五十年代的达特茅斯会议确立了人工智能(AI)这一术语,短短几十年,人工智能的发展就经历了几次浪潮。作为我国最早一批出国访问的专家之一,熊范纶回国后率先开展了AI+农业的研究,成功研制出我国第一个智能农业系统。本期《大咖薇聊》就智能农业的发展,我们特别邀请到了熊老先生,请他从亲历者的角度,谈谈我国智能农业的发展。

吴薇:熊老是我国首个农业智能专家系统的开创者,能不能给我们介绍一下您研究的这个农业的领域?

熊范纶:为了讲这个,我先讲讲我的背景。我来自于江苏靖江农村的一个小集镇,我的初中是新四军培养干部的,1941年成立的,张爱萍提的校名,我们住的是茅草房,冬天非常的寒冷。这个情况锻炼了我,也让我对中国的农村有了更加深切的感情和了解。

【人生轨迹“三级跳”,奠定了一生的基础】

从初中跳到高中是我的第一跳,苏州市三中是一个历史非常悠久的教会学校,1906成立的,孙中山、梁启超都光顾了这个学校。

从高中到大学是我的第二跳,就是中国科技大学,我是第一届,1958年入学。这个第一届对我有很大的影响,非常难忘,科大的校歌是从我们开始唱响的,里面有句歌词“我们是中国的好儿女”,影响了我们一生!

第三跳,就是从中国科技大学毕业以后,正值我们国家改革开放,1981年的2月份,乘着我们中美通航最早的一个礼拜的飞机,前往美国,到了美国马里兰大学计算机系学习。

熊范纶以亲历者的角度,讲诉我国智能农业发展的“前世今生”

(中学时代的熊范纶)

吴薇:人工智能在我们印象中好像就这两年才特别火,实际上,原来人工智能的历史那么久远,80年代就开始了。

熊范纶:学习人工智能我觉得也是我一生很荣幸的地方。我经历了我们国家人工智能两个发展高潮,世界上是三个发展高潮,到现在为止。它是1956年开始的吧,我到美国去学习的时候,正好是世界上第二次高潮,也就是我们国家的第一次高潮刚刚开始。

【第二次人工智能的发展高潮,主要体现在三个方面】

第一个是机器人,第二个是专家系统,还有一个就是自然语言理解。现在讲的“机器翻译”学名应该叫自然语言理解,这三个方面有了很大的突破,开始面向实际应用了。这时候就认为专家系统是面向实际应用最好的。为什么呢?因为当时有医学、有石油、还有包括军事,都能够做一些帮助分析判断,能够像专家一样就是把他的知识进行总结,然后再用计算机能够进行,不光是存储了,能够进行推理。

专家系统它最基本的技术有三个,一个叫知识表示,一个叫做推理机制,再一个就是叫知识获取

吴薇:您学成归来,为什么不去从事像国防、工业863高精尖项目这些那个时候比较火的项目,而是选择从事农业呢?

熊范纶:这可能是我的性格使然,也可能就是我的背景的影响。当时我们国内正在酝酿“高科技跟踪”这个研讨会,当时找了两个年轻人,倪光南熊范纶,我们俩人住在一起。当时问我们:“年轻人应该做什么?”我当时说我要用在军事上面,我说非常有用,要赶快搞。两弹一星的王大珩(两弹一星功勋奖章获得者)主持会议,他就说快了快了,别着急。什么意思?就是当时在准备搞一个计划给国家,当时就叫高科技跟踪计划,也就是863计划最初的酝酿阶段。

这个时候,很多人在搞医学专家系统,我调查了以后,我说不对,有问题, 他们那个知识获取是有问题的。

【新生学科的形成,农业专家系统的雏形】

突然有一天,土肥所的助理研究员吴文荣找我帮他们搞农业方面,开始的时候,大概几个月我们才碰一碰,他讲的话我听不懂,我讲的话他不懂,我就找他要技术资料看。

里面有个叫“肥料效应方程”,就是他们用统计学在田间做小区试验,得出了一个最佳最优的施肥方案,于是从这个地方下手,但是要搞专家系统相当难。

我们当时分析、逻辑推理,氮、磷、钾怎么施达到最佳产量,我把它的知识表示方法大大的拓展了,以它做为一个切入点开始考虑,分析到最后,最难的是推理。我的学生郭霖发挥了很大作用,后来我就提示他,我说你看能不能有个什么后进先出,来实现我们的反向推理。

当时搞出来以后,好多人反对,说这不是人工智能专家系统,BASIC不可能编辑成专家系统的,BASIC不是人工智能语言,人工智能就是要搞LISP,就是要搞Prolog,我说我这个就是专家系统,不要搞的非常神秘复杂。

而且我把它凝练、分析,最后我就提出来了,一个叫肥力等级评估,一个叫以肥为产,以产定肥,合理施肥,就像在和一个专家进行对话一样,这就是人工智能。

熊范纶以亲历者的角度,讲诉我国智能农业发展的“前世今生”

(第一届AES国际会议会后熊范纶在田间考察)

【人工智能农业专家系统得到认可并广泛应用】

吴薇:施肥专家系统实施以后,在田间地头带来了哪些变化?

熊范纶:安徽省当时的副省长孟富林,他跟我讲:“熊教授,计算机怎么还能指导科学种田,科学施肥啊?”我就给他看,看完以后,他说,哦!是这么回事啊。

这时候科技厅,当时叫省科委发现了,让我们拿到农村去验证。第二天开着车到了蒙城,一个土肥站的站长,记录的数据很全,怎么施氮、怎么施磷,按照计算机问的一步一步的回答,他弄完了以后,马上跳起来了,跳起来一拍他的屁股,他说,俺服了,产量同他大概差个十斤吧,相当精准。

吴薇:就是说他有最靠谱的数据,这边施肥的专家系统给出了一个数据,然后这两个数据基本上是一样的,然后他就吃惊了,原来人工智能这么强大。

熊范纶以亲历者的角度,讲诉我国智能农业发展的“前世今生”

(第一届农业专家系统国际会议)

熊范纶:后来,科技日报记者采访了我八天,跟我谈了四天,然后到农村里面,开着车子跑了好多县,看到的情况非常的感人。

吴薇:实际上施肥专家系统在田间地头有了非常卓有成效的成果,不仅能够提高亩产,更重要的是让大家科学的种田。1985年研究出来,1987年人工智能就已经开始应用于农业了,所以说在这方面,农业实际上走得还是比较早的。

熊范纶:中国的第二次人工智能高潮就是最近几年,讲智慧农业,实际上最近一两年,Alpha Go出现以后,人工智能才再红起来的。

1984年,我曾经写了一个申请书,就是《计算机在农业上的应用》,报到我们所里,当时的副所长说不可能,他说我们科学院怎么能搞这个课题呢?我们科学院不是干这个事的。

所以后来我是自选课题,搞出来以后,还有些人反对,说怎么可能用Basic语言,大概到90年代,国外报道那就是人工智能的语言,可以用汇编语言,最好用机器语言,所以你看后来C语言出现了对不对?

所以很多东西,我们就讲,根据实际需要,对吧?而且真正是一种脑子里没有想到,我要想发明创造,就这样做出来的东西,你做出了发明创造的事情。这就是我们的我今天要讲的创新,这是自豪的一件事情,我非常高兴。

吴薇:是值得自豪的。

熊范纶:我后来把它总结了,我说我这个专家系统是什么呢?我还有个段儿让农民听懂,我说它来自专家,又高于专家,代替专家,走向农村,走向田头,进入农家,顺口溜,很通俗易懂,这就是专家系统。

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