农业智能知识服务研究现状及展望

大数据、物联网和人工智能等现代信息技术在农业中的广泛应用，推动了农业农村现代化和智慧农业的发展，带动了农业经营主体对科技与知识的旺盛需求，农业知识服务成为农业转型升级和高质量发展的重要引擎。为解决现有农业知识分散无序、更新不及时、面向经营主体的知识服务不平衡、供需脱节等问题，本文总结分析了国内外农业知识服务的研究与实践现状，提出了一套基于农业全产业链、按照农业数据的全生命周期、面向农业经营主体的农业智能知识服务体系框架，设计了基于智能物联网（Artificial Intelligence & Internet of Things，AIoT）的农情感知与大数据汇聚治理、基于知识图谱的农业知识组织与计算挖掘，以及基于多场景的农业智能知识服务三个层次。文中归纳了包括空天地AIoT全维度农情感知、多源异构农业大数据汇聚治理、知识建模、知识抽取、知识融合、知识推理、跨媒体检索、智能问答、个性化推荐技术、决策支持等农业智能知识服务涉及的关键技术，并举例了其研究应用。最后从农业数据获取、模型构建、知识组织、智能知识服务技术和应用推广等方面探讨了未来农业智能知识服务的发展趋势及对策建议。总结发现，农业智能知识服务是破解当前农业知识服务供需矛盾，实现跨媒体农业数据到知识的跨越，推动农业知识服务向个性化、精准化和智能化升级的关键，亦是农业科技自立自强、现代农业提质增效的重要支撑。     

基于网格的农业知识服务机制研究

为了解决网络中知识资源的共享和利用问题,在分析农业网络服务需求的基础上,给出了农业知识服务在网格中的应用模式。同时,提出了由代理封装层、服务工具层和应用层组成的农业知识服务网格架构,并描述了各个逻辑层的主要功能。基于该架构探讨了以本体知识作为桥梁,基于资源描述框架（RDF）的知识表示模型,以及知识服务转接的工作机制、知识服务Web Service封装等关键问题,为最大程度地实现农业知识资源的共享奠定了技术基础。     

基于知识网络的农业信息服务系统研究

目前,我国虽然建立了一些农业信息网站,但面临提供的农业信息服务质量不高及信息获取、信息组织与信息检索效率低等问题。为此,将农业知识分为农业组织知识、农业个体知识、农业方法知识以及运用本体论方法构建了农业知识本体,提出了一种基于知识网络的农业信息服务系统模型,并深入研究了构建农业知识网络系统的关键处理过程,从而揭示了农业知识存在、组织、应用和变化情况,为实现农业知识的有效管理和高效应用提供了支持。     

基于区块链的多工序协同制造模型

针对传统多工序制造过程中存在的中心化数据信息存储、工序制造任务协同困难,造成效率低下的问题,提出了基于区块链的多工序协同制造模型,构建了该模型的区块链模型、智能合约以及共识机制。最后,基于Hyperledger Fabric平台搭建协同制造的实验环境,验证了基于区块链的多工序协同制造的有效性,为产品制造的多工序加工过程提供一种新的解决思路与方法。     

农业文本语义理解技术综述

随着互联网和人工智能技术的发展,农业知识智能化服务逐渐承担起为农业生产管理提供有效技术指导的作用。本文对农业文本语义理解中的关键技术及应用进行综述。首先按照自然语言处理中基于规则、机器学习和深度学习的语义处理方法介绍其在农业领域应用的进展;然后阐述了针对农业知识特性的语义分析方法,涵盖农业文本分析主要过程的储存、表达、计算,包括农业知识图谱的知识抽取、融合、表示、推理,TF-IDF、Word2Vec、BERT等农业文本表示模型与CNN、RNN、Attention等分类模型;阐述了可用于分词、向量化表达等的通用语料库和农业领域常用语料库;从农业智能问答、农业语义检索、农业智能管理决策方面阐述语义理解在农业领域中的应用;最后从农业语料库标准化构建、语义理解模型复杂度、多模态语义处理、多区域多语言语义理解等方面对农业文本的语义理解研究趋势进行了展望。     

基于关联数据的农业科技信息资源服务平台研究

从当前农业科技信息资源服务的需求出发,通过对关联数据概念、核心技术及应用现状的描述,分析关联数据对农业科技信息资源服务中的应用优势,同时构建基于关联数据的农业科技信息资源服务平台架构模型。该平台模型将有利于将网络上大量的异构农业科技信息资源关联起来,拓展用户知识发现能力,促进学术交流和科技创新。     

基于BDS的农机精确调度和高效作业平台设计与应用

围绕农机精确调度和高效作业需求,按照农机调度和作业全业务流程,基于BDS定位导航技术,利用农机时空调度模型、航空遥感图像、采用B/S与C/S结合两种结构混合模式技术体系,设计开发农机精确调度和高效作业平台,实现从农机供需发布、智能匹配和调度、作业监控到决策、应急、管理于一体全流程服务。该平台已经应用于京津冀130余家农机合作社6 000多台农机。随着我国北斗导航系统不断完善,该平台应用推广将面向全国近200万农机服务组织和近1 000万台农机。     

基于时间窗的农机资源时空调度模型

针对农田与农机资源的匹配与调度应用需求,抽象出基于时间窗的农机资源时空调度数学模型,以动态规划的思想逐步分解决策过程,完成每个决策的最优解解算,并进行模型寻优分析和复杂度分析.基于GIS等技术,开发了农机资源时空调度原型系统,可实现数据录入、模型运算、调度指令生成以及中心自动导航等功能.结合北京市某农机协会,开展了初步的应用试验.试验表明,模型可实现农机的快速、自动调度,有利于提高大型农机组织的农机管理和利用率.     

基于SingalR和Web的采摘机器人远程编队控制研究

多移动机器人协调是当前机器人技术的一个重要发展方向,但是在农业上的应用并不多。为了提高采摘机器人的智能化程度及作业效率,实现多机器人的协同实时控制,提出了一种基于Web的多机器人远程编队控制系统。针对当前Web实时应用程序技术的不足,构建了一种基于SingalR的Web实时应用程序框架,该框架可以实现逻辑和动态的执行任务,并将实时更新的数据定时地发送到所有连接的客户端。结合多智能体网络对采摘机器人的编队控制进行了研究,根据具体的多机器人系统,进行了实验测试,得到了多机器人编队控制的规划路径,计算了多机器人控制的残差精度,最后对多采摘机器人的工作效率进行了测试,验证了基于SingalR的Web实时应用程序框架在多采摘机器人编队控制中使用的可行性。     

农业知识图谱技术研究现状与展望

在当前农业信息化的发展进程中,多数农业子领域面临着数据资源分散、信息整合难度大、知识利用效率低等问题。作为近年来新兴的一种知识表示技术,知识图谱已在部分农业特定领域展现出了强大的语义推理和数据整合能力,同时帮助一些农业上层应用提高了性能。为系统总结近年来农业知识图谱构建与应用方面的研究成果,本文首先阐述了知识图谱基础和农业知识图谱的构建流程,并从本体建模、信息抽取、知识融合以及知识加工4方面总结了构建农业知识图谱所涉及的关键技术。将当前农业知识图谱的应用分为信息检索、问答系统、推荐系统、专家诊断系统和作物预测5方面,并对这些应用工作进行了梳理。最后,对当前农业知识图谱的研究现状进行了总结,并认为未来农业知识图谱可以从多模态知识推理、强时效性知识更新、多语言知识查询、跨领域数据融合以及子领域知识图谱构建等方面加以研究。     

基于关联数据的农业信息空间数据组织研究

介绍了农业信息空间、关联数据和RDF格式的内涵与应用研究现状,以及农业信息空间下基于关联数据的知识资源组织方式和机制原理,提出了基于关联数据的知识资源发布应用模式和资源服务方式,有利于更好地扩展知识资源的内容,提升知识资源的发现服务,为我国关联数据的理论研究和应用实践提供一定的参考。     

本体在村级数据资源共享中的应用研究

针对多源、异构农业农村数据资源难以有效地相互理解和共享利用的问题，本文提出了一种基于本体论的数据组织方法，从村级数据资源组织和共享的角度出发，探讨如何构建所需的本体的方法路径，基于案例试验阐述了如何将本体应用于村级数据资源的组织、共享，以及将基于规则的本体推理应用于村级数据资源开发利用，最后提出了本体在农业农村数据资源管理、共享、挖掘中的应用场景展望。     

The expected utility of genetic information in beef cattle production

Scientific inquiry is increasing our knowledge of plant and animal genomics. The ability to specify heterogeneous production processes, to sort agricultural inputs by genotype, or to guide breeding programs to satisfy specific markets based on genetic expression may increase producer and consumer benefits. This research develops a decision analysis framework to assess the expected value of genetic information under risk aversion. Expected utilities are evaluated both with and without genetic trait information. Potential gains in the value of information can be quantified as research unravels the linkages between genetics and crop and animal performance and quality. An application to cattle feeding indicates potential gains to developing markets for specific animal genetic characteristics based on the amino acid sequence of the leptin gene.     

农业机器人国际竞争态势与研究前沿分析

农业机器人作为新一代智能化农业机械,由于可以替代人力及提高劳动效率和综合生产力而受到各国重视,并成为国际农业装备产业技术竞争焦点之一。本研究以与农业机器人研究相关的SCI论文为对象,综合运用文献计量法、内容分析法和专家咨询法等,对农业机器人的论文产出趋势、热点研究主题、国家竞争态势及研究前沿进行了分析,旨在把握该领域的国际总体竞争态势和研究前沿方向,以为科技布局和科技管理提供决策支撑。      

农机产品再制造性评价系统研究

再制造产业有巨大的资源、环境和社会效益,是我国建设资源节约型社会的重要组成部分。为此,通过对农机产品的工艺技术、经济性因素以及环境性因素的分析,建立了农机产品再制造方案综合评价模型,为再制造企业合理决策提供了平台,促进了农机产品的可持续发展,实现了资源的循环利用,有利于环境保护。     

信息粒在农业专家系统中的应用

目前,产生式系统是开发农业专家系统中使用最多的知识表示方法,它设计简单,但在表示农作物生产系统的复杂性以及模糊性知识时却存在不足.信息粒化思想把大量复杂信息按照各自的特征和性能,将其划分成若干个较简单的粒,在决策表中基于粒推理求解问题.为此,将信息粒化思想引入农业专家系统开发中,证据粒表示农作物生产系统的事实性知识以及规则的前件,决策粒表示结论以及规则的后件,从而增强了专家系统的智能化程度.     

Optimal decision schemes for agricultural water quality management planning with imprecise objective

Agricultural activities are the main sources of water pollution to surface water and groundwater in rural areas. Extensive soil disturbance and application of fertilizer and manure in agriculture cause nonpoint source losses of soil and nutrients such as nitrogen and phosphorus. How to generate preferred decision schemes for agricultural activities that cause such nonpoint source water pollution is a critical issue for the decision makers. In this study, an inexact agricultural water quality management (IAWQM) model is developed and applied to a case study to generate optimal decision schemes for integrated water quality management within an agricultural system. The model is based on a hybrid fuzzy possibilistic robust programming approach, which improves upon the existing fuzzy possibilistic programming and fuzzy robust programming methods by allowing fuzzy information in the model's objective and constraints to be directly communicated into the optimization processes and resulting solutions. Optimal decision schemes for agricultural activities can be generated, including cropping area, manure/fertilizer applied, and livestock husbandry size, where implications of water quality/quantity restrictions for achieving regional economic development objectives are studied. The results of the case study indicate that useful information can be obtained through the proposed IAWQM model for providing feasible decision schemes, which reflect tradeoffs between economic and environmental considerations. The decision variables are useful for the decision makers to justify and/or adjust the decision schemes for agricultural activities through incorporation of their implicit knowledge on water quality management.