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人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

摘要：本文首先簡(jiǎn)要介紹了人工智能技術(shù)和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的基本功能和作用。然后主要介紹了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)及其在作物栽培技術(shù)方面的應(yīng)用。其中主要包括預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控、專家咨詢和方案設(shè)計(jì)。然后介紹了作物栽培專家系統(tǒng)研制的發(fā)展方向，其中包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化、系統(tǒng)功能集成化、系統(tǒng)技術(shù)綜合化、系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)市場(chǎng)化。

關(guān)鍵詞：人工智能、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、模型、專家知識(shí)、智能決策系統(tǒng)、復(fù)合系統(tǒng)

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫(xiě)為AI。它是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。 人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。 而人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用主要是專家系統(tǒng)。它是把專家系統(tǒng)知識(shí)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)。專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)分支，主要目的是要使計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中起人類專家的作用。它是一種智能程序子系統(tǒng)，，內(nèi)部具有大量專家水平的領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能利用僅人類專家可用的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)解決該領(lǐng)域的問(wèn)題。它是一種計(jì)算機(jī)程序，可以用專家的水平（有時(shí)超過(guò)專家）完成一般的、模仿人類的解題策略，并與這個(gè)問(wèn)題所特有的大量實(shí)際知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)結(jié)合起來(lái)。專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)（知識(shí)集合）、數(shù)據(jù)庫(kù)（反映系統(tǒng)的內(nèi)外狀態(tài)）以及推理判斷程序（規(guī)定選用知識(shí)的策略與方式）等部分為核心，一般由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋部分、知識(shí)獲取部分5部分組成。專家系統(tǒng)的工作方式可簡(jiǎn)單地歸結(jié)為：運(yùn)用知識(shí)，進(jìn)行推理。

具體地說(shuō)，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是運(yùn)用人工智能知識(shí)工程的知識(shí)表示、推理、知識(shí)獲取等技術(shù)，總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)，農(nóng)業(yè)專家長(zhǎng)期積累的大量寶貴經(jīng)驗(yàn)，以及通過(guò)試驗(yàn)獲得的各種資料數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)模型等，建造的各種農(nóng)業(yè)“電腦專家”計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，由于具有智能化進(jìn)行分析推理，獨(dú)立的知識(shí)庫(kù)增加和修改知識(shí)十分方便，開(kāi)發(fā)工具使用戶不必了解計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言，并有解釋說(shuō)明功能等，是通常的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)難以比擬的。

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如作物栽培、植物保護(hù)、配方施肥、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析、市場(chǎng)銷售管理等。例如，病蟲(chóng)草害防治專家系統(tǒng)是針對(duì)作物不同時(shí)期出現(xiàn)的各種癥狀和不同環(huán)境條件，診斷可能出現(xiàn)的病蟲(chóng)草災(zāi)害，提出有效的防治方法。栽培管理專家系統(tǒng)是在各個(gè)作物的不同生育期，根據(jù)不同的生態(tài)條件，進(jìn)行科學(xué)的農(nóng)事安排，其中包括栽培、施肥、灌水、植物保護(hù)等。栽培部分包括品種選擇、種子準(zhǔn)備、整地、播種、田間管理與收獲，優(yōu)化它們之間及其與產(chǎn)量之間的關(guān)系；施肥部分主要是優(yōu)化肥料與產(chǎn)量的關(guān)系，水分管理部分主要是合理灌排，優(yōu)化水分與產(chǎn)量的關(guān)系；植保部分主要是病蟲(chóng)草害的預(yù)測(cè)和控制。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)來(lái)自專家經(jīng)驗(yàn)，它們代替為數(shù)極少的專家群體，走向地頭，進(jìn)入農(nóng)家，在各地具體地指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種田，培訓(xùn)農(nóng)業(yè)技術(shù)人員，把先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)技術(shù)直接交給廣大農(nóng)民。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)像“傻瓜”照相機(jī)那樣，可以把農(nóng)民種田技術(shù)一下子提高到像專家那樣的水平，這是科技普及的一項(xiàng)重大突破。

下面，以農(nóng)作物栽培技術(shù)為例說(shuō)明一下專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1.預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控

預(yù)測(cè)是通過(guò)模擬模型得以實(shí)現(xiàn)。如作物模擬模型的建立，通常要求輸入如作物品種特性、土壤理化特性、天氣、歷史天氣數(shù)據(jù)以及農(nóng)業(yè)實(shí)踐參數(shù)等數(shù)據(jù)。然而在復(fù)雜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中許多模型不能實(shí)用，它必須引入專家知識(shí)，也就是說(shuō)在模型系統(tǒng)之上耦合包含知識(shí)的專家系統(tǒng)，使系統(tǒng)形成以模型為基礎(chǔ)(定量)，以專家知識(shí)為準(zhǔn)(定性)的“專家曲線”。系統(tǒng)以“專家曲線”和一些高產(chǎn)栽培原則及生育指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)預(yù)測(cè)的作物生長(zhǎng)發(fā)育偏離時(shí)，系統(tǒng)分析原因，推

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