先进设计技术在农业装备研究中的应用分析

现代装备企业及其产品的竞争力在很大程度上取决于能否以最快的速度向市场提供满足需求的产品,即是否有先进的设计方法支持科学、高效的研发过程。针对中国农业装备研发整体水平低,以及由于种类繁多和地域差异显著所导致的专业知识、结构形式、实践经验等庞杂,个体设计人员难以全面掌握,无法保证研发质量,严重制约产业发展及自主创新能力的问题,阐述并全面梳理了设计方法的发展历程,从而探讨适合农业装备的先进设计方法与发展方向,以支撑《中国制造2025》等国家重大发展规划对农业装备设定的战略目标的实现。研究表明,结合当前科技水平与社会背景,充分利用3D-CAD虚拟现实的优势与计算机技术的发展成果,基于数字技术的智能化设计是必然趋势,代表了先进设计的发展方向与最高水平。智能化设计以知识重用为特征,以数字模型资源化为基础,以产品数据管理(PDM)平台和产品生命周期管理(PLM)平台为载体,以广义的计算机辅助设计概念组织并贯通与设计相关的上下游方案论证、数字样机(DMU)、工程分析(CAE)、工艺流程(CAPP)等研发环节,实现各类计算机辅助技术CAX的高度集成,是人工智能(AI)在设计领域的实践运用。明确了当前先进设计的发展思路,为装备智能化设计系统的建立提供了基础理论与体系架构,对充分整合行业资源、共享成果与专业知识、提高研发效率和水平、提升中国农业装备企业及其产品的核心竞争力具有理论价值与实践指导意义。     

农业机械智能化设计技术发展现状与展望

我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样,农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主,存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题,企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术,已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标,以知识工程(KBE)、数据管理(DM)、人工智能(AI)、虚拟仿真等现代信息技术为手段,通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源,集成产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)的协同设计平台,实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化,是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点,对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析,重点总结了近年来计算机辅助设计(CAD)、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势,并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势,为农业机械设计技术发展提供参考。     

基于条件随机场的农作物病虫害及农药命名实体识别

互联网农技问答平台现仅依靠人工提供答题服务,响应速度慢,回答质量难以保证。实现智能农技问题解答,构建农技知识库,需要从现有问答数据提取“农作物-病虫害-农药”命名实体三元组。现有对农业中文命名实体识别的研究较少,且准确率较低。根据农作物、病虫害及农药命名实体的特点,针对农技问答数据,提出基于条件随机场的农作物、病虫害及农药命名实体的识别方法。对数据集进行格式整理及自动分词,并对分词后的语料,针对是否包含特定界定词、是否含特定偏旁部首、是否是数量词、是否是特定左右指界词及词性等特征进行自动标注。利用标注后的数据训练CRF模型,可以对语料进行分类,包括判断语料是否属于农作物、病虫害、农药3类命名实体并识别该语料在复合命名实体中的位置,从而实现了对3类命名实体的识别,由此可自动构建关联三元组。通过试验选择特征组合和调整上下文窗口大小,提高了本方法的识别准确度,降低了模型训练时间,对农作物、病虫害、农药命名实体识别的准确度分别达97.72%、87.63%、98.05%,比现有方法有显著提高。     

转基因玉米的科学知识图谱研究——基于Citespace的计量分析

为了分析全球转基因玉米研究的热点与趋势,基于文献计量法,以Web of Science数据库核心期刊收录的2005—2015年间转基因玉米研究的文献为样本,利用Citespace软件对转基因玉米研究的科学知识图谱进行可视化分析。通过检索式检索,符合要求的文献共2851篇,经过排重筛选后为2701篇,文献量整体趋势呈平稳状态且有上升趋势。通过Citespace软件绘制关于学者合作网络、机构合作网络、文献共被引分析、作者共被引分析及关键词共现网络的科学知识图谱。通过聚类分析发现中国科研学者与机构在转基因玉米研究中占据数量优势,但是在引文被引方面,外国学者及其文章的重要性高于中国的学者及其文章。另外,全球转基因玉米研究热点主要围绕菌群、基因、蛋白质、稳定性等方面。     

基于CNKI文献计量的我国生物防治学科研究进展与发展态势分析

为全面分析我国生物防治研究进展与研究热点,本文通过采集北大中文核心期刊论文产出数据,针对生物防治领域的发文数量、高发文作者、重要机构、高发文期刊、学科分布情况等几个方面进行了系统分析。运用VOSviewer分析工具软件,绘制我国生物防治领域知识图谱,通过对关键词进行聚类分析得出当前生物防治领域的研究热点。更加直观地揭示目前我国生物防治领域的科学研究进展,为我国生物防治领域研究决策提供参考。     

基于CiteSpace的土壤养分-蚯蚓研究的知识图谱分析

土壤是人类赖以生存和社会发展的重要基础资源,是自然生态系统中的重要组成部分。对土壤养分以及土壤生物的相关研究具有重要的理论基础意义,相关研究也越来越多,但缺少系统的文献梳理,对研究领域的发展趋势及热点演变特征认识不足。基于文献计量学软件CiteSpace及CNKI数据库的文献数据,对文献的发文量、作者群、发文机构、关键词及突现等进行聚类可视化分析。结果表明,从2001年开始发表以土壤养分与土壤动物相关关系为研究对象的论文,且发文量随时间推移每年均有所增加,至2016年该研究领域的论文发文量保持相对稳定。研究机构以高校为主,主要包括南京农业大学、中国科学院大学、中国农业大学和中国科学院南京土壤研究所等;近20年的土壤养分-蚯蚓研究中土壤质量和群落结构这2个关键词是2001—2021年最具有突发性的研究热点,从2020年开始对土壤健康的研究是一个新方向。     

从形象传播到可沟通城市——基于CiteSpace的中国城市传播研究知识图谱分析

城市传播作为城市学和传播学的交叉领域,其自身的历史进路是一个值得探究的问题。基于2001—2018年我国城市传播的研究成果,运用CiteSpace这一可视化工具,可直观量化地观察并提炼出该领域从起步到探索、丰富、发展、拓展和深化的多个阶段。经过近18年的研究积累和学术共同体的推进,城市传播愈发成为我国传播学界的热点,研究视野从形象传播逐渐发展为可沟通城市等更深广的议题。随着各类城市进入新一轮发展期,城市传播要积极拓展更多的研究领域,尤其是要注重立足于城市文化发展的实证研究,并以此引领城市传播理论的全面升华。     

长江流域生物资源及生态环境研究进展

以CNKI平台中的文献数据,利用文献计量学方法,对其文献的增长趋势及期刊分布进行分析,并基于作者和机构合作网络、关键词共现的聚类知识图谱及突变检测等方法,探究我国长江流域生物资源及生态环境主题的研究热点及其研究前沿。研究表明:研究文献总体上呈递增趋势,2016年开始呈现激增态势;作者、机构间的交流合作较少,作者间合作大部分局限在机构内部的研究者之间的合作,合作相对活跃的机构主要有长江科学院、长江流域水资源保护局及长江水利委员会等;其优势学科领域主要为环境科学、区域经济学、水利工程学、农业经济等。当前我国长江流域生物资源及生态环境的研究领域有5个方向:(1)开展长江经济带城市群生态环境评价与保护、城镇化与生态文明建设,以及绿色发展等研究;(2)开展长江三峡与三峡库区的生态环境监测与保护、森林资源养护、水土保持与流失、资源与生态补偿机制研究及其生态环境的可持续发展等研究;(3)开展长江流域自然保护区的生态环境保护与规划、生态保护红线及其生物资源养护与生物多样性保护等研究;(4)在长江大保护背景下,开展长江流域生态环境的保护与修复、流域综合治理,以及水生生物资源的合理开发利用的研究;(5)开展长江源区水电资源开发、水环境保护及其渔业生态环境保护等研究。为科学管理和保护长江流域的重要生物资源,提出建立基于科学设计的全流域生物资源和环境监测系统,建立全流域的生物资源及生态系统的生物数据模型,发展长江流域渔业资源养护与开发的风险评估决策系统,发展长江流域科学的渔业资源增殖放流技术体系,发展基于GIS的长江全流域的渔业资源与环境监测和管理决策信息服务系统等建议。     

Towards the sustainable intensification of agriculture—a systems approach to policy formulation

The sustainable intensification of agriculture involves providing sufficient food and other ecosystem services without going beyond the limits of the earth’s system. Here a project management approach is suggested to help guide agricultural policy to deliver these objectives. The first step is to agree measurable outcomes, integrating formal policy goals with the often much less formal and much more diverse goals of individual farmers. The second step is to assess current performance. Ideally, this will involve the use of farm-scale metrics that can feed into process models that address social and environmental domains as well as production issues that can be benchmarked and upscaled to landscape and country. Some policy goals can be delivered by supporting ad hoc interventions, while others require the redesign of the farming system. A pipeline of research, knowledge and capacity building is needed to ensure the continuous increase in farm performance. System models can help prioritise policy interventions. Formal optimization of land use is only appropriate if the policy goals are clear, and the constraints understood. In practice, the best approach may depend on the scale of action that is required, and on the amount of resource and infrastructure available to generate, implement and manage policy.     

基于CiteSpace可视化分析的茶叶香气研究进展

以1979—2019年WOS(Web of science)和CNKI(China national knowledge infrastructure)收录的茶叶香气品质相关文献为研究对象,采用CiteSpace文献计量方法分别从年代、作者、机构、国家、研究热点、演进趋势等方面进行归纳统计分析。结果表明,2006年以后相关研究文献呈显著增长趋势,目前已形成稳定的核心作者群,但各群体间的合作研究相对较少;在该研究领域,我国影响力最大,其次是日本和美国;热点研究内容主要集中在香气形成机理、香气物质提取方法、检测手段及关键香气物质等方面。综上结果,结合时区图谱,进一步指出茶叶香气的研究历程及目前所处的发展阶段。