农业专家系统及其开发工具.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,农业教授系统及其开发工具,硕士课程,讲座,农业专家系统及其开发工具,第1页,Developing Tool for Expert Systems,Developing Platform for Expert Systems,Expert Systems in Agriculture,Agricultural Expert Systems,Intelligent Systems in Agriculture,农业专家系统及其开发工具,第2页,内容：,概况,概念,结构,技术,工具（平台）,步骤,实例,未来,农业专家系统及其开发工具,第3页,一、概况,1、二十一世纪最活跃学科：生物技术、信息技术,（数据库、多媒体、网络、人工智能、3S 等）,2、ES是人工智能（AI）一个主要分支,3、ES产生于70年代末，应用于医疗、探矿、化学结构,4、农业教授系统开始于80年代初，如雄风系列，,Comax/Gossym CottonPlus,农业专家系统及其开发工具,第4页,国际上有代表性农业教授系统,Some main expert systems in agriculture,系统名称,Type,研制者,Developer,时间,Time,应用领域,Field of application,PLANT,A.G.Boulanger,1978,Diagnosing diseases for soybean,CF,F.L.Xiong,et al.,1983,Crop fertilization,COMAX,H.Lemmon,1986,Cotton management,FOURRAGE,J.P.Patacq,1987,Optimization of forage production,CALEX,E.R.Plant,1989,Cotton and rice management and peach tree control,CUE,O.W.Morgan,et al.,1989,Winter wheat variety selection,DHLES,A.D.Whittaker,et al.,1989,Milk production diagnosis,MISTING,B.K.Jacobson,et al.,1989,Propagation in greenhouse,FinARS,W.G.Bogges,et al.,1989,Farm financial analysis,KA(XF),F.L.Xiong,et al.,1990,Developing tool for expert systems,CROPES,S.Mohan,et al.,1994,Crop selection based on environment,GRAPEX,S.Edress,et al.,1998,Grape production management,农业专家系统及其开发工具,第5页,二、,概念,1、教授级、智能型计算机程序系统,2、数据结构+算法=程序,知识+推理=教授系统,3、功效：咨询、诊疗、预测、分析、决议,农业专家系统及其开发工具,第6页,人机交互接口,知识获取模块,知识库,解释模块,数据库,推理机,三、结构,农业专家系统及其开发工具,第7页,四、技术（知识工程）,知识获取,知识表示,知识利用,农业专家系统及其开发工具,第8页,1、人工获取：知识工程师 领域教授,2、半自动获取：向导型、示例型、非编,码型工具软件,3、自动获取：有自学习功效，如机器学,习、机器发觉（活跃领域）,KDD(Knowledge Discovery in Database),（一）知识获取：“瓶颈”,农业专家系统及其开发工具,第9页,（二）知识表示：,规则、框架、逻辑、语义网络等,1、规则组=规则架+规则体,RULE n IF THEN.,RB,体规则 IF THEN,计算公式,农业专家系统及其开发工具,第10页,2、综合知识体=描述性框架+规则组,框架：,FRAME 1 架名,STATE 状态槽名（集）,IF THEN（条件侧面 PROCESS）,.,DEFAULT（默认侧面）,PROCESS 处理槽名,处理侧面 ADVICE,无处理侧面 （调用子框架或规则组）,农业专家系统及其开发工具,第11页,3、基于OOP综合知识体=知识体 对象块,ASK（提问集）,BEGIN（开始知识体）,控制对象块,KB（,知识体）,对象块,.,RG（规则组对象块）,KB（功效）,RULE n（规则组）,END,.,农业专家系统及其开发工具,第12页,（三）知识利用（推理策略）,1、正向推理：数据（事实）驱动,2、反向推理：目标驱动,3、混合推理,农业专家系统及其开发工具,第13页,4、不确定性（不准确性）推理,概率论(Bayes模型）,确定性理论（CF模型）,证据理论（D-S模型）,含糊理论（P模型、三I模型）,农业专家系统及其开发工具,第14页,合并算法3,更新算法2,更新算法1,特征展开三I含糊推理模型,农业专家系统及其开发工具,第15页,雄风4.1含糊EBNF定义,规则组:=规则架规则体,规则架:=,RULE,规则号,IF,前提项集,THEN,结论项集,规则号:=整数,前提项集:=前提项，前提特征系数项，前提项，前提特征系数项,结论项集:=结论项，结论特征系数项，结论项，结论特征系数项,前提项:=原因,结论项:=原因,原因:=汉字串|字母串,前提特征系数项:=实变量,结论特征系数项:=实变量,实变量:=字母字母|数字,规则体:=,RB,含糊体规则集|计算规则集含糊体规则集,含糊体规则集:=含糊规则；含糊规则；,含糊规则:=IF含糊前提集THEN 含糊结论集规则支持度,含糊传递函数；,含糊前提集:=含糊前提逻辑符含糊前提,含糊前提:=前提项=含糊值,逻辑符:=AND|OR|NOT,含糊结论集:=含糊结论；含糊结论；,含糊结论:=结论项=含糊值|汉字串,含糊值:=含糊语言|含糊数,规则支持度:=数值；,含糊传递函数:=更新算法1|更新算法2|合并算法3,计算规则集:=计算规则；计算规则；,计算规则:=原因=代数表示式,农业专家系统及其开发工具,第16页,5、其它推理方法,常识推理,定性推理,非单调推理,基于案例推理（CBR）,CBR（Case-Based Reasoning)是当前构建新型教授系统最有效伎俩。,农业专家系统及其开发工具,第17页,Y,N,Y,N,1.开 始,2.问题描述,（气象、病情）,3.目标案例,4.案例检索,5.初始案例集,6.案例,Fuzzy匹配,7.有没有相 似案例,？,16.匹配失败,18.调整值,17.提醒，停顿,8.候选案例,9.候选案例是否唯一？,10.案例修正,11.新案例,12.预测趋势曲,线及防治提议,13.案例存放,14.酥梨,黑星病,案例库,15.案例库维护,例 基于案例含糊推理砀山酥梨黑星病预报系统,农业专家系统及其开发工具,第18页,五、工具（开发平台）,1、雄风（XF）2.0、2.1,DOS下编译、运行,知识库编辑：,字处理软件（Word、WPS、写字板、记事本等）；保留为*.TXT文件,知识表示方法：规则组,农业专家系统及其开发工具,第19页,2、雄风（XF）3.0、3.1,DOS下编译、Windows下运行,知识库编辑：,字处理软件（Word、WPS、写字板、记事本等）；保留为*.TXT文件,知识表示方法：综合知识体,农业专家系统及其开发工具,第20页,3、雄风（XF）4.0、4.1,Windows下编辑、编译、运行,知识库编辑：自带编辑软件；,保留为*.TXT文件,知识表示方法：基于OOP综合知识体,农业专家系统及其开发工具,第21页,六、步骤,1）问题（任务）及其分解,推理网络图 定性、定量细化,农业专家系统及其开发工具,第22页,缺素原因,叶片单位缺素量,单株树,冠体积,土壤单位缺素量,干叶,容重,矫治办法,缺素量,土壤,容重,土壤营养临界,值,叶片营养,分析值,叶片营养,临界值,土壤营养,分析值,土壤,类型,1,4,缺素,发生,叶龄,枝梢症状,发生程度,枝梢,症状,叶形症状,发生程度,叶形,症状,叶色症状,出现程度,叶色,症状,3,2,例 砀山酥梨营养诊疗与矫治含糊教授系统推理网络图,农业专家系统及其开发工具,第23页,知识体（架）推理网络图,农业专家系统及其开发工具,第24页,规则对象块推理网络图,农业专家系统及其开发工具,第25页,2）知识库建造（雄风4.1）,ASK（提问集）,.,BEGIN（开始知识体）,控制对象块,KB（,知识体）,对象块,.,RG（规则组对象块）,KB（功效）,RULE n（规则组）,END,.,总体结构,农业专家系统及其开发工具,第26页,1）控制对象块：IF THEN（对象块 n）,对象块 n,2）描述性对象块：ADVICE“字串”,3）计算对象块：数据类型、计算符、逻辑符、函数等,4）信息对象块：输入、输出、提醒等,5）接口对象块,对象块类型,农业专家系统及其开发工具,第27页,接口对象块形式,1）多媒体文件,ADVICE“（动画=*.app）”,ADVICE“（声音=*.wav）”,ADVICE“（图象=*.bmp）”,2）可执行文件,RUN COMMAND“Path *.exe”,3）数据文件,OPEN/READ *.txt,DATABASE(SQL)*.dbf,农业专家系统及其开发工具,第28页,4）,规则组对象块,RUN RULE 规则组对象名.功效名,5）知识体,知识体名(),农业专家系统及其开发工具,第29页,3）知识库检验,语法检验,完备性检验,一致性检验,提醒修改,农业专家系统及其开发工具,第30页,4）测试运行（实际检验）,正确性,实用性,逐步完善,农业专家系统及其开发工具,第31页,七、实例,（雄风4.1工具中示例）,农业专家系统及其开发工具,第32页,八 农业教授系统未来,强化农业知识工程基础性研究,综合集成技术体系是农业教授系统发展方向,智能型教授系统开发工具是构建农业教授系统,必要伎俩,多层次、网络化是农业教授系统面向实际应用,必由之路,农业专家系统及其开发工具,第33页,谢谢！,农业专家系统及其开发工具,第34页,