農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)-農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述目錄0102專家系統(tǒng)技術(shù)概述農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述01專家系統(tǒng)技術(shù)概述農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)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（artificialintelligence，AI）是指研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)人工系統(tǒng)來模擬人類思考問題，使計(jì)算機(jī)具有人類智能行為，以實(shí)現(xiàn)人類腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的技術(shù)。智能機(jī)器(intelligentmachine)是能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)的機(jī)器，具有判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。人工智能是用計(jì)算機(jī)模擬人的智能，通常是通過知識(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、問題求解、自然語言理解、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。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述研制各類自然語言處理系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)來分析人的自然語言表達(dá)，幫助進(jìn)行翻譯和實(shí)現(xiàn)人機(jī)自然語言對(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)并能通過推理和判斷來解決問題，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。（一）人工智能的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述（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題的思維過程，進(jìn)行推理，解決相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的困難問題，并且達(dá)到領(lǐng)域?qū)＜宜??！M(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”）農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(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)和解決問題的方法來解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問題。也就是說，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程，來解決那些需要人類專家決定的復(fù)雜問題，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。專家系統(tǒng)來自于專家，但又高于專家，是專家技能和知識(shí)的集成和綜合。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。（二）專家系統(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述數(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)＜遥ǘ＜蚁到y(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述-----應(yīng)用領(lǐng)域的性質(zhì)和解決的問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)（三）專家系統(tǒng)的類型農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理（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)的專家在解決問題時(shí)的本領(lǐng)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述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)的建造過程通常稱為知識(shí)工程。二、專家系統(tǒng)的基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識(shí)工程農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(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?、書本資料或數(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，即問題求解，通常采用的方法是搜索和推理。二、專家系統(tǒng)的基本原理（一）專家系統(tǒng)與知識(shí)工程農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理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（二）專家系統(tǒng)基本特征農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的基本原理常規(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，問題求解過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（三）專家系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)程序的區(qū)別農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過它輸出運(yùn)行結(jié)果、回答用戶的詢問或者向用戶索取進(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。通過它輸入知識(shí)，更新、完善知識(shí)庫(kù)。通過它輸入欲求解的問題、已知事實(shí)以及向系統(tǒng)提出詢問。三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述由一組程序組成，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)。專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(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)等三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述專家系統(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過程，控制并執(zhí)行對(duì)問題的求解。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，求得問題的答案或證明某個(gè)假設(shè)的正確性。三、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述02農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述一、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)也稱為農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，是利用特定農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專門知識(shí)，模擬農(nóng)業(yè)專家從事推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、思考和學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)，解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)ｉT問題的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。是運(yùn)用專家系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)特點(diǎn)發(fā)展起來的一門高新技術(shù)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的一個(gè)重要分支，是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)科學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它應(yīng)用人工智能技術(shù)，總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)專家長(zhǎng)期積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，以及通過試驗(yàn)獲得的各種資料和數(shù)據(jù)，針對(duì)具體的自然條件和生態(tài)環(huán)境，科學(xué)地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和高效的目標(biāo)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述二、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與普通計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)不同，它所處理的問題沒有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式描述，而是要依據(jù)已積累的知識(shí)來求解。如，生物病蟲害診斷問題，不可能用一個(gè)數(shù)學(xué)公式計(jì)算出生物患了什么病，該灑什么藥。實(shí)際的診斷過程靠的是經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)通常不是普遍規(guī)律，而是某一受限的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的局部規(guī)律，甚至有時(shí)也會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)然專家系統(tǒng)中的局部推導(dǎo)也不可避免地涉及部分?jǐn)?shù)學(xué)計(jì)算，但最主要的是要借助于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來求解。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是其專用性。雖然專家系統(tǒng)的原理具有一般性，但實(shí)際的系統(tǒng)卻沒有通用性。一個(gè)實(shí)用的小麥專家系統(tǒng)不可能用來指導(dǎo)玉米種植。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)一般由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、工作存儲(chǔ)區(qū)（中間數(shù)據(jù)庫(kù)）、解釋器、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)以及人機(jī)接口組成，如圖所示。人機(jī)接口解釋機(jī)構(gòu)推理機(jī)知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)知識(shí)庫(kù)中間數(shù)據(jù)庫(kù)專家用戶農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)儲(chǔ)存農(nóng)業(yè)專家用以解決問題的領(lǐng)域知識(shí)，是專家系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。對(duì)于一個(gè)功能強(qiáng)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)來說，知識(shí)庫(kù)中通常儲(chǔ)存有成千上萬，甚至上百萬條知識(shí)。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)通常采用產(chǎn)生式表示，除此之外，邏輯、框架、語義網(wǎng)絡(luò)等各種表示方法也皆有采用。推理機(jī)推理機(jī)就是一個(gè)模擬人類思維，從已有事實(shí)出發(fā)，選用合適的規(guī)則，不斷推出新的事實(shí)，最終證明或否定某一結(jié)論的程序模塊。推理通常包括正向推理和反向推理。工作存儲(chǔ)區(qū)工作存儲(chǔ)區(qū)是臨時(shí)設(shè)定的存儲(chǔ)區(qū)域，用于存放初始事實(shí)、推導(dǎo)的中間結(jié)果和最后結(jié)論。推理機(jī)根據(jù)工作存儲(chǔ)區(qū)中的初始事實(shí)，到知識(shí)庫(kù)里去尋找有關(guān)知識(shí)，經(jīng)推理得到中間結(jié)果仍送入工作存儲(chǔ)區(qū)，直到求得最后結(jié)果，推理結(jié)束。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)概述三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的組成解釋機(jī)解釋機(jī)用來向使用者提供友善的解釋說明及咨詢功能。解釋機(jī)通常將推理的路徑記憶下來，便于用戶查詢諸如“怎么得到這一結(jié)論的？”這