农作物病虫害诊断专家系统
农业专家系统是农业信息技术中的一项重要技术、它是运用人工
智能的专家系统技术，结合农业特点发展起来的一门高新技术。目前
国际上的农业专家系统，广泛应用于作物生产管理、灌溉、施肥、品
种选择、病虫害控制、温室昔理、家禽饲料配方、水上保持、食品加
工、财务分析等许多方面。
1、专家系统体系结构
专家系统由知识库、知识的获取、推理机、综合数据库、解释程
序、人机接口六个部分组成。
1.1知识库
知识库用以存放领域专家提供的专门知识、这此专门知识包括与
领域相关的书木知识、常识性知识以及专家凭经验得到的试探性知
识、专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思
维方式进行的、知识库中拥有知识的数量和质量成为一个专家系统中
系统性能和问题求解能力的关键因素。因此，知识库的建立是建造专
家系统的中心任务。
1.2知识获取
知识获取部分负责对知识库进行昔理和维护，包括知识的输入、
修改、删除和查询等昔理功能及知识的一致性、冗余性和完整性检查
等维护功能。这些功能为领域专家提供了很大方便，使得他们不必知
道知识库中的知识表示形式即可建立知识库并对其进行修改和扩充，
大大提高了系统的可扩充性。
1.3推理机
推理机是专家系统的思维机构，是构成专家系统的核心部分，因
为推理是专家系统解决问题的基木技术。它能够根据当前已知的事实
利用知识库中的知识按一定的推理方法和控制策略进行推理求得问
题的解答或证明某个假设的正确性；在一定的控制策略下针对综合数
据库中的当前信息，识别和选取知识库中对当前问题求解有用的知识
进行推理。
1.4综合数据库
主要存放与专家系统推理相关的数据，包括用户输入的信息、推
理过程产生的新信息以及推理所得到的结了等。
1.5解释程序
解释机由一组程序组成，跟踪并记录推理过程，当用户提出“为
引一么?”“结论是如何得出的?”等询问需要解释时，它将根据问题
的要求分别做出相应的处理，最后把解答用约定的形式通过用户界面
输出给用户，便于用户理解系统的问题求解，增加用户对求解结果的
信任程度、在知识库的完善过程中便于专家或知识工程师发现和定位
知识库中的错误，便于领域的专业人员或初学者能够从问题的求解过
程中得到直观学习。
1.6人机接口
人机接口是专家系统与用户的接口，用于完成输入输出工作。领
域专家或知识工程师通过它输入知识、更新、完善知识库；一般用户
通过它查询欲求解的问题以及向用户索取更多的事实。它可以将专家
或用户的输入信息翻译为系统可接受的内部形式，把系统向专家或用
户输出的信息转换成人类易于理解的外部形式。
2、农作物病虫害诊断专家系统设计
2.1知识获取
知识的获取分为两大类:一是应用领域的基木原理和常识；二是
领域专家求解问题的经验知识。前者构成专门知识的主部，可以精确
地定义和使用。这类知识尽昔是求解问题的基础，但并不与求解的问
题紧密结合，加之知识量大和推理步小，不能高效地支持问题求解。
后者则是领域专家根据多年的工作经验，对如何使用前者解决问题所
作的高度集中、抽象和浓缩的描述。正是这类知识，使领域专家能高
效高质地解决困难和复杂的问题。
2.2知识表示
知识表示的目的在于通过知识的有效表示，使专家系统能够利用
这此知识进行推理和做出决策、在人工智能领域中已经开发了多种知
识表示方法，其中产生式系统是最常用的一种知识表示方法。采用产
生式规则表示法对知识进行表示，将收集整理的知识以产生式的形式
存放在规则库中。
2.3推理机的设计
木系统推理采用反向推理、它是以某个假设结论作为出发点的推
理，又称为目标驱动推理。以小麦蚜虫病诊断为例，先假设是小麦蚜
虫病，然后在知识库中查找其结论部分为小麦蚜虫病的规则，验证该
规则的前提是否存在，若该前提能与事实库中的已知现象事实相匹
配，或是通过与用户的对话得到满足，则假设成立。否则把规则的前
提作为一个新的子目标，重复上述推理过程，直到所有子目标被证明
存在为止，若子目标不能被验证，则假设病虫害不存在，推理失败，
需重新提出假设病虫害。
3、农作物病虫害诊断专家系统性能分析
首先用户先选择自己需要查询的农作物，这时候专家系统会提示
用户选择病虫害的具体部位，如小麦病虫害的具体部位可以分为叶、
茎、根、穗几个部位，用户可以根据实际情况来选择病虫害受害部位
和病虫害症状，通过这样一步步的推理，系统可以判断出农作物病虫
害类型。

金顺健