基于多Agent的水稻栽培数据库知识发现系统设计与应用研究
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摘要
知识获取是基于知识的系统必须解决的三个关键问题之一。知识获取是困难的，以致于被认为是制约知识系统成败的瓶颈问题。在水稻栽培计算机模拟优化决策领域，面向专家的知识获取问题尤为突出。
本文以广西“粮食作物(水稻)两高一优模式栽培技术集成与咨询系统研究”为背景，以基于专家系统(ES)的水稻优质高产栽培模拟优化决策咨询系统的知识获取问题为导向，针对水稻栽培数据库的特点，从系统工程角度引入面向Agent的分析与设计思想，提出一种用多Agent从水稻栽培数据库中发现知识的人机合作、半自动的知识获取方法，实现利用多Agent的自主性、反应性和社会性，提高水稻栽培数据库知识发现系统的智能水平、数据挖掘效率和人机交互能力，实现人机之间、各子系统之间基于知识的柔性综合集成，为水稻栽培知识发现提供了一条新的可行途径。
本文第二章建立了基于多Agent的水稻栽培数据库知识发现系统(MAKDSRCD)的体系结构，并在此基础上构建出用于描述系统各构成实体功能及系统运行过程的系统模型。
第三章用多线程、组件对象模型(COM)、关系数据库等技术和知识查询与操作语言(KQML)解决MAKDSRCD中的Agent设计及其知识表达和推理、多Agent的协作与通信等关键性问题，从而最终实现了MAKDSRCD。
第四章绐出了水稻栽培品种的适宜性和水稻最佳播种期的知识发现实例，实践表明MAKDSRCD具有水稻栽培数据库发现知识的独特功能，是获取水稻栽培知识的一种新途径。
Knowledge acquisition is one of three major factors which should be dealt with in systems based on knowledge.It is so difficult to achieve knowledge that it is often considered as the crucial and decisive factor in knowledge system.Difficulties in expert-orientd knowledge acquisition are especially prominent in the field of Rice Cultivational Simulation-Optiminzation-Decision Making.
Based on Integration of "High yield & Benefit and Good Grain Quality of Modeled Cultivation of Foodstuff Crop (Rice) and Its Consultation System",this thesis sets it ultimate goal to deal with the knowledge discovery in the consultation system of Simulation-Optimization Decision Making in Quality and High-yielding Rice Cultivation.After a close study of the features of the Database in Rice Cultivation,this thesis introduces the System Engineering theory of agent aralysing and designing and offers a practical new way to promote the intelligence of the knowledge discovery system in Rice Cultivation Database,to improve the efficiency of Data Mining and the Human-Computer interactive ability to realize the integrated knowledge-based combination between human and computer or among the sub-systems.
The second part of the thesis tries to construct the architecture of Multi-agent Knowledage Discovery System in Rice Cultivation Database(MAKDSRCD), and build a system model on it. The functions of those respective components and the operation procedure of the system are also described in this part.
The third part tries to deal with the design of the agent and its representation and inference of knowledge,the cooperation among agents and other crucial issue sach as communication, by applying Multi-thread, Component Object Model(COM), Database, Knowledge Query and Manipulation Language(KQML).Thus MAKDSRCD is realized.
The fourth part offers the adaptability of the cultivation of different spicies of Rice,and some examples to reveal knowledge discovery in detecting the most suitable seed sowing period ,which leads to the resolution that MAKDSRCD having achieve a special function to discover knowledge in Rice Cultivation Database, MAKDSRCD is a new way to achieve the knowledge of Rice Cultivation and is valuable to some degree.
本文以广西“粮食作物(水稻)两高一优模式栽培技术集成与咨询系统研究”为背景，以基于专家系统(ES)的水稻优质高产栽培模拟优化决策咨询系统的知识获取问题为导向，针对水稻栽培数据库的特点，从系统工程角度引入面向Agent的分析与设计思想，提出一种用多Agent从水稻栽培数据库中发现知识的人机合作、半自动的知识获取方法，实现利用多Agent的自主性、反应性和社会性，提高水稻栽培数据库知识发现系统的智能水平、数据挖掘效率和人机交互能力，实现人机之间、各子系统之间基于知识的柔性综合集成，为水稻栽培知识发现提供了一条新的可行途径。
本文第二章建立了基于多Agent的水稻栽培数据库知识发现系统(MAKDSRCD)的体系结构，并在此基础上构建出用于描述系统各构成实体功能及系统运行过程的系统模型。
第三章用多线程、组件对象模型(COM)、关系数据库等技术和知识查询与操作语言(KQML)解决MAKDSRCD中的Agent设计及其知识表达和推理、多Agent的协作与通信等关键性问题，从而最终实现了MAKDSRCD。
第四章绐出了水稻栽培品种的适宜性和水稻最佳播种期的知识发现实例，实践表明MAKDSRCD具有水稻栽培数据库发现知识的独特功能，是获取水稻栽培知识的一种新途径。
Knowledge acquisition is one of three major factors which should be dealt with in systems based on knowledge.It is so difficult to achieve knowledge that it is often considered as the crucial and decisive factor in knowledge system.Difficulties in expert-orientd knowledge acquisition are especially prominent in the field of Rice Cultivational Simulation-Optiminzation-Decision Making.
Based on Integration of "High yield & Benefit and Good Grain Quality of Modeled Cultivation of Foodstuff Crop (Rice) and Its Consultation System",this thesis sets it ultimate goal to deal with the knowledge discovery in the consultation system of Simulation-Optimization Decision Making in Quality and High-yielding Rice Cultivation.After a close study of the features of the Database in Rice Cultivation,this thesis introduces the System Engineering theory of agent aralysing and designing and offers a practical new way to promote the intelligence of the knowledge discovery system in Rice Cultivation Database,to improve the efficiency of Data Mining and the Human-Computer interactive ability to realize the integrated knowledge-based combination between human and computer or among the sub-systems.
The second part of the thesis tries to construct the architecture of Multi-agent Knowledage Discovery System in Rice Cultivation Database(MAKDSRCD), and build a system model on it. The functions of those respective components and the operation procedure of the system are also described in this part.
The third part tries to deal with the design of the agent and its representation and inference of knowledge,the cooperation among agents and other crucial issue sach as communication, by applying Multi-thread, Component Object Model(COM), Database, Knowledge Query and Manipulation Language(KQML).Thus MAKDSRCD is realized.
The fourth part offers the adaptability of the cultivation of different spicies of Rice,and some examples to reveal knowledge discovery in detecting the most suitable seed sowing period ,which leads to the resolution that MAKDSRCD having achieve a special function to discover knowledge in Rice Cultivation Database, MAKDSRCD is a new way to achieve the knowledge of Rice Cultivation and is valuable to some degree.
引文
1、凌波．基于ES与RMIS的水稻栽培模拟优化决策系统研究[硕士学位论文]．南宁：广西大学，2001
2、胡包钢，赵星，严红平等．植物生长建模与可视化——回顾与展望．自动化学报，2001，27(6)：816～835．
3、高亮之，金之庆，黄耀等．水稻栽培计算机模拟优化决策系统．北京：中国农业科技出版社，1992
4、高亮之，金之庆，黄耀等．水稻钟模型．中国农业气象，1989，8(4)：180～188
5、戚昌瀚，殷新佑，刘桃菊等．水稻生长日历模型(RICAM)的调控决策系统(RICOS)的研究．江西农业大学学报，1994，16(4)：323～327
6、邹应斌，唐秋澄，谢在希等．水稻苗情动态计算机模拟．湖南农学院学报，1993，19(增刊)：30～36
7、潘学标，韩湘玲，石元春．棉花生长发育模拟模型．棉花学报，1996，8(4)：180～188
8、夏北城．麦田生态系统的计算机模拟及最优控制．北京：北京大学出版社，1990
9、严力蛟，王兆骞，杜建生等．水稻生育期的动态模拟模型研究．浙江农业大学学报，1998，24(3)：233～237
10、郑志明，严力蛟，M．J．Kropff等．灌溉水稻生长发育和潜力产量的模拟模型。生物数学学报，1996，11(4)：139～145
11、吕永成，宋嗣迪，凌波等．基于ES的水稻优质高产栽培模拟优化决策咨询系统．广西农业生物科学，2000，19(4)：273～276
12、Yongcheng Lu, Bo Ling, Sidi Song, etal. Study on Rice Expert System Based on Simulation-Optimization Model And GIS. ASSA, Pennsylvania USA, 2000(1): 119～122
13、申毅荣．基于GIS的作物栽培模拟模型数据库应用系统研究[硕士学位论文]．南宁：广西大学，2001
14、曹文君．知识库系统理论及其应用．上海：复旦大学出版社，1995
15、曹存根．面向专家的知识获取．北京：科学出版社，1998
16、何新贵．模糊知识处理的理论与技术(第二版)．北京：国防工业出版社，1998
17、刘同明．数据挖掘技术及其应用．北京：国防工业出版社，2001
18、Fayyad U M, Piatesky-Shapiro G, Smyth P, etal. Advances in Knowledge Diseovery and Data Mining. AAAI/ Press/The MIT Press, 1996
19、Piatesky-Shapiro G, Frawley W J. Knowledge Discovery in Database. AAAI Press, 1991
20、赵亮，王培康．关联规则发现综述．计算机工程与应用，2001，37(8)：94～96
21、杨炳儒，江亚东．基于大型数据库的KDD系统及应用研究．世界科技研究与发展，2001，23(1)：49～55
22、蔡伟杰，张晓辉，朱建秋等．关联规则挖掘综述．计算机工程，2001，27(5)：31～49
23、欧阳为民，郑诚．KDD研究中的若干问题与方法．安徽大学学报(自然科学版)，1999，23(1)：41～52
24、刘有才，刘增良．模糊专家系统原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社，1995
25、An Aijun, Shan Ning, Chan C, etal. Discovering Rules for Water Demand Prediction: An Enhanced Rough-set Approach. Engineering Application of Artificial Intelligence, 1996, 6(9):645～653
26、史忠植．知识发现．北京：清华大学出版社，2001
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28、Matheus C J, Piatesky-Shapiro G, McNeill D. Selecting and Reporting What is Interesting: The KEIFIR to Healthcare Data. In: Fayyad U M, Piatesky-Shapiro G, Smyth P, etal. Advances in Knowledge Discovery and Data Mining. AAAI Press/The MIT Press, 1996: 495～516
29、Shen W, Leng B. A Metapattern-based Automated Discovery Loop for Intergrated Data: Mining-Unsupervised Learning of Relation Pattern. IEEE Transaction on Knowledge and Data Engineering, 1996, 8(6): 898～910
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32、邢平平，施鹏飞，赵奕．基于本体论的数据挖掘方法．计算机工程，2001，27(5)：15～16，59
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34、黄晓霞，萧蕴诗．一种新型的基于多智能体的KDD系统结构．同济大学学报，2002，30(7)：853～857
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37、杨炳儒，黄绍君，李欣．知识发现在农业生产中的应用研究．计算机工程与应用,2001,37(20)：3～10
38、钱学森，于景元，戴汝为．一个科学的新领域——开放的复杂巨系统及其方法论．自然杂志，1990，13(1)：3～10
39、王浣尘．系统方法论——旋进原则．系统工程，1994，12(5)：9～12
40、何炎祥，陈莘明．Agent和多Agent系统的设计与应用．武汉：武汉大学出版社，2001
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43、冯博琴，吕军．计算机网络．北京：高等教育出版社，1999
44、郑章，程刚，张勇．Visual C~(++)6.0数据库开发技术．北京：机械工业出版社，1997
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