。

该系统以形象直观的方式向农业生产者提供各种农业问题的咨询服务与决策方案，使计算机在农业活动中起到类似人类农业专家的作用。

1.2 特点
启发性，能运用专家知识和经验进行判断。

透明性，能解释本身的推理过程，能回答用户提出的问题。

灵活性，能不断地增长知识、修改和完善原有知识。

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。

2.农业专家系统发展概况
2.1 国际上在20世纪60年代中后期首例专家系统——化合物分子结构推断计算机程序诞生，70年代末期将专家系统技术应用于农业农业领域，以美国的研究开始最早，此时开发的专家系统主要面向农作物的病虫害诊断。

2.2 20世纪80年代中期，随着专家系统的迅速发展，农业专家系统研究有了相当大的进展，在数量和水平上均有了较大的起色，已从单一的病虫害诊断转向生产管理、经济分析决策、生态环境评价等方面。

尤其以美国、日本、中国和欧洲最为突出。

2.3 目前国内外研制开发的农业专家系统已上百个，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、牛奶生产管理食品加工、经济分析、财务分析、市场分析、农业机械选择等各个方面，并等到各类用户的广泛欢迎。

3.我国农业专家系统的应用发展现状
3.1我国农业专家系统的研究开始于20世纪80年代初期，属于国际上开展此领域与应用研究较早的国家。

中国科学院合肥智能机械研究所与安徽省农业科学院土壤肥料研究所合作研制的砂姜黑土小麦专家施肥咨询系统于1985年10月建成,这是我国第一个农业专家系统，该系统在安徽省淮北10多个县得到大规模的应用，取得了很好的经济和社会效益。

在国家科技部的领导和支持下，国家高技术研究与发展计划“863计划”智能计算机主题专家组从1990年开始, 把农业专家系统等农业信息技术列入了“863计划”的重点课题，给予了重点支持。

“八五”和“九五”期间，国家“863计划”、306主题、国家科委、国家自然科学基金等部门安排了一批专家系统研究课题，成功研制开发了一大批各类专家系统。

其中有6个专家系统被评为重大成果。

国防科技大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、中科院合肥智能所、北京市农林科学院、中国农业大学、中国农业科学院等单位在农业专家系统的研制和应用上取得了一批引人注目的成果，为专家系统技术在农业领域的广泛应用奠定了基础。

这些系统涉及到作物栽培、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。

3.2 一批比较典型的农业专家系统如下：
（1）施肥专家系统：由中科院合肥智能所研制，主要内容包括20多个适用于小麦、水稻等10多种作物的实须知施肥与栽培专家系统，建立了由数十个施肥专家系统组成的施肥技术知识库。

（2）智能化网络化农业专家系统开发平台：由北京农业信息技术研究中心研制，主要内容是采用三层网络结构模型，遵循COM/DCOM技术规范，支持远程多用户、多目标任务的并
行处理，可对特定农业领域问题进行定性推理和定量决策，具有高度智能化的特点。

（3）全国冬小麦遥感估产业务运行系统：由中国农业科学院研制，主要内容是采用遥感和地理信息系统等技术，实时监测冬小麦长势、准确掌握冬小麦播种面积变化情况、进而估算冬小麦的单产和总产的变化。

（4）小麦管理专家系统：由北京市农林科学院研制，该项目利用计算机人工智能技术，把40多年来小麦栽培科学取得的研究成果和专家的知识经验做系统集成而建立的综合性、智能化的计算机决策系统。

（5）蔬菜生产信息技术的研究与应用：由中国农业大学研制，该系统是一个多媒体管理信息系统，为北京地区农业管理部门提供有关蔬菜生产的辅助决策服务，该系统集文本、图形、图象、声音等于一体的多媒体风格使其易于为用户所接受，界面友好且生动。

（6）农业害虫诊治专家系统并应用到生产实践，农业病虫害诊治专家系统也正在研制中。

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”期间共同在北京、吉林、安徽和云南建立了4个智能化农业信息技术应用示范区。

示范区经过2年多的建设取得了显著成效,同时探索出了信息技术服务农业的成功经验和发展模式。

在提高产量和农产品质量方面产生了明显实效,创造了明显的经济效益和社会效益。

到目前为止,可以说,农业专家系统已触及我国农业领域的各个方面,为发展高产、优质、高效农业做出了贡献（7）植保专家系统的研究已有二十余年的历史，主要用于病虫害的诊治及预测，如李志红等研制的蔬菜害虫辅助鉴定多媒体专家系统PestDiag，毛莉菊等研制的南通地区棉花害虫综合管理专家系统，丁克坚等研制的水稻主要病害诊断、预测、防治专家系统，李志红等研制的中国检疫性有害生物信息管理与辅助鉴定系统等。

4.我国农业专家系统存在的主要问题
4.1农业专家系统的水平参差不齐，综合性水平偏低
我国现有的系统在质量和水平上与世界先进水平相比都存在较大的差异，有些所谓的专家系统缺少知识和推理机这两个专家系统的核心部分，名不副实。

大多数专家系统只是针对作物生产的某一侧面开发，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，而是即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。

4.2 农业专家系统的性能较差，达不到专家的要求
应用于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，是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。

4.3 农业专家系统的知识获取、知识表示和知识运用技术缺乏统一技术标准和方法。

现有的许多农业专家系统尚不完善，软件之间的兼容性、移植性差，与农业数据库、地理信息系统、优化模型、决策支持系统、多媒体技术、通讯网络等技术结合不够，不能提供声、图、文并茂的专家知识。

4.4 我国农业科技数据收集和知识获取困难重重，缺乏领域专家的有效经验知识。

由于知识源的缺乏，使农工业专家系统开发受到制约。

5.我国农业专家系统的发展趋势
以3S技术为核心的精准农作专家系统、以虚拟技术为核心的虚拟作物专家系统以及以数据挖掘技术为核心的专家系统将可能会成为今后的农业专家系统主要发展方向。

但是由于精准农业投入较大、虚拟农业模型还不成熟，基于我国农业现状，以及基于数据挖掘的农业专家系统将是我国农业专家系统发展的主要方向。

6.参考文献
[1]武向良，高聚林等.农业专家系统研究进展及发展方向【J】.农机化研
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[2]吴玺，谭宏等.试论我国农业专家系统的应用及发展.【J】计算机与农业。

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[3]陈红奎.国内外农业专家系统发展现状及趋势.【J】中国人口.资源与环境2008(18).
[4]李军.农业信息技术.科学出版社.【M】2005.8。