《羊肚菌病害人工智能識別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》

《羊肚菌病害人工智能識別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》編制說明（征求意見）一、項目來源團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項目計劃》的文件精神，本標(biāo)準(zhǔn)由貴州大學(xué)提出，貴州大二、項目背景及目的意義近年來，羊肚菌這一綠色農(nóng)業(yè)倍受國家和地方政府的重視和支持，其作為貴州、廣西重點發(fā)展的特色珍稀食用菌品種之一，已被列入貴州省食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。推進(jìn)羊肚菌產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，有助于為鄉(xiāng)村振興、當(dāng)?shù)卮迕裰赂辉鍪仗峁┚G色動力，并促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)羊肚菌是羊肚菌屬各物種真菌統(tǒng)稱，因表面呈不規(guī)則凹陷且多褶皺疲勞、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、降血脂和保肝、護(hù)肝等功效。其菌絲羊肚菌喜冷涼，發(fā)生期易受年度氣候影響，與發(fā)生區(qū)氣溫、降雨量和時間密切相關(guān)。子實體生長發(fā)育階段，微弱的散射光即可滿足羊肚菌生長的需要，保證氧氣新鮮充足是其生長發(fā)育必要條件。羊肚菌作為世環(huán)境與大跨度地理環(huán)境優(yōu)勢，是最早培育和利用食用菌的國家之一。羊型而獨特的喀斯特山地環(huán)境更適宜羊肚菌栽培與種植。貴州食用菌主要羊肚菌病害會造成產(chǎn)量嚴(yán)重下降。每年全國有2常見的病害就是菌柄腐爛病和霉菌性枯萎病，其中羊肚菌白腐病發(fā)生在子實體整個生長時期乃至儲藏期，感染部位長白色菌絲。隨我國羊肚菌種植面積的不斷增加，羊肚菌栽培中發(fā)生的病害種類和數(shù)量也在日益增加，栽培技術(shù)不再是限制其產(chǎn)量提高的主要因素，如何有效識別和對病人工智能（ArtificialIntelligence，簡稱AI）作為一項前沿的應(yīng)用正在逐漸發(fā)展壯大，并為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了一系列的創(chuàng)新。其中，針對羊肚菌病害的識別和治理問題，人工智能技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的耗時耗力且容易受到主觀因素的影響。而利用人工智能技術(shù)對羊肚菌病害進(jìn)行準(zhǔn)確識別，則成為了解決這一問題的新途徑?；谌斯ぶ悄艿难蚨蔷『ψR別憑借其高效準(zhǔn)確的特點，正逐漸引起農(nóng)業(yè)科研人員和生產(chǎn)者的廣泛關(guān)注。人工智能技術(shù)結(jié)合圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等多項先進(jìn)技術(shù)手段，能夠自動識別出羊肚菌植株受到的病害類型，并且能夠?qū)Σ煌愋偷牟『M(jìn)行分類和評估。通過在大量病害圖像樣本上的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，人工智能系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地識別和定位病害癥狀，提供及羊肚菌的病害開始出現(xiàn)并影響羊肚菌的產(chǎn)量和質(zhì)量，喀斯特山地環(huán)境中對病害在羊肚菌上的發(fā)生情況相關(guān)調(diào)查和防控研究較少。通過制定團(tuán)體代表性病原菌的分類地位，通過人工智能系統(tǒng)準(zhǔn)確識別和定位及時提供病害情況，并為羊肚菌生產(chǎn)中病害的綠色防治提供理論依據(jù)。用科技力量推動羊肚菌特色食用菌產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，推進(jìn)三、標(biāo)準(zhǔn)編制過程，包括標(biāo)準(zhǔn)制修訂項目工作組的建立和開展的相關(guān)工作。由貴州大學(xué)研究和起草了《羊肚菌病害人工智能識立項后，本單位迅速落實人員組成了《羊肚菌病害人工智能識別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)起草小組，起草小組根據(jù)近年來相關(guān)的我國羊肚菌產(chǎn)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化和修訂情況，結(jié)合本單位對羊肚菌病害等相關(guān)研究成果以及羊肚菌產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實情況，進(jìn)一步修訂和完善了《羊肚菌病害人工智能識別與綠色防控技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)內(nèi)容，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意四、標(biāo)準(zhǔn)主要章節(jié)內(nèi)容及確定依據(jù)（修訂標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)說明種植基地采集了大量羊肚菌病害圖像。其中包含羊肚菌的多種病害，其試集。其中，訓(xùn)練集用于模型的訓(xùn)練，驗證集用于模型的參數(shù)調(diào)優(yōu)，測試集用于測試模型的最終性能。此外，在模型訓(xùn)練之前，需要將病害圖協(xié)調(diào)注意力模塊構(gòu)成?；旌铣叨葰埐钅K由殘差模塊改進(jìn)而來，既可以挖掘羊肚菌病害中更關(guān)鍵的病害特征，同時也能減少因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)深度過深導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)退化問題。協(xié)調(diào)注意力模塊沿著空間的兩個方向進(jìn)行特征首先，在送入網(wǎng)絡(luò)之前將圖像的尺寸裁剪為224×224，同時進(jìn)行歸一化處理以適應(yīng)模型的輸入。然后，通過分層混合尺度殘差模塊進(jìn)行關(guān)采用全局平均池化將特征進(jìn)行整合。最后，將得到的高維病害特征送入模塊的捷徑分支引入分層混合尺度單元，從而既能凸顯羊肚菌病害的關(guān)分層混合尺度單元模塊的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。它由分組迭代和通為G組{gj1。然后，再采用卷積將第一組{gj}分為三組一對于通道調(diào)制的部分，特征集[{g21]通過一系列的非線性變換后，會得到特征調(diào)制向量C。然后，這個特征向量C在對特征集[{g3{g,注意力機(jī)制可以抑制復(fù)雜背景信息，凸顯羊肚菌病害特征，從而提高識別精度。坐標(biāo)注意力模塊沿著兩個空間方向分別聚合特征，沿一個空間方向捕捉遠(yuǎn)程病害特征信息之間的依賴性，沿另一個空間方向保留病害特征信息精確的位置信息，兩個空間方向得到的特征圖相輔相成，以減少田間復(fù)雜背景對羊肚菌病害特征提取帶來的影響。坐標(biāo)注意力模F1-score=2TP式中，TP(TurePositive)表示真正例,即實際中為正樣本且被正確地分為了正樣本。TN(TureNegative)表示真反例，即實際中為負(fù)樣本且被正被錯誤地分為了正樣本。FN(FalseNegative)表示假反例，即實際中為正模型的參數(shù)數(shù)量比它們少了幾十到幾百倍。與輕量級網(wǎng)絡(luò)GoogLeNet、比，MENet模型不僅準(zhǔn)確率有大幅提升F1分?jǐn)?shù)也得到了顯著增高。盡模型在羊肚菌病害識別任務(wù)中的綜合性能較好，可以為人工智能技術(shù)在貴州和廣西境內(nèi)的喀斯特山地環(huán)境尤為明顯。對貴州省內(nèi)的犁倭鎮(zhèn)柿花園村、藍(lán)田鎮(zhèn)鳳鳴村、麥坪鄉(xiāng)汪莊村和廣西壯族自治區(qū)內(nèi)的永歲鎮(zhèn)樂家灣村、羅富鎮(zhèn)灣村和大河鄉(xiāng)中村共6個羊肚菌種植基地進(jìn)取感病羊肚菌子實體樣品進(jìn)行病原菌分離操作。用滅菌消毒后的接有一種真菌Clonostachysrosea（粉紅螺旋旋聚孢霉屬。貴州省和廣西壯族自治區(qū)內(nèi)引發(fā)羊肚菌子實體發(fā)生白腐病依據(jù)科赫氏法則對貴州、廣西兩地分離得到的病原菌菌株進(jìn)行致病性測定。將分離得到的該菌株培養(yǎng)7天，用消毒后的5mm打孔器沿培養(yǎng)皿外緣取菌餅，分別接種到經(jīng)表面消毒的健康羊肚菌子實體上，觀察序，所得序列在NCBI數(shù)據(jù)庫中比對后與所接真菌一致，則確定引起喀斯特山地環(huán)境中羊肚菌子實體發(fā)生白腐病的主要病原菌為粉紅螺旋聚孢pH5+6+7+8+9+以察式培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，選取果糖、麥芽糖、乳糖、淀粉、山梨醇、羧甲基纖維素鈉作為唯一碳源，選取尿素、牛肉膏、蛋白胨、精氨酸、酵母粉、氯化鈉銨作為唯一氮源，配制不同培養(yǎng)基，滅菌后倒交叉測菌絲生長直徑，計算菌絲生長速率。粉紅螺旋聚孢霉菌株在上述+++++++++++++以察式培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，選取尿素、牛肉膏、蛋白胨、精氨酸、酵母粉、氯化鈉銨作為唯一氮源，配制不同培養(yǎng)基，滅菌后倒入培測菌絲生長直徑，計算菌絲生長速率。粉紅螺旋聚孢霉菌株在上述不同++++++++++++采用菌絲生長速率法測定不同殺菌劑對病原菌和羊肚菌的抑制活性抑制效果弱的藥劑是50%咪鮮胺錳鹽可濕性粉劑。因此在五、國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)制修訂情況及與法律法規(guī)、強(qiáng)