第七章 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)農(nóng)學(xué)園藝學(xué)院譚筱玉

第七章農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)技術(shù)概述1農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述2農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例3作物管理知識(shí)模型4農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)5第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)二、專家系統(tǒng)基本原理三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)四、知識(shí)表示技術(shù)五、推理策略六、知識(shí)獲取技術(shù)七、專家系統(tǒng)開發(fā)工具第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念人工智能是用計(jì)算機(jī)模擬人的智能，通常是通過(guò)知識(shí)處理把人的各種思維和智能轉(zhuǎn)化為符號(hào)的表示、推理、搜索、學(xué)習(xí)等方式。啟發(fā)性、模糊性知識(shí)，搜索推理和不確定性推理，以及機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能研究的重要內(nèi)容。知識(shí)表示、問(wèn)題求解、自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知科學(xué)等是人工智能的重要研究分支。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（一）人工智能的概念研制各類自然語(yǔ)言處理系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)分析人的自然語(yǔ)言表達(dá)，幫助進(jìn)行翻譯和實(shí)現(xiàn)人機(jī)自然語(yǔ)言對(duì)話人工智能研究進(jìn)展較大的三應(yīng)用分支機(jī)器人專家系統(tǒng)自然語(yǔ)言理解再現(xiàn)人的感覺、操作和行動(dòng)，從事復(fù)雜作業(yè)，可在一些有害、危險(xiǎn)和繁重、疲勞性勞動(dòng)場(chǎng)合來(lái)代替人去完成作業(yè)，如焊接、搬運(yùn)、裝配、水下與地下作業(yè)等一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，具有專業(yè)知識(shí)并能通過(guò)推理和判斷來(lái)解決問(wèn)題，可代替人類專家進(jìn)行疾病診斷、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)、化學(xué)結(jié)構(gòu)分析等方面的復(fù)雜工作第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專家系統(tǒng)的概念它是一個(gè)智能程序；它具有相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)大量的專家知識(shí)；它能應(yīng)用人工智能技術(shù)模擬人類專家求解問(wèn)題的思維過(guò)程進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問(wèn)題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜宜健?----費(fèi)根鮑姆(EdwardFeigenbaum)教授（斯坦福大學(xué)，“專家系統(tǒng)和知識(shí)工程之父”）第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)（ExpertSystem，ES）就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有與人類專家同等解決問(wèn)題能力的智能程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題。也就是說(shuō)，專家系統(tǒng)是指在特定的領(lǐng)域內(nèi)，根據(jù)某一專家或?qū)＜胰后w提供的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及方法進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家做決定的過(guò)程，來(lái)解決那些需要人類專家決定的復(fù)雜問(wèn)題，提出專家水平的解決方法或決策方案的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可以解決的問(wèn)題一般包括解釋、預(yù)測(cè)、診斷、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、監(jiān)視、修理、指導(dǎo)和控制等。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（二）專家系統(tǒng)的概念在醫(yī)療診斷、機(jī)械制造、企業(yè)管理、經(jīng)濟(jì)分析、環(huán)境控制、水文及地質(zhì)調(diào)查、軍事指揮、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著解釋、預(yù)測(cè)、診斷、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)控、調(diào)試、修理、教學(xué)和控制等方面的作用。專家系統(tǒng)來(lái)自于專家，但又高于專家，是專家技能和知識(shí)的集成和綜合。數(shù)量專家知識(shí)保留判斷分析能力獲得專家知識(shí)的時(shí)間成本應(yīng)用人類專家數(shù)量稀少非永久性易受情緒和環(huán)境的影響較長(zhǎng)較高廣泛利用受到限制專家系統(tǒng)易于復(fù)制和轉(zhuǎn)換永久性不受環(huán)境影響較短價(jià)格相對(duì)便宜很大程度上代替領(lǐng)域?qū)＜业谝还?jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述一、人工智能與專家系統(tǒng)（三）專家系統(tǒng)的類型-----應(yīng)用領(lǐng)域的性質(zhì)和解決的問(wèn)題類型不同診斷專家系統(tǒng)預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)解釋專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)規(guī)劃專家系統(tǒng)監(jiān)視專家系統(tǒng)控制專家系統(tǒng)咨詢專家系統(tǒng)教學(xué)專家系統(tǒng)調(diào)試與修理專家系統(tǒng)第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述

人工智能的概念

專家系統(tǒng)的概念

人類專家與專家系統(tǒng)的區(qū)別4.專家系統(tǒng)的類型第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識(shí)工程專家系統(tǒng)的知識(shí)表示技術(shù)問(wèn)題求解技術(shù)推理知識(shí)人工智能的兩大要素技術(shù)基礎(chǔ)專家系統(tǒng)與一般人工智能系統(tǒng)又有所區(qū)別。其最重要的特征是它的研究對(duì)象不是普通人的智能，而是某個(gè)領(lǐng)域具有技術(shù)特長(zhǎng)的專家在解決問(wèn)題時(shí)的本領(lǐng)。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識(shí)工程專家系統(tǒng)的核心是知識(shí)，所以專家系統(tǒng)又被稱為基于知識(shí)的系統(tǒng)（Knowledge-BasedSystem）。在專家系統(tǒng)中，把通常的數(shù)據(jù)、公式、方法、經(jīng)驗(yàn)以及信息等均看作知識(shí)。通常把所選擇的專家稱為領(lǐng)域?qū)＜?。把建造專家系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)人員稱為知識(shí)工程師。專家系統(tǒng)的建造過(guò)程通常稱為知識(shí)工程。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述二、專家系統(tǒng)基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識(shí)工程專家系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)獲取知識(shí)表示知識(shí)運(yùn)用研究如何從領(lǐng)域?qū)＜业目谑龌蛭淖帧举Y料或數(shù)據(jù)實(shí)例中抽取出該專家系統(tǒng)所需要的知識(shí)是研究如何將領(lǐng)域知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)等有效地表示成計(jì)算機(jī)能夠工作和運(yùn)行的形式研究如何對(duì)存放在知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行控制和操作，即問(wèn)題求解，通常采用的方法是搜索和推理第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述二、專家系統(tǒng)基本原理（二）專家系統(tǒng)基本特征具有專家水平的專門知識(shí)能進(jìn)行有效的推理具有獲取知識(shí)的能力具有靈活性具有透明性具有交互性具有實(shí)用性具有一定的復(fù)雜性及難度第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述二、專家系統(tǒng)基本原理（三）專家系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)程序的區(qū)別常規(guī)的計(jì)算機(jī)程序?qū)＜蚁到y(tǒng)基本情況常規(guī)程序＝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十算法專家系統(tǒng)＝知識(shí)十推理知識(shí)組織兩級(jí)：數(shù)據(jù)級(jí)和程序級(jí)三級(jí)：數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫(kù)級(jí)和控制級(jí)求取問(wèn)題方法查找或計(jì)算，面向數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，問(wèn)題求解過(guò)程中先做什么及后做什么都是由程序規(guī)定的推理，面向符號(hào)處理，其推理過(guò)程隨著情況的變化而變化，具有不確定性及靈活性處理的數(shù)據(jù)多是精確的，對(duì)數(shù)據(jù)的檢索是基于模式的布爾匹配大多是不精確的、模糊的，知識(shí)的模式匹配也多不精確（設(shè)定閾值）解釋功能一般不具有具有，可對(duì)自己的行為做出解釋體系結(jié)構(gòu)不同第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)它輸出運(yùn)行結(jié)果、回答用戶的詢問(wèn)或者向用戶索取進(jìn)一步的事實(shí)由一組程序及相應(yīng)的硬件組成，用于完成輸入輸出工作。通過(guò)它輸入知識(shí)，更新、完善知識(shí)庫(kù)通過(guò)它輸入欲求解的問(wèn)題、已知事實(shí)以及向系統(tǒng)提出詢問(wèn)第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)由一組程序組成，基本任務(wù)是把知識(shí)輸入到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維持知識(shí)的一致性及完整性，建立起性能良好的知識(shí)庫(kù)。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識(shí)、專家的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)以及有關(guān)的事實(shí)等負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行組織、檢索、維護(hù)等第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)推理機(jī)是專家系統(tǒng)的“思維”機(jī)構(gòu)（核心）。任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解。能根據(jù)當(dāng)前已知事實(shí)，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，按一定的推理方法和控制策略進(jìn)行推理，求得問(wèn)題的答案或證明某個(gè)假設(shè)的正確性。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)用于存放用戶提供的初始事實(shí)、問(wèn)題描述以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中得到的中間結(jié)果、最終結(jié)果、運(yùn)行信息等的工作存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)又稱為“黑板”、“綜合數(shù)據(jù)庫(kù)”。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述三、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)對(duì)自己的行為做出解釋，回答用戶提出的“為什么？”、“結(jié)論是如何得出的？”等問(wèn)題第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述四、知識(shí)表示技術(shù)知識(shí)是專家系統(tǒng)的核心，將人的知識(shí)轉(zhuǎn)換為知識(shí)庫(kù)能夠表達(dá)和操作運(yùn)用的知識(shí)，表示技術(shù)則是專家系統(tǒng)的核心技術(shù)。人類之間互相交往都是用自然語(yǔ)言形式描述和表達(dá)。要讓計(jì)算機(jī)來(lái)理解和推理，就必須將自然語(yǔ)言知識(shí)形式化，變成計(jì)算機(jī)能使用的形式。所謂知識(shí)表示即如何形式化的表示知識(shí)。

第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述四、知識(shí)表示技術(shù)知識(shí)具體描述事實(shí)知識(shí)以“…是…”形式描述有關(guān)事物屬性的靜態(tài)知識(shí)規(guī)則知識(shí)以“如果…那么…”形式描述事物因果關(guān)系的動(dòng)態(tài)知識(shí)控制知識(shí)有關(guān)問(wèn)題求解步驟的技巧知識(shí)元知識(shí)有關(guān)知識(shí)的知識(shí)，包括怎樣使用規(guī)則、解釋規(guī)則、校驗(yàn)規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)等知識(shí)從知識(shí)庫(kù)觀點(diǎn)看，知識(shí)是某論域中所涉及的各有關(guān)方面、狀態(tài)的一種符號(hào)表示。知識(shí)可從范圍、目的、有效性三方面加以三維描述。其中知識(shí)的范圍是由具體到一般知識(shí)的目的是由說(shuō)明到指定知識(shí)的有效性是由確定到不確定第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述四、知識(shí)表示技術(shù)知識(shí)表示是研究利用計(jì)算機(jī)表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方法，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，既考慮知識(shí)的存儲(chǔ)又考慮知識(shí)的使用。知識(shí)表示可看成是一組描述事物的約定，以便把人類知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。知識(shí)表示的方法十分重要，通常一個(gè)專家系統(tǒng)是基于某種類型的知識(shí)表示方法設(shè)計(jì)的，同時(shí)一個(gè)專家系統(tǒng)表達(dá)知識(shí)的方式影響著系統(tǒng)的開發(fā)、效率、速度和維護(hù)。每一種知識(shí)表示方法都有其適用性。當(dāng)前已提出的知識(shí)表示技術(shù)方法有上百種，包括產(chǎn)生式規(guī)則、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架、腳本以及知識(shí)表示語(yǔ)言等。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述四、知識(shí)表示技術(shù)產(chǎn)生式規(guī)則法“框架”表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法面向?qū)ο蟊硎痉嫦蛑悄荏w表示法“規(guī)則架＋規(guī)則體”規(guī)則組法綜合知識(shí)體法加權(quán)模糊邏輯產(chǎn)生式規(guī)則法人工智能語(yǔ)言第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述五、推理策略推理機(jī)是專家系統(tǒng)的控制部分，也稱為控制程序。而它的控制方式是推理策略或者叫推理機(jī)制。每個(gè)專家系統(tǒng)實(shí)際上有一個(gè)完備的推理網(wǎng)絡(luò)圖。推理網(wǎng)絡(luò)圖由若干節(jié)點(diǎn)和這些節(jié)點(diǎn)之間相連結(jié)的弧線組成。在一個(gè)推理網(wǎng)絡(luò)圖中，節(jié)點(diǎn)分為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、葉節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是該系統(tǒng)的最終的求解目標(biāo)葉節(jié)點(diǎn)是向用戶提問(wèn)的因素中間節(jié)點(diǎn)是在葉節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)推理路上反映有關(guān)關(guān)系的節(jié)點(diǎn)第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述五、推理策略反向推理正向推理混合推理不確定性推理非單調(diào)推理定性推理常識(shí)推理基于案例推理“假設(shè)-測(cè)試”的策略（目標(biāo)節(jié)點(diǎn)→葉節(jié)點(diǎn)）以事實(shí)或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（葉節(jié)點(diǎn)→目標(biāo)節(jié)點(diǎn)）正向推理與反向推理配合進(jìn)行概率推理、模糊推理等第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述六、知識(shí)獲取技術(shù)（一）知識(shí)獲取的任務(wù)抽取知識(shí)知識(shí)的轉(zhuǎn)換知識(shí)的輸入知識(shí)的檢測(cè)第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述六、知識(shí)獲取技術(shù)（二）知識(shí)獲取方式非自動(dòng)知識(shí)獲取自動(dòng)知識(shí)獲取第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述七、專家系統(tǒng)開發(fā)工具語(yǔ)言型開發(fā)工具骨架型開發(fā)工具構(gòu)造輔助工具支撐環(huán)境專家系統(tǒng)語(yǔ)言，如Prolog、CLIPS等普通的編程語(yǔ)言，如LISP、C和C++

借用開發(fā)好的專家系統(tǒng)，只保留其獨(dú)立于問(wèn)題領(lǐng)域知識(shí)的推理機(jī)部分設(shè)計(jì)輔助工具（設(shè)計(jì)正在構(gòu)造的專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)）知識(shí)獲取輔助工具（獲得和表達(dá)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)）調(diào)試輔助工具輸入輸出設(shè)備解釋設(shè)備知識(shí)庫(kù)編輯器

附帶的軟件包------典型組件第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述七、專家系統(tǒng)開發(fā)工具國(guó)內(nèi)外業(yè)已研制出了多種專家系統(tǒng)開發(fā)工具，可作為專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。如國(guó)外著名的專家系統(tǒng)開發(fā)工具有CALLEX、SELECT、PALMS、MICCS、INSIGHT2+、LEVEL5、VP-Expert、AQ15、AE15等；基于Windows平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境運(yùn)行開發(fā)平臺(tái)EXSYS，是運(yùn)用最廣泛的專家系統(tǒng)開發(fā)工具。北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心研發(fā)的可定制、可組裝的構(gòu)件化通用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)PAID，包括單機(jī)版、網(wǎng)絡(luò)版、英文版、多媒體版、跨平臺(tái)版和嵌入式版等6種版本，有效地支持了100多種應(yīng)用框架和300多個(gè)專家系統(tǒng)開發(fā)，在全國(guó)28個(gè)省市區(qū)和東南亞部分國(guó)家得到推廣應(yīng)用。第一節(jié)專家系統(tǒng)技術(shù)概述七、專家系統(tǒng)開發(fā)工具中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所開發(fā)研制的基于軟結(jié)構(gòu)的專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)——雄風(fēng)6.0，其結(jié)構(gòu)由知識(shí)庫(kù)檢驗(yàn)、知識(shí)庫(kù)運(yùn)行、ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)信息獲取等軟構(gòu)件組成。專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)——雄風(fēng)6.0基本結(jié)構(gòu)框圖第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也叫農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)（agriculturalintelligent-system），俗稱電腦農(nóng)業(yè)專家，是基于農(nóng)業(yè)專家知識(shí)和模仿農(nóng)業(yè)專家進(jìn)行推理決策的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，是專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究和應(yīng)用的意義三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型四、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況化合物分子結(jié)構(gòu)推斷計(jì)算機(jī)程序（首例專家系統(tǒng)，1960s中后期）70年代末期將專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，以美國(guó)的研究開始最早，當(dāng)時(shí)開發(fā)的專家系統(tǒng)主要是面向農(nóng)作物的病蟲害診斷，伊利諾斯大學(xué)開發(fā)的大豆病蟲害診斷專家系統(tǒng)PLANT/ds（1978）伊利諾斯大學(xué)開發(fā)的玉米螟蟲蟲害預(yù)測(cè)專家系統(tǒng)PLANT/cd（1982）日本千葉大學(xué)的西紅柿病蟲害診斷專家系統(tǒng)MICCS（1983）20世紀(jì)80年代中期，隨著專家系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究有了相當(dāng)大的進(jìn)展，在數(shù)量和水平上均有了較大的起色，已從單一的病蟲害診斷轉(zhuǎn)向生產(chǎn)管理、經(jīng)濟(jì)分析決策、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等方面，尤其以美國(guó)、日本、中國(guó)和歐洲最為突出。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況美國(guó)農(nóng)業(yè)部和全國(guó)棉花委員會(huì)于1986年開發(fā)研制成功著名的棉花生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)GOSSYM/COMAX，功能十分強(qiáng)大，應(yīng)用十分廣泛，成為農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)的典例。加里福尼亞大學(xué)戴維斯分校研制開發(fā)的CALEX系統(tǒng)也非常成功，包括CALEX/COTTON、CALEX/PEACHES、CALEX/RICE等已廣泛的應(yīng)用于棉花、桃樹和水稻生產(chǎn)管理。目前，CALEX已演化成為專用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的專家系統(tǒng)開發(fā)工具軟件。美國(guó)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)多利用商用的開發(fā)工具如LEVELES、VP-EXPERT、INSIGHT等。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況日本政府對(duì)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究重視較早，1986年就出版了《人工智能與農(nóng)業(yè)：精農(nóng)技術(shù)與尖端技術(shù)的融合》的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。此后研發(fā)了若干農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)近年來(lái)又將專家系統(tǒng)應(yīng)用于蔬菜溫室、牛奶生產(chǎn)等設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)管理中，取得了良好效果。東京大學(xué)的西紅柿栽培管理專家咨詢系統(tǒng)和培養(yǎng)液管理專家系統(tǒng)千葉大學(xué)研發(fā)的作物病害診斷專家系統(tǒng)、花卉栽培管理支持系統(tǒng)和庭院景觀評(píng)價(jià)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)研究中心研發(fā)的耕作方式計(jì)劃支持系統(tǒng)、大豆栽培作業(yè)規(guī)劃管理系統(tǒng)、拖拉機(jī)選用決策支持系統(tǒng)、聯(lián)合收割機(jī)故障診斷系統(tǒng)等第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況中科院合肥智能所研制的13種作物23個(gè)施肥專家系統(tǒng)中國(guó)科學(xué)院水土保持研究所的“黃土旱塬小麥生產(chǎn)綜合管理專家系統(tǒng)”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的“品種選育專家系統(tǒng)”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的“粘蟲測(cè)報(bào)專家系統(tǒng)”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所的“施肥專家系統(tǒng)”華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的“園藝專家系統(tǒng)”浙江大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所合作研制的“蠶育種專家系統(tǒng)”我國(guó)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究開始于20世紀(jì)80年代初期1985年中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所和安徽農(nóng)科院合作研制成功的“砂姜黑土小麥?zhǔn)┓蕦＜蚁到y(tǒng)”，在淮北平原得到較大規(guī)模應(yīng)用，開拓了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展在國(guó)家“七五”和“八五”科技攻關(guān)期間，我國(guó)又研制了一批農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)不少研究單位將基于案例推理技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、作物生長(zhǎng)模擬技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合集成應(yīng)用于農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究，提高了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的技術(shù)水平。浙江大學(xué)的飼料配方專家系統(tǒng)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的土壩事故診斷專家系統(tǒng)中科院沈陽(yáng)計(jì)算研究所的水稻育種專家系統(tǒng)江蘇農(nóng)科院的水稻栽培計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化決策系統(tǒng)RCSODS（1994）中國(guó)農(nóng)科院棉花所研制的基于GOSSYM模型的黃淮海地區(qū)棉花生產(chǎn)管理系統(tǒng)COTMAS（1996）中科院合肥智能所研制的施肥推薦和作物栽培管理專家系統(tǒng)北京市農(nóng)林科學(xué)院作物所的小麥綜合管理專家系統(tǒng)ESWCM和玉米綜合管理專家系統(tǒng)（1998）第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況在"九五”、“十五”期間，在國(guó)家“863”計(jì)劃支持下，北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)先后開發(fā)了5個(gè)面向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，并成功地在全國(guó)20多個(gè)示范區(qū)推廣應(yīng)用，相繼開發(fā)了300多個(gè)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益（下表）第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況示范區(qū)名稱農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)類型北京示范區(qū)小麥、玉米、蘋果、梨、桃、葡萄、黃瓜、番茄、甜椒、西瓜、草坪、花卉、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、畜牧云南示范區(qū)小麥、玉米、水稻、蘋果、甘蔗、烤煙兵團(tuán)示范區(qū)棉花、小麥玉米、西瓜、甜瓜黑龍江示范區(qū)大豆、水稻廣西示范區(qū)荔枝、龍眼、芒果、甘蔗、玉米、水稻山東示范區(qū)小麥、玉米、花生、甘薯、蘋果、大櫻桃、桃、番茄、甜椒、黃瓜、對(duì)蝦、海帶、扇貝、魚類、郁金香、蝴蝶蘭河南示范區(qū)小麥、芝麻棉花玉米水稻重慶示范區(qū)番茄、辣椒、黃瓜、榨菜、柑橘安徽示范區(qū)棉花、水稻、油菜、養(yǎng)蟹、芝麻、養(yǎng)鵝、紅籽瓜、花生、石榴、玉米、大豆、香菇、養(yǎng)豬、碭山酥梨海南示范區(qū)香蕉、橡膠、芒果、辣椒、植保山西示范區(qū)小麥、玉米、蘋果、紅棗、蕎麥、谷子、核桃、馬鈴薯、養(yǎng)牛、蔬菜河北示范區(qū)小麥、玉米、黃瓜、辣椒、番茄、水稻、大豆、棉花、葡萄、養(yǎng)牛、養(yǎng)蟹遼寧示范區(qū)水稻、番茄、黃瓜、青椒甘肅示范區(qū)小麥、玉米、馬鈴薯、黃瓜、茄子、番茄、西瓜、辣椒、百合、特菜、葡萄、病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、植保、養(yǎng)豬、水稻、抗洪救災(zāi)、蔬菜、農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)報(bào)湖南示范區(qū)玉米、水稻、小麥、黃瓜、氣象、植保、草坪天津示范區(qū)玉米、特用玉米、土肥、水稻、蔬菜、畜牧吉林示范區(qū)小麥、香菇、水稻、玉米、柑橘、烤煙、甘蔗、洋芋、蕎麥、丹參四川示范區(qū)水蜜桃、石榴楊凌示范區(qū)小麥、玉米、節(jié)水灌溉、獼猴桃、蘋果、食用菌、蔬菜“863”計(jì)劃支持下研發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)（劉世洪，2005）第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況從20世紀(jì)70年代至今，按照歷史發(fā)展進(jìn)程，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展可歸納為目前，國(guó)內(nèi)外研制開發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)已有數(shù)百個(gè)，廣泛應(yīng)用于作物生產(chǎn)管理、灌溉、施肥、品種選擇、病蟲害控制、溫室管理、牛奶生產(chǎn)管理、牲畜環(huán)境控制、土壤保持、食品加工、糧食儲(chǔ)存、環(huán)境污染控制、森林火災(zāi)控制、經(jīng)濟(jì)分析、財(cái)務(wù)分析、市場(chǎng)分析、農(nóng)業(yè)機(jī)械選擇、農(nóng)業(yè)機(jī)械故障檢修等眾多方面，許多系統(tǒng)已得到實(shí)際應(yīng)用，受到農(nóng)民、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員、農(nóng)業(yè)顧問(wèn)以及農(nóng)業(yè)管理機(jī)構(gòu)等各類用戶的歡迎。單功能農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)階段多功能農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)階段基于模型的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)階段智能化農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)階段第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況系統(tǒng)名稱研究的主要內(nèi)容開發(fā)者發(fā)表時(shí)間PLANT/ds大豆病害珍斷美國(guó)Illinois大學(xué)1978灌水管理美國(guó)California大學(xué)1981PLANT/cd玉米螟危害預(yù)測(cè)美國(guó)Illinois大學(xué)1982棉花水分管理美國(guó)California大學(xué)1982人工智能用于木材采伐美國(guó)Purdue大學(xué)1983病害管理輔助決策美國(guó)Rykid等1984棉花病害綜合防治美國(guó)California大學(xué)1984農(nóng)業(yè)化學(xué)分析美國(guó)Jones等1984COMAX棉花綜合管理美國(guó)USDA-ARS1985POMMB蘋果害蟲與果園管理Roach等1985MICCS蕃茄病害診斷日本千葉大學(xué)1985油桃病害診斷美國(guó)Plant等1986PBST病害診斷及對(duì)策澳大利亞農(nóng)業(yè)部1987奶牛繁殖及診斷美國(guó)Margland大學(xué)1987CALBX農(nóng)業(yè)管理美國(guó)California大學(xué)1988世界上有代表性的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)及工具第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展概況系統(tǒng)名稱研究的主要內(nèi)容開發(fā)者發(fā)表時(shí)間FARMSYS作物多熟種植美國(guó)Florida大學(xué)1988農(nóng)作制度管理決策美國(guó)Iowa大學(xué)1988SOYBUG大豆病害管理Beek等1989SBLBCT農(nóng)業(yè)管理與決策選擇英國(guó)Bdinburgh農(nóng)學(xué)院1989SMARTOSY大豆生長(zhǎng)模擬與管理美國(guó)Geogia大學(xué)1989DHLBS奶牛營(yíng)養(yǎng)診斷美國(guó)TexasA&M大學(xué)1989CIRMAN農(nóng)作物生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)決策美國(guó)TexasA&M大學(xué)1989CHESS母豬群的行為分析荷蘭Wageningen大學(xué)1990RAIN農(nóng)林計(jì)算機(jī)輔助決策美國(guó)Georgia大學(xué)1990砂姜黑土施肥專家系統(tǒng)中國(guó)合肥智能所1991AWFRS粘蟲測(cè)報(bào)中國(guó)農(nóng)科院1992HAISON環(huán)境工程控制加拿大David等1992ESWCM小麥綜合管理專家系統(tǒng)北京市農(nóng)林科學(xué)院1993IWCMSB小麥綜合管理美國(guó)AhmedKamel等1994BXCIS專家土地評(píng)價(jià)西臘Yialouris1995HYDRA灌溉管理意大利Jacucci

等1995世界上有代表性的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)及工具續(xù)第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究和應(yīng)用的意義（一）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究的必要性生產(chǎn)的復(fù)雜性和經(jīng)營(yíng)的綜合性由多個(gè)學(xué)科組成的專家群體解決問(wèn)題長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)不斷探索、研究和總結(jié)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的整體性、系統(tǒng)性、綜合性以及可操作性和應(yīng)變性不夠強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展局限性專家系統(tǒng)“長(zhǎng)期蹲點(diǎn)”整理、歸納綜合集成第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究和應(yīng)用的意義（二）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)比一般計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)更突出專門農(nóng)業(yè)知識(shí)與推理判斷的作用，具有針對(duì)性更強(qiáng)的決策咨詢能力，比人類農(nóng)業(yè)專家擁有綜合性知識(shí)和高速的知識(shí)處理本領(lǐng)，不受時(shí)間、空間的限制和人類情感的影響。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)具有智能性、繼承性、集成性、復(fù)制性和便捷性。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究和應(yīng)用的意義（三）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的作用匯集高水平的農(nóng)業(yè)知識(shí)，克服農(nóng)村地區(qū)交通信息不便的障礙，實(shí)地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，緩解農(nóng)技人員不足以及水平參差不齊的矛盾。匯集當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)知識(shí)，搶救、固化農(nóng)學(xué)專家和種田能手的寶貴經(jīng)驗(yàn)，使其逐漸積累豐富，構(gòu)成本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)集和農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)集。推廣演示軟件采用多媒體技術(shù)既有文字，又有聲音、圖像，內(nèi)容詳盡，針對(duì)性、操作性強(qiáng)，易于被農(nóng)民理解、接受，并付之以實(shí)踐。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)效性很強(qiáng)，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)解答農(nóng)民生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，大大減少了解決問(wèn)題的時(shí)滯。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（一）按功能和結(jié)構(gòu)特征劃分啟發(fā)式專家系統(tǒng)（HeuristicExpertSystem）實(shí)時(shí)控制專家系統(tǒng)(Real－timeControlExpertSystem)基于模型的專家系統(tǒng)(Model－basedExpertSystem)專家數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(ExpertDatabase)專家系統(tǒng)開發(fā)工具(Problem－specificShell)第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（二）按涉及學(xué)科領(lǐng)域劃分作物栽培專家系統(tǒng)農(nóng)田施肥專家系統(tǒng)植物保護(hù)專家系統(tǒng)設(shè)施農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)新品種選育專家系統(tǒng)畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖專家系統(tǒng)水利灌溉專家系統(tǒng)其它學(xué)科領(lǐng)域的專家系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理農(nóng)機(jī)具優(yōu)化設(shè)計(jì)與選擇農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)分析農(nóng)產(chǎn)品評(píng)價(jià)水土保持第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（三）按照系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境劃分桌面版農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)嵌入式版農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)多媒體版農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)智能設(shè)備智能語(yǔ)音驅(qū)鳥設(shè)備溫室娃娃變量施肥機(jī)智能傳感器變量農(nóng)藥噴灑機(jī)掌上電腦（AHPC）和掌中寶（PDA）第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述四、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)（一）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究和應(yīng)用中存在的問(wèn)題1.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究水平偏低，專家系統(tǒng)性能較差開發(fā)的歷史較短，研究力量相對(duì)單薄，計(jì)算機(jī)技術(shù)人員與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜医Y(jié)合較差，和世界先進(jìn)水平相比，在技術(shù)水平和應(yīng)用效果上都有很大差距。目前我國(guó)AES開發(fā)中，知識(shí)庫(kù)的知識(shí)數(shù)量較少且質(zhì)量較差與農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、優(yōu)化模型、決策支持系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等結(jié)合不夠推理機(jī)制簡(jiǎn)單，解釋性能較差，用戶界面不友好先進(jìn)性和實(shí)用性不夠，尚未達(dá)到真正領(lǐng)域?qū)＜业乃剑鸩坏健皩＜摇钡淖饔?，限制了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述四、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)（一）農(nóng)業(yè)專家研究和應(yīng)用中存在的問(wèn)題2.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)軟件技術(shù)較差，系統(tǒng)開發(fā)、維護(hù)和應(yīng)用困難AES軟件設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法，軟件的兼容性、支持分布計(jì)算、可插拔、可擴(kuò)展、可移植、可替換等性能較差，低水平和重復(fù)性研究居多。我國(guó)已經(jīng)開發(fā)和發(fā)布了5種“863”品牌的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，在將軟件開發(fā)人員與用戶之間進(jìn)行分離、提高AES開發(fā)效率、減少了重復(fù)開發(fā)方面有一定成效。但無(wú)法充分滿足不同層次用戶的需求，使用過(guò)程對(duì)用戶要求過(guò)高，只適合軟件開發(fā)人員使用，產(chǎn)品化程度較低。我國(guó)農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)收入少，購(gòu)買電腦和AES軟件投入高，AES推廣應(yīng)用難度較大。第二節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述四、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)（二）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)面向不同用戶層（程序員、知識(shí)工程師、農(nóng)業(yè)專家）開發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)生成和輔助工具，提高農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)效率。農(nóng)業(yè)信息資源的開發(fā)和利用，包括信息資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化處理，信息挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)等。充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立分布式與協(xié)同式農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，擴(kuò)大系統(tǒng)適應(yīng)范圍，滿足用戶跨時(shí)空服務(wù)需要。克服專家系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)，如知識(shí)處理的淺層性、狹窄性，集成模型技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)等。與通信技術(shù)、電子技術(shù)交叉，向嵌入式設(shè)備、數(shù)字終端等技術(shù)產(chǎn)品化發(fā)展。第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)一、工作基礎(chǔ)二、研究方法三、總體設(shè)計(jì)四、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)的建立五、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的知識(shí)獲取六、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的推理機(jī)制七、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例一、工作基礎(chǔ)——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)小麥一生全過(guò)程中植株和各部分器官的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其相互之間的關(guān)系。不同生態(tài)地區(qū)、不同氣候年型、不同類型品種和不同生產(chǎn)條件下小麥生長(zhǎng)發(fā)育的變化特點(diǎn)。多年、多點(diǎn)科學(xué)試驗(yàn)分析總結(jié)小麥生產(chǎn)不同時(shí)期和不同生育狀況下采用各項(xiàng)栽培技術(shù)和促控管理措施的具體作用和綜合效應(yīng)及其應(yīng)用指標(biāo)。第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例二、研究方法——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)建立的小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)，以Windows為系統(tǒng)環(huán)境平臺(tái)，以IBM-PC及兼容機(jī)為硬件環(huán)境平臺(tái)，采用分布式專家系統(tǒng)開發(fā)工具（CIMAIS）和VB/VC為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言，采用Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)。第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例三、總體設(shè)計(jì)——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成小麥栽培管理專家系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例三、總體設(shè)計(jì)——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（二）系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)流程第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例三、總體設(shè)計(jì)——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（三）系統(tǒng)內(nèi)容第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例四、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)的建立——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（一）數(shù)據(jù)庫(kù)氣象資料數(shù)據(jù)庫(kù)土壤資料數(shù)據(jù)庫(kù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件數(shù)據(jù)試驗(yàn)資料及高產(chǎn)地塊檔案數(shù)據(jù)庫(kù)京郊地區(qū)10個(gè)氣象臺(tái)站自1915年來(lái)有關(guān)的氣象資料達(dá)40萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)北京13個(gè)郊區(qū)縣、200多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤資料（地形、地貌、土壤質(zhì)地、土壤養(yǎng)分等）150萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)（京郊各區(qū)縣）農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥投入、灌溉設(shè)施、勞力、管理水平、科技水平、主要糧食作物產(chǎn)量水平、投入產(chǎn)出水平等20多項(xiàng)科學(xué)研究成果，200多個(gè)項(xiàng)次的聯(lián)合栽培試驗(yàn)，2000多塊不同類型麥田和高產(chǎn)樣板的技術(shù)檔案資料，1986年以來(lái)12年京郊100多個(gè)小麥定位系統(tǒng)，累計(jì)超過(guò)500萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)。第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例四、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)的建立——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（二）知識(shí)庫(kù)品種選擇知識(shí)庫(kù)播期、密度知識(shí)庫(kù)作物營(yíng)養(yǎng)與施肥知識(shí)庫(kù)節(jié)水灌溉知識(shí)庫(kù)小麥生長(zhǎng)發(fā)育知識(shí)庫(kù)化學(xué)控制知識(shí)庫(kù)病蟲草害與防治知識(shí)庫(kù)第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例四、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)的建立——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（三）模型庫(kù)小麥生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程及各個(gè)部分器官生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)模型；各生育階段、生育時(shí)期的劃分及其生育特點(diǎn)模型；群體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型及其早期判斷有效無(wú)效分蘗的標(biāo)準(zhǔn)；個(gè)體植株長(zhǎng)相及其高產(chǎn)理想株型；不同類型品種產(chǎn)量結(jié)構(gòu)模型；充分利用光能最佳葉面積動(dòng)態(tài)模型；干物質(zhì)積累、分配動(dòng)態(tài)模型；劣勢(shì)器官轉(zhuǎn)優(yōu)模型；營(yíng)養(yǎng)器官（根、莖、葉、穗）和生殖器官（小花、籽粒）建成模型和衰老模型；測(cè)土、配方、平衡施肥模型；不同地力、播期合理密度模型；節(jié)水高產(chǎn)栽培灌溉模型；葉齡指標(biāo)促控法因苗管理模型第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例四、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)的建立——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)（三）模型庫(kù)專家系統(tǒng)與模型系統(tǒng)的連接關(guān)系第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例五、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的知識(shí)獲取——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)知識(shí)源的確定概念化階段形式化階段實(shí)現(xiàn)階段完善階段知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)的形成第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例六、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的推理機(jī)制——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制推理策略目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的控制推理策略用戶先輸入與當(dāng)前問(wèn)題有關(guān)的信息，構(gòu)成當(dāng)前數(shù)據(jù)（上下文）；然后進(jìn)行推理得出結(jié)論先從問(wèn)題的基本證據(jù)出發(fā)正向推理，再在一定的假設(shè)目標(biāo)下進(jìn)行反向推理第三節(jié)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究示例七、小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)——小麥生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)由六大部分21個(gè)模塊組成超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫(kù)19個(gè)知識(shí)庫(kù)九種類型72個(gè)小麥生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律機(jī)制模型推薦相應(yīng)的優(yōu)良品種；確定施肥數(shù)量、元素配比和施肥方法；確定合理種植密度；確定灌溉時(shí)間和水量；確定促控措施等綜合系統(tǒng)栽培管理技術(shù)；確定因地制宜的優(yōu)化組合、因苗管理的最佳方案，分類指導(dǎo)的應(yīng)變決策。第四節(jié)作物管理知識(shí)模型一、作物管理知識(shí)模型的概念、特征與作用二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)第四節(jié)作物管理知識(shí)模型一、作物管理知識(shí)模型的概念、特征與作用（一）作物管理知識(shí)模型產(chǎn)生的背景作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建思路第四節(jié)作物管理知識(shí)模型一、作物管理知識(shí)模型的概念、特征與作用（二）作物管理知識(shí)模型的定義與特征作物管理知識(shí)模型，是基于作物管理的理論與技術(shù)及知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)支持研究和文獻(xiàn)資料分析，對(duì)作物生育及栽培管理指標(biāo)與品種類型、生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)水平之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)化的提煉和綜合而建立起來(lái)的定量化和動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)模型。普適性強(qiáng)、高度精煉性、實(shí)用性好、獨(dú)立性好。第四節(jié)作物管理知識(shí)模型一、作物管理知識(shí)模型的概念、特征與作用（二）作物管理知識(shí)模型的定義與特征作物管理知識(shí)模型研制的總體技術(shù)思路第四節(jié)作物管理知識(shí)模型一、作物管理知識(shí)模型的概念、特征與作用（三）作物管理知識(shí)模型的作用和意義有助于揭示生態(tài)環(huán)境和農(nóng)藝栽培措施與作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)形成的內(nèi)在關(guān)系和機(jī)制，使得區(qū)域化和經(jīng)驗(yàn)性作物栽培管理模式上升到系統(tǒng)化整合和科學(xué)化表達(dá)，從而形成普適性和規(guī)范化的現(xiàn)代作物栽培技術(shù)體系；實(shí)現(xiàn)了作物模擬模型的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)功能與專家系統(tǒng)管理決策功能的有效耦合與集成，形成了模型化的專家系統(tǒng)和決策性的系統(tǒng)模型，提升了作物信息技術(shù)的發(fā)展水平，開拓了數(shù)字化和精確化作物管理決策的新領(lǐng)域。第四節(jié)作物管理知識(shí)模型二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建（一）作物管理知識(shí)模型的框架結(jié)構(gòu)作物管理知識(shí)模型功能框架第四節(jié)作物管理知識(shí)模型二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建（一）作物管理知識(shí)模型的框架結(jié)構(gòu)

總施肥量模型的基本算法流程第四節(jié)作物管理知識(shí)模型二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建（一）作物管理知識(shí)模型的框架結(jié)構(gòu)作物管理知識(shí)模型應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)框架第四節(jié)作物管理知識(shí)模型二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建（二）作物栽培方案設(shè)計(jì)模型小麥、水稻、棉花和油菜等4大作物栽培管理知識(shí)模型的定量算法栽培方案設(shè)計(jì)生長(zhǎng)指標(biāo)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)量目標(biāo)品質(zhì)目標(biāo)栽培品種播期和移栽期基本苗和播種量肥料運(yùn)籌水分管理第四節(jié)作物管理知識(shí)模型二、作物管理知識(shí)模型的構(gòu)建（三）作物生長(zhǎng)指標(biāo)設(shè)計(jì)模型小麥、水稻、棉花和油菜等4大作物栽培管理知識(shí)模型的定量算法栽培方案設(shè)計(jì)生長(zhǎng)指標(biāo)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)生育指標(biāo)源庫(kù)關(guān)系指標(biāo)植株養(yǎng)分指標(biāo)群體莖蘗動(dòng)態(tài)模型葉齡動(dòng)態(tài)模型葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)模型干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)模型粒葉比有效葉面積率高效葉面積率地上部養(yǎng)分積累動(dòng)態(tài)濃度動(dòng)態(tài)第四節(jié)作物管理知識(shí)模型三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省農(nóng)業(yè)信息高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了基于生長(zhǎng)模型和栽培管理知識(shí)的作物生產(chǎn)智能決策支持系統(tǒng)。作物管理知識(shí)模型軟件界面第四節(jié)作物管理知識(shí)模型三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)小麥生育進(jìn)程設(shè)計(jì)結(jié)果第四節(jié)作物管理知識(shí)模型三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)小麥群體動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)果第四節(jié)作物管理知識(shí)模型三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)小麥群體指標(biāo)設(shè)計(jì)結(jié)果第四節(jié)作物管理知識(shí)模型三、基于知識(shí)模型的作物管理方案設(shè)計(jì)小麥栽培管理措施設(shè)計(jì)結(jié)果第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)示例第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（一）決策支持系統(tǒng)的概念決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem，DSS）是利用知識(shí)和數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析或模擬，協(xié)助解決多樣化和不確定性問(wèn)題，如對(duì)計(jì)劃、管理、調(diào)度、作戰(zhàn)指揮和方案尋優(yōu)等應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行輔助決策的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。它不是決策自動(dòng)化，而是人機(jī)對(duì)話式的決策輔助和支持系統(tǒng)，又稱為計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)。它通過(guò)與決策者的一系列對(duì)話，為決策者提供各種可行方案，檢驗(yàn)決策者的要求和理想，從而達(dá)到支持決策的目的。第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（一）決策支持系統(tǒng)的概念“決策支持系統(tǒng)不同于管理信息系統(tǒng)(MIS)，它允許管理者以求助方式選擇和控制信息，做出更好和更有見識(shí)的決策，決策支持系統(tǒng)的一個(gè)最重要特征是它有一種交互的特別分析能力，它使管理者能夠盡量完全和精確地對(duì)他們的問(wèn)題進(jìn)行仿真和模型化，允許管理者試驗(yàn)不同的假設(shè)與方案的影響。也就是說(shuō)，在現(xiàn)實(shí)世界中試驗(yàn)各種方案之前，就能夠在較安全的計(jì)算機(jī)中作預(yù)先試驗(yàn)”。-----BemarlC.Reimann等人第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（一）決策支持系統(tǒng)的概念決策支持系統(tǒng)“著眼于管理者的決策行為和需要，同時(shí)開拓他們的能力”?！皼Q策支持系統(tǒng)要用計(jì)算機(jī)在半結(jié)構(gòu)化任務(wù)的決策過(guò)程中輔助管理者；支持而不是代替管理者作判斷；改善決策的效益而不是效率”。-----Keen和Scott-Morton第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（一）決策支持系統(tǒng)的概念決策支持系統(tǒng)為供非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員作用的一個(gè)“交互式軟硬件系統(tǒng)”，它能在下面幾個(gè)方面幫助和支持決策者：-----ChristerCarison①?gòu)挠?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取有用信息；②根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；③按各種不同的和變化的時(shí)間層次來(lái)形成決策問(wèn)題和計(jì)劃任務(wù)；④解決問(wèn)題和執(zhí)行計(jì)劃任務(wù)；⑤制訂和加強(qiáng)計(jì)劃及行動(dòng)步驟。第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（二）決策過(guò)程問(wèn)題識(shí)別建立模型執(zhí)行模型評(píng)判決策修改模型第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支持系統(tǒng)概述（三）決策機(jī)制第五節(jié)農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)一、決策支