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专家系统在作物病虫害防治中的应用
农机一班
引言
农业是一个多方面的综合体,影响因素多,时空差异大,易受气象、病虫害的侵袭,生产稳定性差。而我国是农业大国，害虫管理是整个农业技术管理的重要组成部分。为挽回大量粮食损失，更智能、准确得到作物害虫信息，专家系统在其中扮演重要角色。专家系统可以处理不确定的知识，进行启发式推理，系统的知识库和推理机是分开的，维修知识库灵活方便，而且系统推理过程是透明的，用户易于接受系统给出的结论和建议。将专家系统运用到作物病虫害的预测与防治中，可以弥补以上的不足，大大提高工作效率和质量。因此，专家系统在农作物病虫害上的研究与应用近年受到世界各国的高度重视，且取得了很大的进展。专家系统概念
专家系统是一个智能计算机程序系统,能够利用人工智能技术和计算机技术处理大量来自某研究领域专家的知识和经验，根据提供的各种条件，通过模拟人类解决问题的方法，进行判断和推理，达到与专家同等的解决问题的能力,它能解释决策的过程和步骤，并有自主学习的功能，能自动增长所需的知识。简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统在林果病虫害防治中的应用
2.1专家系统在林果病虫害防治中的诊断的应用。1995年西北农业大学的苹果病虫害诊治专家系统是我国研发较早的病虫害诊断专家系统,该系统能够对苹果园实际发生的病虫害进行诊断,为及时防治病虫提供依据。2005年广西农科院园艺研究所的实用型荔枝虫害诊断专家系统经生产示范应用,能较好地诊断荔枝虫害,且操作简单, 实用性很强。2006年南京大学的梨树病害诊断咨询专家系统，涉及了梨的近100余种病害, 有病害诊断、咨询和提供防治建议等功能, 具有很好的直观性、实用性、易操作性等特点。2006年河北农业大学的枣病虫害诊断咨询专家系统可以对枣树病虫害进行诊断。此外, 近些年还有龙眼专家系统中病虫害咨询子系统、柑橘病毒病专家系统、核桃病虫害诊断专家系统等。这些专家系统基本上都能准确地诊断果园病虫害, 从而进行有效的防治。
2.2专家系统在林果病虫害防治中预测的应用。目前,果树病虫害测报专家系统很少,仅见2000年莱阳农学院的苹果园病虫害测报计算机信息系统和2004年安徽农业大学的砀山酥梨黑星病预测专家系统，这类专家系统可利用果园主要病虫害发生危害的生物气候指标和各地的气候资料, 或利用模糊聚类技术与基于案例的推理技术,很方便地预测果园各种主要病虫害在各地的发生时期。
2.3专家系统在林果病虫害防治中的应用。1998年西北农业大学的苹果病虫害防治专家系统可诊断苹果园病虫害,并可查询其名称、发生规律、危害情况及防
治方法,还可以查询使用药剂的理化性质、作用原理、常用剂型、防治范围及注意事项等。2003年浙江大学的安全合理使用农药防治果树害虫的专家系统立足于安全合理使用农药的理论基础,对农药的安全性作出综合评价,提供防治决策支持, 信息查询等多种功能。王庆雷、沈佐锐、刘春琴、高灵旺、李志红、王茹芳等利用系统工程和软件工程的理论和方法，应用先进的软件制作工具，制作出一套果树病虫害测报与防治技术的专家系统软件。该专家系统由三套软件组成，即林果病虫害防治技术专家咨询系统、昆虫图像处理及计算机视觉系统、果树害虫辅助鉴定多媒体专家系统。本套系统软件具有果树害虫的自动识别，害虫的辅助鉴定等害虫鉴定功能，同时其具有浏览、查询、知识学习、病虫害的预防、防治策略、资料输入、资料输出等果树病虫害测报与防治功能。专家系统软件在北方果树主要产区河北省的沧州、石家庄、廊坊、唐山与山东的无棣、庆云、高密、鄄城和山西的太原以及北京、天津等地的林果主产区进行推广应用，对当地的林果生产起到了积极的促进作用。
3专家系统在各种农作物病虫害防治中的应用
3.1专家系统在榨菜病虫害防治中的应用。田现中、邓洁、叶川、孙钟雷利用Internet下的人工智能技术，将重庆涪陵榨菜的病虫害诊断和防治经验集成，建立了基于Web 的榨菜病虫害防治专家系统。该系统包括榨菜概述、病虫害概述、诊断与防治、专家在线等模块，采用ASP 网络语言、Aces 数据库技术和Html 可视化程序语言设计了推理机，构建了知识库，开发了信息操作窗口。该系统在榨菜生产中的应用，为农户和科技人员提供了一个获取和交流榨菜病虫害信息的平台，为菜农进行榨菜病虫害诊断与防治提供了科学的指导，在榨菜种植产量和质量的提高方面，以及帮助农民增产增收方面具有较高的现实意义。
3.2专家系统在小麦病虫害防治中的应用。赵春江、诸德辉、李鸿祥、杨宝祝、康书江、郭晓维建立小麦栽培管理计算机专家系统(ESWCM)。该系统是利用计算机人工智能技术, 把40 多年来小麦栽培科学取得的研究成果和专家的知识经验做系统集成而建立的综合性、智能化的计算机决策系统。ESWCM 把模型技术和专家系统技术有机结合起来,是一个基于模型的专家系统。根据1994、1995两年的实际应用和示范验证结果,由ESWCM 控制的80个试点地块在原有基础上产量增加10%～15%,成本降低5%～7%,效益增加15%～20%。目前,ESWCM 通过建立的覆盖北京地区8个主要产麦区县,4个国营农场的市、县、乡三级计算机网络大面积推广应用累计20多万hm2。
3.3专家系统在玉米病虫害防治中的应用。刘大有、唐海鹰、陈建中、庄铁成、陈桂芬利用知识工程的方法和技术, 结合不确定性推理、多媒体、友好界面和协作冲突消解技术, 充分考虑引起玉米病虫害发生的多种因素及因素中信息的不确定性, 实现了一个面向农民用户的玉米病虫害防治专家系统, 该系统作为国家“八六三”高技术项目“绥化市多媒体玉米生产专家系统”和“吉林省中部地区玉米生产智能化信息技术应用示范工程”的一部分, 在示范区黑龙江省绥化市、吉林省榆树市和农安县的应用中取得了良好的效果.3.4专家系统在棉花病虫害防治中的应用。李东晖,戴小鹏,黄璜,廖晓兰,欧阳
中万以专家系统基本原理为基础,将棉花病虫害防治的理论和实用技术和计算机技术进行了有效的结合,利用系统开发平台PAID（农业专家系统开发）构建的针对于棉花的病虫害防治的专家系统。为实现棉花病虫害诊治智能化奠定了坚实的基础。
3.5专家系统在油菜病虫害防治中的应用。1996～1999 年廖桂平率先开发了适合于PC机的油菜优质高产高效栽培管理专家系统, 2002 年又研制了网络版的基于Web的油菜专家系统。在基于Web 的油菜专家系统中, 采用“浏览器/Web 服务器/据库系统”三层网络模型, 以后台数据库管理为核心, 在Web 服务器挂接构件, 通过前台浏览器管理和运行专家系统。同时采用软件构建技术, 遵循COM/DCOM/COM+技术规范,可面向对象进行定制组件,且容易与其他关键技术集成。该系统在油菜病虫害知识库中涵盖了油菜各种虫害的症状、病原菌、发病条件、为害特点、传播途径及农业防治、生物防治、化学防治等内容。通过适宜的推理方法,一步一步地将病虫害鉴别出来,然后采用适当的防治方法。
3.6专家系统在水稻病虫害防治中的应用。彭莹琼,王映龙,唐建军,李志平B/S模式的水稻病虫害诊断专家系统,采用ASP.NET编程技术,且融合专家系统、网络信息系统、多媒体技术等理论,系统主要包括水稻病虫害诊断模块、病虫害防治专业知识模块和专家与用户交流BBS平台等模块,用户通过互联网即可使用该系统,具有使用方便、通用性强等特点。
3.7专家系统在大豆病虫害防治中的应用。高天琦、金宝石基于WEB的大豆病虫害专家系统，采用ASP编程技术，且融合专家系统、网络信息系统、多媒体技术等理论，系统主要包括大豆病虫害诊断模块、病虫害防治专业知识模块和专家与用户交流BBS 平台等模块，用户通过互联网即可使用该系统，具有使用方便、通用性强等特点。
3.8专家系统在蔬菜病虫害防治中的应用。刘鹤、李东明、陈桂芬将CBR技术引入到蔬菜病虫害诊断中, 解决蔬菜病虫害诊断专家系统在知识获取上存在的瓶颈问题。针对农业专家在对病虫害诊断时的思维过程和CBR基本原理的一致性,构建了CBR的蔬菜病虫害诊治专家系统，为蔬菜病虫害诊断问题开辟了一条新的途径,将其应用到蔬菜病虫害的防治工作中,不能使广大菜农独立完成病虫害的防治工作,而且,由于CBR具有能够对未知案例进行推理得出新结论的功能,也能够辅助农业专家对复杂问题进行诊断和防治。对生产实践具有重要意义。
4前景展望
在信息技术日益发展的今天，最大程度地将病虫害防治决策与先进科学技术结合起来，改造我国传统农业向高度综合的现代农业发展，专家系统是一个十分有用的工具。家系统具有知识水平高、信息量大、实用性强、系统、可靠、迅速、简便等诸多优点，该系统的应用提高了林果病虫害的测报与防治水平，带来较好的经济、生态、社会效益.可以预见，用以农业专家系统为重要手段的智能化农业信息技术指导农户对农作物的病虫害的预测与防治,推广先进的农业技术，是未来社会农业生产领域的必然趋势。
参考文献
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