基于XML技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建策略

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1、基于XML技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建策略 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向和主要途徑【1】。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，農(nóng)業(yè)智能專家決策系統(tǒng)是其重要的組成部分。技術(shù)人員可以通過(guò)農(nóng)業(yè)智能專家決策系統(tǒng)的實(shí)施，將獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，經(jīng)過(guò)綜合分析、智能推理，得出符合生產(chǎn)實(shí)際的專家級(jí)生產(chǎn)決策建議，用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可達(dá)到替代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)專家的作用。 　　自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外的農(nóng)業(yè)專家就開(kāi)始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中開(kāi)展了專家系統(tǒng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究，截至目前，專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究取得了很大的進(jìn)展。但農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)仍然存在許多問(wèn)題。其中專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)不足于適應(yīng)現(xiàn)有知識(shí)推理技術(shù)的發(fā)展

2、就是一個(gè)突出的問(wèn)題。目前隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，知識(shí)推理技術(shù)也在不斷更新和發(fā)展，推理分析層次和技術(shù)呈現(xiàn)多樣化和非線性化的特點(diǎn)，這些可以進(jìn)一步提高專家系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和針對(duì)性。但是由于目前農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)嚴(yán)重滯后，無(wú)法適應(yīng)知識(shí)推理技術(shù)的發(fā)展，大大影響了智能推理的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究一個(gè)主要方向就是在知識(shí)庫(kù)架構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化方面，以便于適應(yīng)目前人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展。 　　1 知識(shí)及知識(shí)表示方法 　　1.1 知識(shí)。知識(shí)是專家建議決策的重要基礎(chǔ)。專家系統(tǒng)中知識(shí)的要素有事實(shí)、規(guī)則、概念等，需要描述這些要素，從而反映知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系，這樣就可以按一定的規(guī)則來(lái)

3、推理得出相應(yīng)的結(jié)論，這個(gè)描述工具就是知識(shí)表示，因此專家系統(tǒng)的核心在知識(shí)表示。所謂知識(shí)表示就是通過(guò)各種信息符號(hào)以約定的方式將日常生活經(jīng)驗(yàn)知識(shí)轉(zhuǎn)化成計(jì)算設(shè)備可以識(shí)別、利用和進(jìn)行加工的形式。人工智能技術(shù)中研究知識(shí)的學(xué)科分支是知識(shí)工程，隨著近年知識(shí)工程研究和專家系統(tǒng)研究的深入，知識(shí)表示研究已經(jīng)成為人工智能的關(guān)鍵技術(shù)之一和研究的熱點(diǎn)之一。在知識(shí)工程研究中，知識(shí)表示和管理以及如何能被智能系統(tǒng)充分地利用是重要的研究課題之一。 　　根據(jù)知識(shí)在智能系統(tǒng)中的作用，可將知識(shí)分為以下幾種形式：事實(shí)、規(guī)則、控制和元知識(shí)；其中事實(shí)類型的知識(shí)主要代表了反映有關(guān)問(wèn)題環(huán)境的一些事實(shí)，它屬于底層知識(shí)。例如研究對(duì)象事物的屬性、類

4、別，以及對(duì)象事物間的關(guān)系等均屬于事實(shí)類型知識(shí)。規(guī)則主要代表是受控對(duì)象有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)以及推理性知識(shí)等，一般使用"IF…Then…";的形式來(lái)表達(dá)?？刂剖侵R(shí)推理的核心，指能反映問(wèn)題求解中控制策略的知識(shí)。元知識(shí)指的是有關(guān)知識(shí)的知識(shí)，一般指制定規(guī)則、解釋規(guī)則、校驗(yàn)規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)等。 　　1.2 知識(shí)表示方法。在知識(shí)工程中，常用的知識(shí)表示方法主要有：框架、Petri網(wǎng)、過(guò)程、產(chǎn)生式、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、面向?qū)ο?、謂詞邏輯等。其中框架、產(chǎn)生式、面向?qū)ο笫亲畛Ｓ玫娜N知識(shí)表示方法。這三種知識(shí)表示方法并不是完美的，各自有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。產(chǎn)生式表示法特點(diǎn)分析如表1所示： 　　框架表示法特點(diǎn)

5、分析如表2所示： 　　從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，二種表示方法的綜合體能夠避免一些缺點(diǎn)，但是目前的知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)無(wú)法有效融合上面的表示。 　　2 基于XML技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì) 　　2.1 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)范例。在上述三種知識(shí)表示方法中，產(chǎn)生式表示法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，因此在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)中，絕大多數(shù)都是將知識(shí)規(guī)則以產(chǎn)生式的形式存儲(chǔ)在文本文件中，以產(chǎn)量相關(guān)知識(shí)規(guī)則為例，在文本文件中以如下形式保存： 　　IF 同等地力其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量>19500斤 THEN 其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量所在產(chǎn)量水平為超高產(chǎn)水平 　　IF 15000斤<同等地力其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量<=19500斤 THEN 其他農(nóng)戶

6、三年平均產(chǎn)量所在產(chǎn)量水平為高產(chǎn)水平 　　IF 10500斤<=同等地力其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量<=15000斤 THEN 其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量所在產(chǎn)量水平為中產(chǎn)水平 　　IF 同等地力其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量<=10500斤 THEN 其他農(nóng)戶三年平均產(chǎn)量所在產(chǎn)量水平為低產(chǎn)水平 　　產(chǎn)生式表示法在表示簡(jiǎn)單知識(shí)規(guī)則時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但是其在表示復(fù)雜關(guān)系知識(shí)則有嚴(yán)重缺陷。因?yàn)樵谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不同對(duì)象之間，具有一定繼承性、關(guān)聯(lián)性和層次性，產(chǎn)生式表示法無(wú)法展現(xiàn)這些特性。因此如果針對(duì)產(chǎn)生式表示法、框架和面向?qū)ο笮问竭M(jìn)行整合，構(gòu)建具有繼承、面向?qū)ο蟮忍匦缘闹R(shí)庫(kù)架構(gòu)，這樣可充分展現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)，表示復(fù)雜的知識(shí)結(jié)構(gòu)

7、，提高農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)處理水平。 　　對(duì)上述三種表示方法進(jìn)行整合，需要一個(gè)實(shí)現(xiàn)的工具，這個(gè)工具能夠清晰表示出繼承、關(guān)聯(lián)和層次性，同時(shí)也易于處理，從這一方面來(lái)說(shuō)，XML技術(shù)是最理想的實(shí)現(xiàn)工具。本文就是利用XML技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)架構(gòu)，從而達(dá)到了將上述三種表示整合的目標(biāo)。這種架構(gòu)具備了三種表示方法優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免三種表示方法各自缺點(diǎn)，可以充分體現(xiàn)推理分析層次和技術(shù)呈現(xiàn)多樣化和非線性化的特點(diǎn)。 　　2.2 基于XML技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)架構(gòu)及推理模塊設(shè)計(jì)。在專家系統(tǒng)中，推理過(guò)程就是人機(jī)交互的過(guò)程，使用者將所掌握的信息，通過(guò)交互平臺(tái)反饋給推理機(jī)，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理機(jī)利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策模型

8、、知識(shí)庫(kù)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，在專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用推理算法來(lái)進(jìn)行知識(shí)推理，找到用戶所需結(jié)果，并形成專家建議，反饋給用戶。 　　農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理模塊結(jié)構(gòu)由四部分組成：人機(jī)交互界面、知識(shí)庫(kù)、知識(shí)處理模塊和推理機(jī)模塊。其中人機(jī)交互界面的主要功能是把用戶所輸入的信息或外來(lái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的內(nèi)部表示形式，并交給農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理機(jī)處理，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理機(jī)輸出的推理結(jié)果也可以由人機(jī)交互界面轉(zhuǎn)換成用戶易于理解的結(jié)果展示方式。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)管理模塊是指對(duì)系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行管理、設(shè)置和控制的功能模塊，它的主要作用是輔助推理機(jī)完成對(duì)知識(shí)庫(kù)的各種操作，并向咨詢用戶提供知識(shí)檢索和查詢手段，其中XML處理技術(shù)就在

9、這一模塊實(shí)現(xiàn)；其功能包括知識(shí)更新、知識(shí)獲取、知識(shí)校驗(yàn)、知識(shí)求精、知識(shí)查詢等。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理模塊主要包括推理機(jī)和解釋機(jī)制，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)推理機(jī)主要是依據(jù)推理模型和算法，解析知識(shí)，得出結(jié)論；解釋機(jī)制主要是負(fù)責(zé)引導(dǎo)用戶輸入掌握信息和將結(jié)論以用戶接受的方式解釋。 　3 結(jié)論 　　本文以XML技術(shù)針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)進(jìn)行了表示，整合了框架、產(chǎn)生式規(guī)則、面向?qū)ο笫侨N常用的知識(shí)表示方法，集中了三者的優(yōu)點(diǎn)，避免了其不足之處。并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)。這種新的知識(shí)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以充分體現(xiàn)出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)的繼承、關(guān)聯(lián)和層次的特點(diǎn)，可以充分表示出知識(shí)的復(fù)雜關(guān)系。同時(shí)由于XML技術(shù)解析、處理目前有很多程序

10、設(shè)計(jì)語(yǔ)言都可以實(shí)現(xiàn)，因此利用XML技術(shù)來(lái)構(gòu)建農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)比目前文本形式的知識(shí)庫(kù)更易于體現(xiàn)推理分析層次和技術(shù)呈現(xiàn)多樣化和非線性化的特點(diǎn)，適應(yīng)目前人工智能技術(shù)的新發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，有利于農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的應(yīng)用普及。本文的研究在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研究具有一定創(chuàng)新性，也可以將其推廣到農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)模型庫(kù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)中，具有一定應(yīng)用價(jià)值。 　　參考文獻(xiàn)： 　　【1】于合龍，陳桂芬，畢春光.玉米精準(zhǔn)施肥數(shù)據(jù)庫(kù)建模研究.玉米科學(xué)，2008，16（4）：184-188. 　　【2】趙月玲，陳桂芬，王越，陳航.吉林省玉米推薦施肥專家系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).玉米科學(xué)，2006，14（3）：170-17

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