農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具

農(nóng)業(yè)教授系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具

碩士課程講座農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第1頁(yè)DevelopingToolforExpertSystemsDevelopingPlatformforExpertSystemsExpertSystemsinAgricultureAgriculturalExpertSystemsIntelligentSystemsinAgriculture農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第2頁(yè)內(nèi)容：概況概念結(jié)構(gòu)技術(shù)工具（平臺(tái)）步驟實(shí)例未來(lái)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第3頁(yè)一、概況1、二十一世紀(jì)最活躍學(xué)科：生物技術(shù)、信息技術(shù)（數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、3S等）2、ES是人工智能（AI）一個(gè)主要分支3、ES產(chǎn)生于70年代末，應(yīng)用于醫(yī)療、探礦、化學(xué)結(jié)構(gòu)4、農(nóng)業(yè)教授系統(tǒng)開(kāi)始于80年代初，如雄風(fēng)系列，Comax/Gossym—CottonPlus農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第4頁(yè)國(guó)際上有代表性農(nóng)業(yè)教授系統(tǒng)Somemainexpertsystemsinagriculture系統(tǒng)名稱(chēng)Type研制者Developer時(shí)間Time應(yīng)用領(lǐng)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農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第5頁(yè)二、概念1、教授級(jí)、智能型計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序知識(shí)+推理=教授系統(tǒng)3、功效：咨詢(xún)、診療、預(yù)測(cè)、分析、決議農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第6頁(yè)人機(jī)交互接口知識(shí)獲取模塊知識(shí)庫(kù)解釋模塊數(shù)據(jù)庫(kù)推理機(jī)三、結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第7頁(yè)四、技術(shù)（知識(shí)工程）知識(shí)獲取知識(shí)表示知識(shí)利用農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第8頁(yè)1、人工獲?。褐R(shí)工程師→領(lǐng)域教授2、半自動(dòng)獲?。合?qū)?、示例型、非編碼型工具軟件3、自動(dòng)獲?。河凶詫W(xué)習(xí)功效，如機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器發(fā)覺(jué)（活躍領(lǐng)域）KDD(KnowledgeDiscoveryinDatabase)（一）知識(shí)獲取：“瓶頸”農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第9頁(yè)（二）知識(shí)表示：規(guī)則、框架、邏輯、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)等1、規(guī)則組=規(guī)則架+規(guī)則體RULEnIF……THEN…...RB{體規(guī)則IF……THEN……計(jì)算公式}農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第10頁(yè)2、綜合知識(shí)體=描述性框架+規(guī)則組框架：FRAME1架名STATE狀態(tài)槽名（集）IF……THEN……（條件側(cè)面PROCESS）…….DEFAULT（默認(rèn)側(cè)面）PROCESS處理槽名處理側(cè)面ADVICE無(wú)處理側(cè)面（調(diào)用子框架或規(guī)則組）農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第11頁(yè)3、基于OOP綜合知識(shí)體=知識(shí)體·對(duì)象塊ASK（提問(wèn)集）BEGIN（開(kāi)始知識(shí)體）{控制對(duì)象塊}KB（知識(shí)體）{對(duì)象塊}……..RG（規(guī)則組對(duì)象塊）KB（功效）{RULEn}（規(guī)則組）END……..農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第12頁(yè)（三）知識(shí)利用（推理策略）1、正向推理：數(shù)據(jù)（事實(shí)）驅(qū)動(dòng)2、反向推理：目標(biāo)驅(qū)動(dòng)3、混合推理農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第13頁(yè)4、不確定性（不準(zhǔn)確性）推理概率論(Bayes模型）確定性理論（CF模型）證據(jù)理論（D-S模型）含糊理論（P模型、三I模型）農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第14頁(yè)合并算法3更新算法2更新算法1特征展開(kāi)三I含糊推理模型農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第15頁(yè)雄風(fēng)4.1含糊EBNF定義

〈規(guī)則組〉::=〈規(guī)則架〉〈規(guī)則體〉〈規(guī)則架〉::=RULE〈規(guī)則號(hào)〉IF〈前提項(xiàng)集〉THEN〈結(jié)論項(xiàng)集〉〈規(guī)則號(hào)〉::=〈整數(shù)〉〈前提項(xiàng)集〉::=〈前提項(xiàng)〉，〈前提特征系數(shù)項(xiàng)〉{，〈前提項(xiàng)〉，〈前提特征系數(shù)項(xiàng)〉}〈結(jié)論項(xiàng)集〉::=〈結(jié)論項(xiàng)〉，〈結(jié)論特征系數(shù)項(xiàng)〉{，〈結(jié)論項(xiàng)〉，〈結(jié)論特征系數(shù)項(xiàng)〉}〈前提項(xiàng)〉::=〈原因〉〈結(jié)論項(xiàng)〉::=〈原因〉〈原因〉::=〈漢字串〉|〈字母串〉〈前提特征系數(shù)項(xiàng)〉::=〈實(shí)變量〉〈結(jié)論特征系數(shù)項(xiàng)〉::=〈實(shí)變量〉〈實(shí)變量〉::=〈字母〉{〈字母〉|〈數(shù)字〉}〈規(guī)則體〉::=RB'{'〈含糊體規(guī)則集〉|〈計(jì)算規(guī)則集〉〈含糊體規(guī)則集〉'}'〈含糊體規(guī)則集〉::=〈含糊規(guī)則〉{；〈含糊規(guī)則〉}；〈含糊規(guī)則〉::=IF〈含糊前提集〉THEN'{'〈含糊結(jié)論集〉〈規(guī)則支持度〉〈含糊傳遞函數(shù)〉；'}'〈含糊前提集〉::=〈含糊前提〉{〈邏輯符〉〈含糊前提〉}〈含糊前提〉::=〈前提項(xiàng)〉=〈含糊值〉〈邏輯符〉::=AND|OR|NOT〈含糊結(jié)論集〉::=〈含糊結(jié)論〉{；〈含糊結(jié)論〉}；〈含糊結(jié)論〉::=〈結(jié)論項(xiàng)〉=〈含糊值〉|〈漢字串〉〈含糊值〉::=含糊語(yǔ)言|含糊數(shù)〈規(guī)則支持度〉::=數(shù)值；〈含糊傳遞函數(shù)〉::=更新算法1|更新算法2|合并算法3〈計(jì)算規(guī)則集〉::=〈計(jì)算規(guī)則〉{；〈計(jì)算規(guī)則〉}；〈計(jì)算規(guī)則〉::=〈原因〉=代數(shù)表示式農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第16頁(yè)5、其它推理方法常識(shí)推理定性推理非單調(diào)推理基于案例推理（CBR）CBR（Case-BasedReasoning)是當(dāng)前構(gòu)建新型教授系統(tǒng)最有效伎倆。農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第17頁(yè)YNYN1.開(kāi)始2.問(wèn)題描述（氣象、病情）3.目標(biāo)案例4.案例檢索5.初始案例集6.案例Fuzzy匹配7.有沒(méi)有相似案例？16.匹配失敗18.調(diào)整ε值17.提醒，停頓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(yù)測(cè)趨勢(shì)曲線及防治提議13.案例存放14.酥梨黑星病案例庫(kù)15.案例庫(kù)維護(hù)例基于案例含糊推理碭山酥梨黑星病預(yù)報(bào)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第18頁(yè)五、工具（開(kāi)發(fā)平臺(tái)）1、雄風(fēng)（XF）2.0、2.1DOS下編譯、運(yùn)行知識(shí)庫(kù)編輯：字處理軟件（Word、WPS、寫(xiě)字板、記事本等）；保留為*.TXT文件知識(shí)表示方法：規(guī)則組農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第19頁(yè)2、雄風(fēng)（XF）3.0、3.1DOS下編譯、Windows下運(yùn)行知識(shí)庫(kù)編輯：字處理軟件（Word、WPS、寫(xiě)字板、記事本等）；保留為*.TXT文件知識(shí)表示方法：綜合知識(shí)體農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第20頁(yè)3、雄風(fēng)（XF）4.0、4.1Windows下編輯、編譯、運(yùn)行知識(shí)庫(kù)編輯：自帶編輯軟件；保留為*.TXT文件知識(shí)表示方法：基于OOP綜合知識(shí)體農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第21頁(yè)六、步驟1）問(wèn)題（任務(wù)）及其分解推理網(wǎng)絡(luò)圖→定性、定量細(xì)化農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第22頁(yè)缺素原因葉片單位缺素量單株樹(shù)冠體積土壤單位缺素量干葉容重矯治辦法缺素量土壤容重土壤營(yíng)養(yǎng)臨界值葉片營(yíng)養(yǎng)分析值葉片營(yíng)養(yǎng)臨界值土壤營(yíng)養(yǎng)分析值土壤類(lèi)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(xiàn)程度葉色癥狀α3α2例碭山酥梨營(yíng)養(yǎng)診療與矯治含糊教授系統(tǒng)推理網(wǎng)絡(luò)圖農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第23頁(yè)知識(shí)體（架）推理網(wǎng)絡(luò)圖農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第24頁(yè)規(guī)則對(duì)象塊推理網(wǎng)絡(luò)圖農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第25頁(yè)2）知識(shí)庫(kù)建造（雄風(fēng)4.1）ASK（提問(wèn)集）…...BEGIN（開(kāi)始知識(shí)體）{控制對(duì)象塊}KB（知識(shí)體）{對(duì)象塊}……..RG（規(guī)則組對(duì)象塊）KB（功效）{RULEn}（規(guī)則組）END……..總體結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第26頁(yè)1）控制對(duì)象塊：IF…THEN…（對(duì)象塊n）對(duì)象塊n2）描述性對(duì)象塊：ADVICE“字串”3）計(jì)算對(duì)象塊：數(shù)據(jù)類(lèi)型、計(jì)算符、邏輯符、函數(shù)等4）信息對(duì)象塊：輸入、輸出、提醒等5）接口對(duì)象塊對(duì)象塊類(lèi)型農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第27頁(yè)接口對(duì)象塊形式1）多媒體文件ADVICE“（動(dòng)畫(huà)=*.app）”ADVICE“（聲音=*.wav）”ADVICE“（圖象=*.bmp）”2）可執(zhí)行文件RUNCOMMAND“Path\*.exe”3）數(shù)據(jù)文件OPEN/READ*.txtDATABASE(SQL)*.dbf農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第28頁(yè)4）規(guī)則組對(duì)象塊RUNRULE規(guī)則組對(duì)象名.功效名5）知識(shí)體知識(shí)體名()農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第29頁(yè)3）知識(shí)庫(kù)檢驗(yàn)語(yǔ)法檢驗(yàn)完備性檢驗(yàn)一致性檢驗(yàn)→提醒修改農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)工具第30頁(yè)4）測(cè)試運(yùn)行