導語：農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)問題探討論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文分析了進入新世紀以來我國農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用狀況、存在的問題，并對未來的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)發(fā)展前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；計算機應(yīng)用

Abstract：ThispaperanalyzedtheapplicationsandopenquestionsofagriculturalexpertsysteminthenewcenturyinChina，finally，hadallexpectationofthedevelopmentprospectforthefutureagriculturalexpertsystem．

Keywords：expertsystem；computerapplication

我國加入了WTO，傳統(tǒng)型農(nóng)業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)，因而必須依靠先進的科學技術(shù)，向信息化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)邁進。而信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。[4]農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是21世紀高新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，近二十年來在世界各國得以迅速發(fā)展。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的一個重要組成部分，它是我國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的突破口，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展有著深遠的影響。[5]

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也可叫農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，是一個具有大量農(nóng)業(yè)專門知識與經(jīng)驗的計算機系統(tǒng)它應(yīng)用人工智能技術(shù)，依據(jù)一個或多個農(nóng)業(yè)專家提供的特殊領(lǐng)域知識、經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬農(nóng)業(yè)專家就某一復雜農(nóng)業(yè)問題進行決策。目前國際上有近百個農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)．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、畜禽飼料配方、水土保持、食品加工、財務(wù)分析、農(nóng)業(yè)機械選擇等方面，有些系統(tǒng)已成為商品進入市場。[4]

1.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的演變

國際上對農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究是從70年代末期開始的，當時僅用于診斷作物病蟲害。如1978年美國伊利諾斯大學開發(fā)的大豆病蟲害診斷專家系統(tǒng)Plant／DS。進入80年代以后，開發(fā)出了許多農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，如1982年美國伊利諾斯大學開發(fā)的玉米螟蟲害預(yù)測專家系統(tǒng)Plant／OD，1983年日本千葉大學開發(fā)的MICCS-西紅柿病蟲害診斷專家系統(tǒng)，1986年美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的COMAX／GOSSYM，Plant等開發(fā)的農(nóng)業(yè)管理專家決策支持系統(tǒng)CALEX，Lemmon等開發(fā)了棉花生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)，Zhu，XinX等開發(fā)的作物生產(chǎn)過程中的水分處理專家系統(tǒng)等。

國內(nèi)于80年代初期開始研究農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。1980年浙江大學與中國農(nóng)科院蠶桑所合作開始研究蠶育種專家系統(tǒng)，1983年中科院合肥智能研究所與安徽農(nóng)科院合作開發(fā)的砂

礓黑土小麥施肥專家系統(tǒng)。近幾年來，我國農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究更是蓬勃發(fā)展，

趙林峰，碩士研究生，湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院.410128。

*熊興耀，博士，教授，博士生導師，湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，410128，E-mail:xiongxingyao@

如基于規(guī)則和圖形的蘋果、梨病蟲害及防治專家系統(tǒng)，多媒體玉米病蟲害診斷專家系統(tǒng)，基于生長模型的小麥管理專家系統(tǒng)，水土保持專家系統(tǒng)的探索與試驗等。[6]

2存在的問題

2．1農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)自身存在的問題

2．1．1至今為止，在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)中，由專家整理出來的知識大多屬于這個領(lǐng)域的淺層知識，形式上也主要是條件規(guī)則型知識。因為知識種類、數(shù)量可能很多，難于詳細檢驗，待到專家系統(tǒng)具體使用這些知識時，機械死板的計算機程序就有可能推導出一些錯誤的結(jié)論。另外，由于專家系統(tǒng)并不具有真正的學習能力，結(jié)果導致系統(tǒng)的表現(xiàn)只能處理人類專家見過的各種情況，不能“隨機應(yīng)變”，人工智能面臨嚴峻的考驗。

2．1．2開發(fā)工具不完善,國外目前出現(xiàn)了許多專用的專家系統(tǒng)工具，開發(fā)某領(lǐng)域系統(tǒng)基本上是運用開發(fā)工具來實現(xiàn)的。我國農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)工具在應(yīng)用國外較成熟的開發(fā)工具的同時，也自主研制了一些開發(fā)工具。但利用開發(fā)工具開發(fā)的專家系統(tǒng)已形成系列化，商品化水平很低。而且，目前國內(nèi)開發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)生成工具太都在處理文字描述的定性知識方面功能較強，而在處理用數(shù)學模型描述的定量知識方面很少涉及。[7]

2．1．3信息(知識)獲取困難、存儲方式落后。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)信息資源極其豐富，但農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的建設(shè)嚴重滯后，缺乏有序管理，使專家系統(tǒng)的知識來源比較單一。另外，我國已完成了農(nóng)業(yè)普查、土壤普查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查等基礎(chǔ)性工作，取得了大量的屬性數(shù)據(jù)圖和形數(shù)據(jù)，這是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)太多以紙為存儲介質(zhì)，不但信息的精度和數(shù)量受到限制，信息的更新也不方便，影響其時效性。[78]

2．2農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用的外部環(huán)境中存在的問題

2．2．1農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)脫節(jié)、適用對象狹窄。我國的一些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)只強調(diào)應(yīng)用，缺乏進行二次開發(fā)所需的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，使用者無法根據(jù)當?shù)貙嶋H情況創(chuàng)建知識庫和模型庫，限制了專家系統(tǒng)的進一步應(yīng)用。有些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)雖提供了開發(fā)工具，但缺少通用的模板和模型，要求使用者具有一定的計算機基礎(chǔ)技術(shù)，縮小了專家系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。而且一些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)追求所謂先進性，要求高檔次的軟硬件，也要求使用者有一定的計算機技術(shù)基礎(chǔ)，很難在農(nóng)業(yè)基層普及；另一些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與領(lǐng)域知識結(jié)合不夠，停留于科普性知識介紹，其先進性和實用性不高[9]。

2．2．2動態(tài)服務(wù)能力低，時效性差。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的多變因素復雜，受很多外界條件的影響，有許多結(jié)果事先是無法預(yù)測的，這就要求專家系統(tǒng)有適應(yīng)動態(tài)變化的能力，而我國目前的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)多數(shù)是靜態(tài)的，因此在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)過程中必須注意動態(tài)性建設(shè)[4,9]。

2.2.3缺少進一步延續(xù)開發(fā)的能力。一些農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)只是為了一時的應(yīng)用，而忽視了搭建好功能強、靈活性高的平臺，缺少二次開發(fā)的接口。目前雖然有許多的開發(fā)工具，但通用性差，很難在農(nóng)業(yè)基層普及，使那些具有普通計算機水平而又想開發(fā)所研究領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的人員無計可施，從而限制了專家系統(tǒng)的進一步開發(fā)與應(yīng)用，因此，開發(fā)與應(yīng)用并進，增強系統(tǒng)的實用性是非常必要的。

2．2．4網(wǎng)絡(luò)化農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)數(shù)量不多。多數(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)僅局限于某一區(qū)域，應(yīng)用面窄，若要擴大應(yīng)用范圍，就得大力開發(fā)網(wǎng)絡(luò)版專家系統(tǒng)，充分利用好網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)專家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化遠程服務(wù)，這也是今后專家系統(tǒng)研制和應(yīng)用的大勢所趨[10]。

2．2．5推廣問題。目前研制出的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)較多，但真正用于生產(chǎn)實際的不多，這說明我們重開發(fā)，輕系統(tǒng)推廣，在推廣上下的功夫不夠。在目前家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制情況下，每戶的種、養(yǎng)殖的規(guī)模都很?。顿Y電腦、購買專家系統(tǒng)軟件費用很高，投入產(chǎn)出比很低，要推廣就得換思路。充分利用互聯(lián)網(wǎng)，在各地網(wǎng)站設(shè)立專家系統(tǒng)咨詢推廣點，或許是不錯的選擇。同時，加強農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的實用培訓，提高使用者的對專家系統(tǒng)的認識、計算機使用水平和科學生產(chǎn)的水平，也是推廣中需要加強的措施之一。

2．2．6知識產(chǎn)權(quán)問題

在開發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)時，需要大量領(lǐng)域?qū)＜业闹腔刍蛘哒f采納了許多領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗，如果專家系統(tǒng)作為產(chǎn)品要銷售時，就存在商業(yè)盈利目的，就必然會產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)的糾紛?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的使用還不普遍，但是隨著網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展，各國都在重視網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的知識產(chǎn)權(quán)立法問題。對此，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的設(shè)計者在建造時，所采用的各種圖文資料最好是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，或者購買別人的圖文資料。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)中，無論是知識庫中知識的抽取、規(guī)則的確定，還是推理機的設(shè)計，每一個環(huán)節(jié)都要符合科學的原則，相關(guān)數(shù)據(jù)、公式都要經(jīng)實踐檢驗，經(jīng)試運行完善后才可正式使用。因此，在研制農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)時，要有法律意識，研制者要對專家系統(tǒng)使用的后果負責[11]。

3農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究的前景展望

3．1系統(tǒng)數(shù)據(jù)動態(tài)化。農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)是由生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和技術(shù)系統(tǒng)在持定的空間和時間上(四維特性)組合而成的復雜大系統(tǒng)，它是一個多因素、多層次、多目標、關(guān)系縱橫交叉的復合系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的復雜性、動態(tài)性、模糊性和不可確定性是其它專家系統(tǒng)無法比擬的。由于農(nóng)作物生產(chǎn)的這一特性就要求專家系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不但是海量的，而且必須是動態(tài)的。如知識庫、數(shù)據(jù)庫、模型庫必須要不斷有新的知識、新數(shù)據(jù)、新技術(shù)來更新擴充支撐，盡快解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際問題。“3S”技術(shù)即地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem)、全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)以及遙感技術(shù)(RemoteSeniing)、為核心的包括多媒體技術(shù)、計算機技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為專家系統(tǒng)的構(gòu)建提供了巨大的技術(shù)支撐。因為“3S”技術(shù)的集成首先緩解了專家系統(tǒng)知識源和數(shù)據(jù)庫的缺乏問題，提供了海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為專家系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、知識庫和模型庫的建立提供了數(shù)據(jù)支持，使農(nóng)作物生產(chǎn)管理立體化、空間化和實時化。其次，提供的數(shù)據(jù)不僅量大、全面、而且動態(tài)、可更新的，因而使知識庫、數(shù)據(jù)庫和模型庫具有強大的生命力，這極大地豐富了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)有功能和使價值。

3．2系統(tǒng)功能集成化。農(nóng)作物生產(chǎn)是一個多方面的綜合體，影響因素繁多，時空差異和變異性大，生產(chǎn)穩(wěn)定性和可控性差，隨時可能遭受氣候、氣象、病蟲害的侵襲，因此需要不同的相關(guān)的多個領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)共同合作。將系統(tǒng)模擬、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合，這些集成技術(shù)可以更有效地研究氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響、土地評價以及農(nóng)業(yè)環(huán)境保護等問題。

3．3系統(tǒng)技術(shù)綜合化?，F(xiàn)有的專家系統(tǒng)在建模中多利用簡單的數(shù)學回歸模型，這種模型一般只考慮部分因素，而作物生產(chǎn)過程中需要解決的問題往往是多個因素的共同作用，因此建模時應(yīng)考慮多因素的影響。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學、隨機模擬等多種技術(shù)的研究日趨成熟，將這些技術(shù)用于專家系統(tǒng)必然會增加其處理功能。尤其是在解決一些復雜問題時，人類專家有時很難準確表達自己的想法，或者很難找出其規(guī)律，利用這些技術(shù)可以幫助知識工程師解決問題。

3．4系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化。進一步提高農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的智能化和本土化程度，通過網(wǎng)絡(luò)傳送走向田間將成為一種趨勢。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無疑可以彌補我國農(nóng)業(yè)的分散與閉塞弱勢。光纖化和寬帶化的國家網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化提供了良好的硬件條件。因此，未來農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在設(shè)計階段首先要考慮網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)共享問題。能夠成功地在網(wǎng)上運行的系統(tǒng)才真正具有強大的生命力和實用性，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理的要求[12,13]。

3．5系統(tǒng)面向多層次設(shè)計。專家系統(tǒng)服務(wù)的對象并不都在同一個層次上，文化程度存在較大的差異，不同對象要求獲取信息的復雜程度不同，所操作的專家系統(tǒng)和輸出的內(nèi)容復雜程度也不相同，因此開發(fā)不同層次的專家系統(tǒng)(如面向灌溉管理專業(yè)人員、農(nóng)村技術(shù)人員、農(nóng)戶的灌溉專家系統(tǒng))也是需要考慮的一個問題[14]。

3．6系統(tǒng)開發(fā)市場化。我國已經(jīng)成功加入WTO，因此農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的建造不應(yīng)忽視國際市場的需求，開發(fā)既能滿足我國需求也能適宜國際需求的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是必要的[12,13]。

3．7創(chuàng)造良好的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用的外部環(huán)境。目前，我國農(nóng)村計算機的普及(包括上網(wǎng))雖然初顯端倪，但由于資金、條件和培訓對象文化程度等諸多因素的限制，推廣和普及計算機依然存在著許多實際困難，與經(jīng)濟和社會發(fā)展的要求相差甚遠，遠遠滯后于其他行業(yè)，與發(fā)達國家相比更顯不足，從而也影響了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的更進一步推廣應(yīng)用。為此，必須從計算機技術(shù)培訓人手，傳播和普及計算機技術(shù)，并進一步在現(xiàn)有的有線通信技術(shù)體系中，減少農(nóng)村缺乏網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商的服務(wù)及農(nóng)民文化素質(zhì)低等重大障礙，改善農(nóng)民的上網(wǎng)條件。另外，農(nóng)業(yè)企業(yè)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍之一，只有農(nóng)業(yè)企業(yè)積極使用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，大力推進電子商務(wù)，才能提供全球服務(wù)、提升企業(yè)形象、開拓潛在市場、增加企業(yè)利潤，才能使企業(yè)信息化走向?qū)崉?wù)。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有生產(chǎn)周期長、成本高、風險大、收益低等特點，我國大部分企業(yè)分散經(jīng)營，環(huán)境閉塞，信息不靈，傳遞不便，難以形成競爭優(yōu)勢。而在市場經(jīng)濟下，隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展和我國加入WTO進程的加快，企業(yè)信息化能使人力、物力、財力以及內(nèi)外部信息資源得以充分開發(fā)和利用，從而降低成本，提高經(jīng)濟效益，在激烈的競爭中找到自己生存與發(fā)展的空間，并最終使農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)更好地為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民服務(wù)創(chuàng)造一個良好的外部環(huán)境[15]。

4結(jié)束語

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。可以說，在農(nóng)作物生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中都可以用到專家系統(tǒng)。隨著計算機應(yīng)用的日益普及和各地建設(shè)信息高速公路設(shè)想的提出，建設(shè)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)將成為加快農(nóng)業(yè)科技知識和農(nóng)業(yè)信息傳播的重要手段，成為促進農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的積極動力。鑒于農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的重大意義?？梢灶A(yù)料，一個以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為重要手段的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)將在我國迅速發(fā)展，并將成為我國2l世紀農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

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