农业信息智能聚合与共享

基层农村综合信息服务技术集中体现在服务内容和服务模式上。欧美等发达国家对农村综合信息服务主要通过三个层次的计算机网络系统来实现。一是政府运营的电子数据管理系统，有政策数据库、气象数据库、区域指导性生产计划、国际市场行情、作物病虫害预报警报、资源数据库等，农户可随时免费获取信息。二是由营业性公司经营的数据网络，用户缴纳一定费用即可得到有关施肥、品种、病虫草害防治技术和市场等信息。三是各种专业协会就某一领域开设的网站，一般提供专业性和技术性较强的信息服务。

我国通过“九五”十五”星火计划、科技攻关计划、“863”计划，以及“金农”工程，已基本形成了具有一定规模的农业信息服务体系框架。政府各涉农管理部门、农业科技机构、农业院校、社会上一些农业企业和涉农企业都建立了相应的农业信息网站，初步形成了以农业系统为主，以其他涉农部门和社会力量为补充，开放的全国农业信息服务体系基本框架。但在信息的有效共享、面向基层的集成协同服务等关键环节上与发达国家仍存在很大差距。

1 研究现状与发展趋势

在国际上，很多国家和组织建立了面向农业生产和管理的信息服务系统，如联合国粮农组织存取数据库（agriculturalinformation systemAGRIS)、国际食物信息数据库（international food additives database,IFIS)、美国农业文献联机存取书目数据库（agricalturalonline access,AGRICOLA)、国际农业和生物学中心文摘数据库（centrefor agriculture and bioscienceinternational,CABD等，广泛用于农业生产管理。美国佛罗里达大学建立的农业实用技术信息服务系统，每月的访问次数达150万次。韩国农村振兴厅主办的信息咨询系统和视频服务系统，能够随时为农民解决实际生产中的问题。日本已实现国内部分农产品批发市场销售数量实时联网发布，农产品生产者和销售商可以从网上查出每天、每月、每年的各种农产品精确到千克的销售量。

与发达国家相比，国内农业信息化处于相对落后状态。虽然涉农相关网站数目众多，但是彼此独立运行，在内容设置上存在重复建设的问题。中国农业信息网是中华人民共和国农业农村部下属网站，信息相对权威，但是其信息存储也有限。各省市的农业相关网站彼此独立运行，数据种类复杂，并且存在一定程度的数据矛盾。国内涉农网站大都是信息孤岛，用户使用起来很不方便，要查看某个农产品的价格行情可能需要访间很多网站，这对于用户的计算机使用水平有一定要求。中国农业信息网“一站通”试图解决这个问题，用户可登录网站发布和查询农产品信息，但它只是一个简单的数据发布查询系统，汇集的数据不够全面，不能准确反映农产品信息的时空特征。

现阶段，各类涉农网站数量多、信息量大，但信息源极为分散，服务方式真一，服务水平低下，一方面，农业生产者和管理者对农业信息的需求非常迫切：另一方面，农业信息资源建设和服务水平滞后。信息需求与信息供给能力形成强烈反差。现阶段阻碍农业信息化发展和应用的瓶颈有以下两个。

瓶颈一：信息低岛，目前的涉农网站信息资源数量众多，拥有海量信息，但是无法互通、互联，最终形成一个个“信息孤岛”。这将导致前期信息资源的浪费，后期信息资源建设的无序，将报大地阻碍我国农业信息化建设向纵深发展，因此“信息孤岛“问题是阻碍我国农业信息化发展的一大技术瓶颈。

瓶颈二：信息淹没，服务信息内容是市场的灵魂，市场是农业发展的制供高质量的信息资源服务内容，帮助农民快捷、准确地捕提市场信息，把握市场动向，掌握市场先机，及时调整种、养殖品种及销售方向，赢得市场竞争的主动权非常重要。随着互联网数据的指数级增长，互联网用户可查看的信息也跟着飞速增长。但是，互联网上的数据源都彼此独立，网民不得不面临信息过载的问题。当前互联网研究重点是给用户提供个性化的、用户急需的知识，避免用户陷入信息海洋中。搜索引擎、信息抽取、数据挖掘、语义网等技术的应用研究正是朝着解决这一问题的方向发展的。但是当前通用的搜索引擎和其他通用的系统还无法解决信息淹没的问题，如通用搜索引擎的爬虫程序无法及时更新哪怕是搜索引擎自己都认为重要的网页。因此，专业的信息处理平台是未来发展的趋势。农业信息智能聚合与共享平台正是为实现这一目标面出现的，该平台使用超文本信息抽取、数据挖掘、农业本体、多Agent协作，GIS等国际领先技术，提供给用户个性化服务并利用3G逐步推广无线增值服务。

2 农业信息智能聚合与共享应用实例

美国、日本等发达国家农业信息技术的发展进人数字化时代，大力发展“数字农业”，并建立了大量农业经济和农业资源数据库，来帮助实现农业信息的共享，以美国斯坦福大学、马里兰大学、南加州大学为代表的研究小组先后提出各种知识表示标准和交换协议。例如，由斯坦福大学知识系统实验室提出的知识信息格式（knowledgeinterchange format,KIF)是一种在不同计算机系统之间交换知识的面向计算机的一阶语言，当一个计算机系统需要和其他系统通信时，可通过将其内部的数据结构转换成KIF来实现。作为纯粹的表示语言，KIF并没有包含知识库存取和操作的命令，进一步发展的开放知识链接（openknowledge base conneetivity,OKBC)是为存取知识率而设计的协议，它为知识库的操作提供了通用接口。这一接口使应用程序独立于特定的知识表示形式，使开发知识表示系统通用工具成为可能（如图影浏览器和编辑器等）。OKBC是对KIF的补充，它侧重于能被大多数知识库支持并具有普遍性的操作，如对框架、槽的操作等。相关研究成果已列人W3C推荐标准，并在农业信息技术方面得到逐步应用。

中国科学院合肥智能机械研究所（简称“中科院智能所”）与安徽省数字农业工程技术研究中心完成的“农业信息智能聚合与共享平台”提出的基于农业本体论的农业个性化信息智能对接技术，有效利用先验知识的支持向量机预测方法和基于网页分块综合检索技术，可以聚合并共享大多数国内外涉农网站的农业相关信息。该研究成果总体上已达到国内领先、国际先进的水平。

农业信息智能聚合与共享平台采用J2EE架构，系统体系结构分为：客户层、Web表示层、业务逻辑层、数据层。这种多层结构降低了Wcb服务器的负载，且有连接池、事务操作、安全管理等功能，提高了Web应用整体的可伸缩性、可靠性、可管理性和灵活性。

应用服务器基于Unix、Windows等不同的操作系统，可以部署多个独立的智能化农业信息处理系统，客户端支持PC、NC等多种可接入设备远程决策。用户只需要在终端发出不同请求，就可以获得不同的智能信息处理系统处理结果。同时，用户可以通过发布系统把新的智能信息处理系统添加到服务器或对已经发布的系统进行修改。

农业信息智能聚合与共享平台主要包括用户个性化需求主动获取系统、农业科技与市场信息智能搜索系统、农产品供求信息智能对接系统、市场价格数据挖掘与预测系统、农业科技信息智能问答系统、农产品价格数据可视展示系统等。该平台体系结构如图1所示。

图1 农业信息智能聚合与共享平台体系结构-

(1)个性化需求主动获取系统。

个性化需求主动获取系统根据用户访间日志，利用Web数据挖掘技术对日志和网页进行挖掘，分析用户访问模式与用户兴趣爱好，从而为用户提供个性化服务。

(2)农业科技与市场信息智能搜索系统。

农业科技与市场信息智能搜索系统对抓取的涉农网页内容进行预处理、分词、索引等步骤后建立农业专业搜索引擎系统，该系统对用户输入的查询语句利用本体库进行语义信息扩张，实现傻瓜化、个性化、高效的信息检索。

(3)农产品供求信息智能对接系统。

农业供求信息智能对接系统主要针对农业网站中众多的供求信息进行智能对接，将互联网的超文本数据利用信息抽取过滤器将其转换成结构化的数据存储在数据库中，随后根据本体的相关知识提供信息对接服务。

(4)市场价格数据挖掘与预测系统。

市场价格数据挖掘与预测系统对于超文本的无结构化数据或者结构化数据，将原本存储在本地存储设备进行的数据清洗、转换等工作转换到数据仓库中，使用数据挖掘的预测等算法实现对农产品价格行情的分析预测。

(5)农业科技信息智能问答系统。

农业科技信息智能问答系统采用自然语言问句的方式与用户进行交互这是最广大的最终用户所乐于接受的最为简单直观的交互方式。自然语言间句丰富的表现力使得对问题的精确刻画成为可能。该系统直接返回蕴含答案的文本，极大地提高了用户寻找答案的效率，使广大农民、农业大户和农业企业能够迅速地在其所关心的领域查到所关心问题的答案。因此，这样的系统具有非常广阔的市场前景。农业科技信息智能问答系统结构如图 2所示。

(6)农产品价格数据可视化展示系统。

农产品价格数据可视化展示系统。对于超文本的无结构化数据或者结构化数据，将原本存储在本地存储设备进行的数据清洗、转换等工作转换到数据仓库中，使用高级语言实现对数据库和数据仓库中的数据进行联机分析和多维视图展示等操作。