人工智能在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

-----傳統(tǒng)與現(xiàn)代科技的結(jié)合

主講人合作人：

班級(jí)：這是吃的問題饑餓無處不在?。?！農(nóng)業(yè)重要嗎？糧食危機(jī)是當(dāng)今世界公認(rèn)一大難題，且愈演愈烈。糧價(jià)逐年上漲。"三農(nóng)"問題是當(dāng)今中國需要解決的問題中,最重要最迫切且事關(guān)全局的大問題。沒有現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)就不可能建成現(xiàn)代化的中國,沒有農(nóng)村、農(nóng)民的富裕就不可能有富強(qiáng)的中國。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕種方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代人們的需求，況且是至少13億中國人。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)刻不容緩。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕種方式現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上個(gè)世紀(jì)90年代以來，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的信息技術(shù)飛速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研上得到了廣泛應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、管理和經(jīng)營決策不斷發(fā)生著重大變化?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的幾個(gè)方面專家系統(tǒng)（ES）（ExpertSystem）數(shù)據(jù)庫技術(shù)(databasetechnology)決策支持系統(tǒng)（DSS）（DecisionSupportSystem）模擬模型SS（SimulationSystem）遙感系統(tǒng)(RS)（RemoteSensingSystem）全球定位系統(tǒng)(GPS)（GlobalPositioningSystem）地理信息系統(tǒng)(GIS)（GeographicalInformationSystem）精確農(nóng)業(yè)（PrecisionAgriculture）多媒體技術(shù)(multimediatechnology)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(networktechnology)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也可叫農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，是一個(gè)具有大量農(nóng)業(yè)專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)它應(yīng)用人工智能技術(shù)，依據(jù)一個(gè)或多個(gè)農(nóng)業(yè)專家提供的特殊領(lǐng)域知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬農(nóng)業(yè)專家就某一復(fù)雜農(nóng)業(yè)問題進(jìn)行決策。目前國際上有近百個(gè)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(cái)務(wù)分析、農(nóng)業(yè)機(jī)械選擇等方面，有些系統(tǒng)已成為商品進(jìn)入市場(chǎng)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的演變

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國際上農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究最早始于20世紀(jì)70年代末期的美國。世界上第一個(gè)農(nóng)業(yè)專家統(tǒng)就是由美國伊利諾斯(Illinois)大學(xué)的植物病理學(xué)家和計(jì)算機(jī)專家共同開發(fā)的Plant/DS(大豆病害診斷專家系統(tǒng))。接著,1983年日本千葉大學(xué)研制出MTCCS(番茄病蟲害診斷專家系統(tǒng))。到了20世紀(jì)80年代中期，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也不再是單一的病害診斷系統(tǒng),美國、日本、中國和許多歐洲國家都相繼轉(zhuǎn)向開發(fā)涉及生產(chǎn)管理、經(jīng)濟(jì)分析與決策、生態(tài)環(huán)境等方面的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。已見報(bào)道的有Mackinion的COMAX/GOSSYM(棉花生產(chǎn)管理),Roach的POMME(蘋果園管理)和Fermanian的DIES(用于乳牛管理)等

國內(nèi)發(fā)展國內(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(xué)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?zhǔn)┓蕦＜蚁到y(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，

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(yàn)等。新領(lǐng)域下的農(nóng)業(yè)90年代以來，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)不僅在智能化方面得到增強(qiáng)，還采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)（Object-OrientedProgramming—OPP）、多媒體（Multi-MediaTechnique—MMT）、信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，并開始與虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality—VR）、3S等高新技術(shù)集成，不僅界面友好，操作簡便，而且數(shù)據(jù)共享、維護(hù)方便，信息更豐富?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)信息應(yīng)用模型農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)構(gòu)成農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（1）作物栽培專家系統(tǒng)。此類系統(tǒng)根據(jù)特定地區(qū)氣候、土壤特點(diǎn)和作物栽培經(jīng)驗(yàn)，為當(dāng)?shù)赜脩籼峁┯嘘P(guān)大田作物、園藝作物的品種選擇、土壤耕作、灌水施肥、病蟲草害防治、產(chǎn)量估算等田間栽培管理綜合措施的技術(shù)指導(dǎo)。（2）農(nóng)田施肥專家系統(tǒng)。也叫肥料推薦專家系統(tǒng)，主要針對(duì)特定地區(qū)土壤理化性質(zhì)，評(píng)估肥力水平，根據(jù)作物、氣候、土壤、栽培管理及肥料特點(diǎn)，推薦肥料運(yùn)籌與施肥方法，計(jì)算施肥效益等。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（3）植物保護(hù)專家系統(tǒng)。根據(jù)特定地區(qū)農(nóng)作物病、蟲、草害發(fā)生規(guī)律，為用戶提供有關(guān)作物的病、蟲、草害診斷、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治方法。（4）設(shè)施農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。主要針對(duì)果蔬的溫室栽培和冷庫儲(chǔ)藏開發(fā)的實(shí)時(shí)控制專家系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制。（5）新品種選育專家系統(tǒng)。包括動(dòng)、植物的親本選配、后代選擇和品種評(píng)價(jià)，提高農(nóng)業(yè)生物育種的效率。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的類型（6）畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖專家系統(tǒng)。提供各種家畜、家禽、水產(chǎn)品的科學(xué)養(yǎng)殖技術(shù)，包括場(chǎng)所建設(shè)、品種選擇、飼料配合、科學(xué)飼養(yǎng)、病蟲防治等方面。（7）水利灌溉專家系統(tǒng)。提供灌溉水源預(yù)報(bào)、灌溉需水量預(yù)報(bào)、作物灌溉制度擬定、灌區(qū)用水計(jì)劃管理、灌溉設(shè)施的自動(dòng)化控制等。（8）其它學(xué)科領(lǐng)域的專家系統(tǒng)，包括農(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)、水土保持等方面。成果展中國于1989年10月研制成功了“砂姜黑土小麥?zhǔn)┓蕦＜易稍兿到y(tǒng)”。該系統(tǒng)由中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所與安徽省農(nóng)科院土壤肥料研究所合作研制,在安徽省淮北10多個(gè)縣得到較大規(guī)模的應(yīng)用。隨后,合肥智能研究所的“施肥專家系統(tǒng)”在全國推廣到100多個(gè)縣,節(jié)約化肥30萬t以上,增產(chǎn)糧食50萬t;中國農(nóng)科院土肥所研制的“禹城小麥、玉米施肥專家系統(tǒng)”已推廣了7500hm2,增產(chǎn)小麥2000t以上。作為智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的重要手段,農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在中國正在迅速發(fā)展,并將成為中國21世紀(jì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。舉例：小麥管理專家系統(tǒng)（ESWCM）定義：利用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，把多年來小麥栽培科學(xué)取得的研究成果和專家的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)做系統(tǒng)集成而建立的綜合性、智能化的計(jì)算機(jī)決策系統(tǒng)。小麥管理專家系統(tǒng)含大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、研究調(diào)查資料和本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識(shí)，包括小麥生育進(jìn)程、群體動(dòng)態(tài)、植株形態(tài)、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)以及有關(guān)氣象資料和土壤類型、質(zhì)地、養(yǎng)分等合計(jì)超過10萬個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫。功能介紹小麥管理專家系統(tǒng)的功能即把小麥生產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理的全過程與天氣、土壤、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等環(huán)境結(jié)合起來，作為一個(gè)有機(jī)整體統(tǒng)籌分析，并對(duì)其實(shí)行優(yōu)化、控制、分類決策，解決生產(chǎn)各階段的問題。

組成：推薦施肥子系統(tǒng)栽培管理子系統(tǒng)病蟲草綜防子系統(tǒng)農(nóng)機(jī)作業(yè)子系統(tǒng)產(chǎn)量測(cè)控與兩茬接口小麥管理專家系統(tǒng)在系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)人工智能（專家系統(tǒng)）和知識(shí)工程的技術(shù)方法，把模型技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，可以按產(chǎn)量設(shè)計(jì)程序