农业信息化发展与应用
陶 铮 周 涛
（康迪特电脑技术公司系统研究所、宁夏农科院土肥所）
智能化农业信息处理技术是以农业专家系统和决策支持系统为代表的，属人工智能学科的一个分支，其应用已经遍及作物栽培管理（灌溉、施肥、栽培、病虫害的诊断与防治、作物育种、作物产量预测）、园艺设施管理、畜禽饲养管理，水产养殖管理、植物保护以及经济决策等各个方面。
一、农业信息化的发展
农业信息化的发展与计算机的发展密切相关。50年代初，美国的农业经济学家首先应用计算机处理线形规划问题。70年代微电子技术推动了农业智能化监控技术和农田信息智能化采集与处理技术的发展， 80年代开展了作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践。90年代美、英等国设立“农业信息化”研究中心。目前，农业信息化技术已经成为收集、储存、处理、传递、检查、评价和应用农业信息的重要工具。
我国1981年建立了第一个计算机应用研究机构，即中国农业科学院计算中心，并引进了FELIX
C-512系统，以此为标志，近2O年来大体上经历了起步、普及、提高的发展过程。80年代农业信息技术从起步阶段逐渐转向微型计算机的普及阶段。前5年主要是以科学计算、数学规划模型和统计方法应用为主，后5年迅速转向应用微型计算机。农业部第一次把计算机农业应用研究专题列入"七五"攻关内容，第一个《计算机农业应用》专业刊物于1986年创刊并公开发行。1987年农业部成立信息中心，推动了计算机技术在行政管理中的应用，各类专用程序软件包大量开发并应用于农业生产和管理。进入90年代，专家系统研究出现了高潮，管理信息系统（MIS）和决策支持系统（DSS）应用研究逐步深入，出现了一批科技成果。1996年以后，计算机在农业上的应用出现了第二次高潮。随着国际互联网的发展，数据库技术的提高，上网计算机数量迅速增加。
二、农业信息化系统的组成
农业信息化系统分六个部分，即知识库、推理库、数据库、人机接口、解释程序和知识获取程序。
1．知识库是农业信息化的核心，是将众多的知识内容（研究成果、相关著作、专家经验、田间试验资料和历史资料等）存放于计算机中，并可随时将新的知识增添进去。这些知识大概可以分为7类，包括约束条件、词汇定义、过程、主客体的关系、行为描述、判断规则和典型情况等内容。
2．数据库和数据库应用系统是计算机技术与农业相结合的信息化技术，它通过将众多的知识内容通过系统的编辑、分类等，使知识内容系统化，方便查询和使用。
3．解释程序是应用系统的基本成分，它通过计算机模拟实现知识体系、数据库和专家推理的应用。
4．推理库，也称为知识工程或专家系统，是农业信息化的重要部分，包括规则库和事实库，规则库是存放因果关系的若干条规则的集合。它的表示是产生式规则。事实库是存放客观存在的事实，它是由外部数据库通过计算机语言转换成系统所要求的事实。
5．人机接口具有人机对话功能，在运行过程中，系统要向用户提问，要求回答有关问题；用户也可以向系统询问，系统随即答复。通过远程直接存取大型数据库中的信息和共享主机系统的软件资料就形成了计算机网络。
6．知识获取程序是农业信息化的关键，包括实时处理、控制与数字图象处理经过数据采集，它通过数据转化装置将采集的模拟量转换为数字量，输入计算机实时处理，再通过数模转化装置把计算机输出结果转化为所需要的模拟量。目前，该项工作在温室自动控制、灌溉自动化等方面开展了研究，并取得了一定进展。
以上各个子系统既构成了一个完整的知识系统，又各自独立自成系统，这样为知识内容的扩充和修改提供了有利的条件，各个系统之间的联系是通过规则调用实现的，这样，规则既是系统的知识表示方法，又是子系统之间联结调用的桥梁。
三、农业信息化的特征和需求
1．农业信息化技术的特征
①专家知识的能发性：农业信息化技术不仅能够使用逻辑性知识，而且可以使用启发性知识。
②专家知识的透明性：农业信息化技术能够向用户解释它的推理过程，还能够回答用户一些有关它自身的问题。
③灵活性：农业信息化技术中知识体系，可以进行修改和补充，并不断的推进信息化知识体系的完善与优化。
2．农业信息化技术的发展需求
①诸多企业进入农业产业化经营，经营者希望以高投入获得高效益，同时也希望栽培管理技术智能化、合理化和科学化。如重视植物生长期不同阶段供肥强度的变化与植物营养需求地平衡，这就要求通过操作性较强的平衡施肥来调节和控制养分的施用。
②各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求，为“农业信息化”技术体系的形成准备了条件。加上80年代海湾战争后GPS技术的民用化，也推动了“农业信息化”技术体系的广泛实践。
③在农业发展新阶段，以田间信息实时快速采集先进传感技术，生物信息模式识别技术，空间信息处理与图形自动生成技术，计算机化的定量管理农艺技术与系统分析等得到广泛应用，都需要作物科学、农艺学、生物物理、数学方法、信息软硬件技术和技术经济学的支持，这为农业信息化创造了良好机遇。
④随着我国加入WTO，对于农产品的品质和质量将提出较高的要求，农业生产的规范化栽培将取代目前一家一户的生产管理模式。尤其是我区正在开展的中草药基地、枸杞基地、蔬菜基地等，对于规范化栽培提出了更高的要求，通过信息化则是实现生产科学管理的主要途径。
四、农业信息化的发展趋势
1．采取引进技术思想与部分装备技术和自主创新相结合，找准切入点，注重其支持技术产品的国产化及产业化开发，加强对国际有关发展信息和经验的研究，提出符合国情的发展战略。
2．“农业信息化”的技术是适应集约化、规模化程度高的作物生产系统可持续发展目标而提出的，在我国可先在规模化农场、部分大城市郊区和农业高新技术综合开发试验区进行研究与实践。可着重结合发展农村社会化服务方式创新中，开拓出新的服务领域。
3．在“农业信息化”试验研究实践过程中，注意组装一批基于信息和知识的单项适用先进技术支持当前的“科技兴农”。如用于农村规划、农田管理、节水灌溉、环境监测的实用技术；农田耕作、土肥管理、农药利用、污染控制等适用技术；精细测土配方施肥、病虫草害快速实用监测技术等。
4．今后我国农业专家系统的发展将与现代农业科技和信息技术的发展日益紧密结合，专家系统的基础支持技术更加牢固，比如全球卫星定位系统将会改善农业资源和作业的地域分散性，解决农业信息获取和传递方面的实际困难。
5．新型计算机工具软件的推出将使专家系统的开发更加容易，同时，计算机应用的普及将有利于人们主动地运用专家系统。计算机网络、尤其是因特网的发展将为专家知识的获取和更新提供新的途径，网络化的知识系统和农业专家远程诊断、咨询、决策支持等内容，将形成我国农业信息技术整体上和规模上跃进。
6．温室农业和各种人工生态环境的营造技术将使专家知识的应用和实施程序更加精确化、数字化，并与自动控制技术相结合，形成农业智能控制系统。
五、国家863“农业信息化”介绍
被誉为“电脑农业”的国家863智能化农业信息技术应用示范工程，是史无前例的规模最大的提高农业劳动者智能的科技活动。国家863计算机主题，下设智能应用专题和唯一的一个重点项目——智能化农业信息技术应用示范工程。通过实施该项目，使农民学习科技的记忆能力得到增强、推理计算能力得到辅助，在知识获取和信息转换上拥有了数字化应用平台，让农民身边总存在着一位永远不走的专家。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中，启动这一新技术的示范与实践研究，将推动我国农业生产知识化与信息化进程，也将开发出一系列新技术产品，为支持当前的“科技兴农”服务。在北京示范区，通过“北京农业智能网络”推广应用智能化农业信息技术，取得了显著的经济效益。目前已有8个区县、近50个乡镇实现联网运行，从1996～1998年，累计推广439万亩左右，获得总经济效益20380万元。