農業(yè)專家系統(tǒng)及其開發(fā)工具研究生課程講座DevelopingToolforExpertSystemsDevelopingPlatformforExpertSystemsExpertSystemsinAgricultureAgriculturalExpertSystemsIntelligentSystemsinAgriculture內容：概況概念結構技術工具（平臺）步驟實例未來一、概況1、二十一世紀最活躍的學科：生物技術、信息技術（數據庫、多媒體、網絡、人工智能、3S等）2、ES是人工智能（AI）的一個重要分支3、ES產生于70年代末，應用于醫(yī)療、探礦、化學結構4、農業(yè)專家系統(tǒng)開始于80年代初，如雄風系列，Comax/Gossym—CottonPlus國際上有代表性的農業(yè)專家系統(tǒng)Somemainexpertsystemsinagriculture系統(tǒng)名稱Type研制者Developer時間Time應用領域FieldofapplicationPLANTA.G.Boulanger1978DiagnosingdiseasesforsoybeanCFF.L.Xiongetal.1983CropfertilizationCOMAXH.Lemmon1986CottonmanagementFOURRAGEJ.P.Patacq1987OptimizationofforageproductionCALEXE.R.Plant1989CottonandricemanagementandpeachtreecontrolCUEO.W.Morganetal.1989WinterwheatvarietyselectionDHLESA.D.Whittakeretal.1989MilkproductiondiagnosisMISTINGB.K.Jacobsonetal.1989PropagationingreenhouseFinARSW.G.Boggesetal.1989FarmfinancialanalysisKA(XF)F.L.Xiongetal.1990DevelopingtoolforexpertsystemsCROPESS.Mohanetal.1994CropselectionbasedonenvironmentGRAPEXS.Edressetal.1998Grapeproductionmanagement二、概念1、專家級、智能型的計算機程序系統(tǒng)2、數據結構+算法=程序知識+推理=專家系統(tǒng)3、功能：咨詢、診斷、預測、分析、決策人機交互接口知識獲取模塊知識庫解釋模塊數據庫推理機三、結構四、技術（知識工程）知識獲取知識表示知識運用1、人工獲取：知識工程師→領域專家2、半自動獲取：向導型、示例型、非編碼型工具軟件3、自動獲?。河凶詫W習功能，如機器學習、機器發(fā)現（活躍領域）KDD(KnowledgeDiscoveryinDatabase)（一）知識獲?。骸捌款i”（二）知識表示：規(guī)則、框架、邏輯、語義網絡等1、規(guī)則組=規(guī)則架+規(guī)則體RULEnIF……THEN…...RB{體規(guī)則IF……THEN……計算公式}2、綜合知知識體=描述性性框架+規(guī)則組組框架：FRAME1架架名STATE狀狀態(tài)槽名（（集）IF……THEN……（（條件側面面PROCESS）…….DEFAULT（默默認側面））PROCESS處處理槽槽名處理側面ADVICE無處理側面面（調調用子框架架或規(guī)則組組）3、基于OOP的綜綜合知識體體=知知識體··對象塊塊ASK（提提問集）BEGIN（開始知知識體）{控制對對象塊}KB（知識體）{對象塊}……..RG（規(guī)則則組對象塊塊）KB（功能能）{RULEn}（規(guī)則組組）END……..（三）知識識運用（推推理策略））1、正向推推理：數據據（事實））驅動2、反向推推理：目標標驅動3、混合推推理4、不確定定性（不精精確性）推推理概率論(Bayes模型））確定性理論論（CF模模型）證據理論（（D-S模模型）模糊理論（（P模型、、三I模型型）合并算法3更新算法2更新算法1特征展開三三I模糊推推理模型雄風4.1的模糊EBNF定定義〈規(guī)則組〉〉::=〈〈規(guī)則架〉〉〈規(guī)則體體〉〈規(guī)則架〉〉::=RULE〈規(guī)則號〉〉IF〈前提項集集〉THEN〈結論項集集〉〈規(guī)則號〉〉::=〈〈整數〉〈前提項集集〉::=〈前提項項〉，〈前前提特征系系數項〉{，〈前提提項〉，〈〈前提特征征系數項〉〉}〈結論項集集〉::=〈結論項項〉，〈結結論特征系系數項〉{，〈結論論項〉，〈〈結論特征征系數項〉〉}〈前提項〉〉::=〈〈因素〉〈結論項〉〉::=〈〈因素〉〈因素〉::=〈漢漢字串〉|〈字母串串〉〈前提特征征系數項〉〉::=〈〈實變量〉〉〈結論特征征系數項〉〉::=〈〈實變量〉〉〈實變量〉〉::=〈〈字母〉{〈字母〉〉|〈數字字〉}〈規(guī)則體〉〉::=RB'{'〈模糊體體規(guī)則集〉〉|〈計算算規(guī)則集〉〉〈模糊體體規(guī)則集〉〉'}'〈模糊體規(guī)規(guī)則集〉::=〈模模糊規(guī)則〉〉{；〈模模糊規(guī)則〉〉}；〈模糊規(guī)則則〉::=IF〈〈模糊前提提集〉THEN'{'〈模模糊結論集集〉〈規(guī)則則支持度〉〉〈模糊傳遞遞函數〉；；'}'〈模糊前提提集〉::=〈模糊糊前提〉{〈邏輯符符〉〈模糊糊前提〉}〈模糊前提提〉::=〈前提項項〉=〈模模糊值〉〈邏輯符〉〉::=AND|OR|NOT〈模糊結論論集〉::=〈模糊糊結論〉{；〈模糊糊結論〉}；〈模糊結論論〉::=〈結論項項〉=〈模模糊值〉|〈漢字串串〉〈模糊值〉〉::=模模糊語言言|模糊數數〈規(guī)則支持持度〉::=數值值；〈模糊傳遞遞函數〉::=更更新算法1|更新算算法2|合合并算法3〈計算規(guī)則則集〉::=〈計算算規(guī)則〉{；〈計算算規(guī)則〉}；〈計算規(guī)則則〉::=〈因素〉〉=代數數表達式5、其它推推理方法常識推理定性推理非單調推理理基于案例推推理（CBR）CBR（Case-BasedReasoning)是目前構構建新型專專家系統(tǒng)的的最有效手手段。YNYN1.開始2.問題描述（氣象、病情）3.目標案例4.案例檢索5.初始案例集6.案例Fuzzy匹配7.有無相似案例？16.匹配失敗18.調整ε值17.提示，停止8.候選案例9.候選案例是否唯一？10.案例修正11.新案例12.預測趨勢曲線及防治建議13.案例存儲14.酥梨黑星病案例庫15.案例庫維護例基于于案例模糊糊推理的碭碭山酥梨黑黑星病預報報系統(tǒng)五、工具（（開發(fā)平臺臺）1、雄風（（XF）2.0、2.1DOS下編編譯、運行行知識庫編輯輯：字處理軟件件（Word、WPS、寫字板板、記事本本等）；保保存為*.TXT文件知識表示方方法：規(guī)則則組2、雄風（（XF）3.0、3.1DOS下編編譯、Windows下運行行知識庫編輯輯：字處理軟件件（Word、WPS、寫字板板、記事本本等）；保保存為*.TXT文件知識表示方方法：綜合合知識體3、雄風（（XF）4.0、4.1Windows下編編輯、編譯譯、運行知識庫編輯輯：自帶編編輯軟件；；保存為*.TXT文件知識表示方方法：基于于OOP的的綜合知識識體六、步驟1）問題（（任務）及及其分解推理網絡圖圖→定定性、定量量細化缺素原因葉片單位缺素量單株樹冠體積土壤單位缺素量干葉容重矯治措施缺素量土壤容重土壤營養(yǎng)臨界值葉片營養(yǎng)分析值葉片營養(yǎng)臨界值土壤營養(yǎng)分析值土壤類型α1α4缺素發(fā)生葉齡枝梢癥狀發(fā)生程度枝梢癥狀葉形癥狀發(fā)生程度葉形癥狀葉色癥狀出現程度葉色癥狀α3α2例碭山山酥梨營養(yǎng)養(yǎng)診斷與矯矯治模糊專專家系統(tǒng)推推理網絡圖圖知識體（架架）推理網網絡圖規(guī)則對象塊塊推理網絡絡圖2）知識庫庫建造（雄雄風4.1）ASK（提提問集）…...BEGIN（開始知知識體）{控制對對象塊}KB（知識體）{對象塊}……..RG（規(guī)則則組對象塊塊）KB（功能能）{RULEn}（規(guī)則組組）END……..總體結構1）控制對對象塊：IF…THEN…（對對象塊n）對象塊n2）描述性性對象塊：：ADVICE“字串”3）計算對對象塊：數數據類型、、計算符、、邏輯符、、函函數等等4）信息對對象塊：輸輸入、輸出出、提示等等5）接口對對象塊對象塊類型型接口對象塊塊形式1）多媒體體文件ADVICE“（動動畫=*.app））”ADVICE“（聲聲音=*.wav））”ADVICE“（圖圖象=*.bmp））”2）可執(zhí)行行文件RUNCOMMAND““Path\*.exe”3）數據文文件OPEN/READ*.txtDATABASE(SQL)*.dbf4）規(guī)則組對象象塊RUNRULE規(guī)則則組對象名名.功功能名5）知識體體知識體名()3）知識庫庫檢驗語法檢驗完備性檢驗驗一致性檢驗驗→提示修修改4）測試運運行（實際際檢驗）正確性實用性→逐步完完善七、實例（雄風4.1工具中中的示例））八農業(yè)業(yè)專家系統(tǒng)統(tǒng)的未來強化農業(yè)知知識工程基基礎性研究究綜合集成技技