南瓜

[拼音]：dianzi jisuanji zai nongye zhong de yingyong

[英文]：computer applied in agriculture

促進農業生產管理科學化、農業生產過程控制自動化和農業科研、農業教育現代化的重要手段。電子計算機分為電子數字計算機和電子模擬計算機兩大類，一般係指電子數字計算機，主要由硬體和軟體兩部分組成。使用者通過軟體向計算機輸入資訊，計算機在軟體控制下自動加工輸入的資訊，最後輸出處理結果。計算機在農業中的應用，早在1946年世界上第一臺計算機問世後不久就有報道，近20年來發展更快。當代計算機的特點是運算速度快、精確度高、貯存能力強，具有記憶、判斷、推理等人工智慧，常被稱之為“電腦”。因而在被應用到農業領域以後，對於進行農業的規劃和決策、資源的普查和監測、病蟲害和產量的預測預報、農業資訊與情報資料的管理，以及農業的科學研究與教學等，都已發揮很大作用。電子計算機在中國農業中的應用始於70年代初期，但80年代才獲得了較好的發展條件。現在，應用的領域從種植業、畜牧業逐漸擴大到漁業、林業，從教學、科研逐漸擴大到生產管理，應用的途徑從科學計算逐漸深入到資訊處理、模擬試驗和實時控制，均已取得初步成果。

迄今電子計算機在農業中應用的途徑，主要有以下幾個方面。

數值運算

主要包括科學計算和數值試驗。

科學計算

現在計算機的運算速度一般在每秒幾十萬次至千萬次，巨型機可達每秒億次以上。計算的位數也不斷增加，常用的32位計算機能精確到有效數字十幾位。因此農業中用計算機進行繁雜的和時間性強的計算有顯著效益。問題複雜、計算量大、精度要求高的計算和農業工程設計，科學研究工作中經常需要進行的代數與矩陣運算、微分與積分運算，或複雜的統計分析（如迴歸分析、聚類分析、變數分析、時序分析）和最佳選擇等，用計算機就可大大節省時間。時間性強的計算如氣象預報、病蟲害預報等往往需要收集大量觀測資料，運用數學模型進行計算。過去一個地方 3小時的氣象變化，需用6萬人才能使計算的結果趕上天氣的變化，而今天用小型計算機做4天的天氣預報，只有幾十分鐘。為了進行這些計算，現代計算機多配有功能很強的科學與工程計算應用程式，在農業研究中廣泛應用的這類程式包括 GENSTAT、NAG Library和SAS等。另外，應用單位還可結合自己需要編寫專用的計算機程式，使用時只須按要求輸入必要的引數，就會給出計算結果。

數值試驗

即通過電子計算機計算進行方案的設計、分析和比較，從許多設計中選取最佳方案，求得以較低的成本，獲得較大的效益。已廣泛地應用於農業工程、企業經營管理和科學研究工作中。突出的例子是用計算機指導制訂畜禽飼料配方：根據飼料的庫存量、畜禽對各種營養物質的需要量，以及市場價格變動等條件，將有關資料輸入計算機，再提出一些約束條件，如規定某種飼料或新增劑的用量範圍、高價或缺檔飼料的控制量等，計算機即可給出多種混合飼料的配方，並能選出最佳配方。此外，計算機也被用於選擇最佳施肥方案、作物種植方案和生產管理方案。由於數值試驗需要採用線性規劃、整數規劃、動態規劃等方法，功能較強的計算機都配有進行這些計算的程式，便於使用。

資訊處理

用計算機處理的資訊包括數字、文字、圖象模式和聲音訊號。聲音處理尚在研究之中，數字－文字資料和圖象模式的處理已得到廣泛應用。

資料處理

多指數字和數字－文字型資料處理，又稱資料綜合分析。在生產實踐、科學研究和經濟活動中獲得的各種統計資料和實驗資料，一般無需進行復雜的數學運算，但要求處理的數量大、速度快，符合貯存、檢索、編輯等多種目的。農業中用計算機進行資料處理的主要有：

（1）環境和資源資訊，包括水土資源資訊、氣象資源資訊、動植物資源資訊等。多屬具有相對穩定性的基礎資料，是編制農業區劃規劃、制訂生產計劃的重要資訊來源。有的國家建立的計算機資料庫或資料處理系統，可以貯存和管理多達數十萬份的作物品種資源資訊。依靠聯機檢索網路，育種工作者可以在全國各地通過計算機終端隨時向資料庫輸送新品種的資訊，查詢到自己需要的作物品種和向世界各地發放品種資源情報。此外，計算機的數字國土資訊系統和土地資源管理或地理資訊系統等對於提供有關農業自然資源的資料、情報也有重要作用。

（2）生產和經濟活動資訊。是活躍的動態資訊，計算機資料庫可以幫助準確、及時地掌握這些資訊，為農業決策服務。中國從1983年起已著手建立全國縣級統計資料和農村調查資料資料庫。

（3）科技情報資料。據聯合國糧農組織1981年的統計，全世界每年平均產生的農業新資料多達25萬份。為了提高這些資料的利用率，一些國家利用大型計算機建立了許多獨立的科技資訊中心，或由多臺計算機構成的情報資訊網路進行資料管理工作。這些網路有的是一個國家範圍內的，有的是國家間的，通過網路向全國各地或有關國家提供農業科技資料。聯合國糧農組織的農業科學技術情報網（簡稱AGRIS）有107個成員國，計算機處理中心設在維也納，另在東南亞、歐洲共同體設有 4個分中心。中國農業科技情報的計算機管理，也正在試驗研究中。

圖象資訊處理

是一個複雜的模式識別過程。圖形或照片首先由二維空間掃描裝置進行圖象加強和數字化轉換成數字訊號，輸入到計算機；然後由計算機對數字化的圖象進行資料壓縮，抽取出反映該圖象特徵的特徵量度;最後經過綜合分析和比較，確定或判別出圖象的類別。在農業上，可以利用這種方法處理飛機和衛星進行資源普查時拍下的照片，識別土地型別、植被情況、農作物生長及病蟲害發生情況等。英國為進行本土24萬平方公里面積的土地利用普查，過去每次動用幾千人，工作時間長達 6年之久。而1976年利用遙感和計算機模式識別技術僅4個人9個月就已完成。此外，計算機圖象處理技術還可用於分析染色體照片和腦電圖等，幫助診斷畜禽疾病。

模擬試驗

計算機模擬技術是研究系統的有力手段。系統在大小和複雜程度上可有差異。整個農業可以看成一個大系統，一個農場也可視為一個生產系統。用計算機對一個系統進行模擬研究一般包括下列程式：

（1）對所研究的系統進行調查、分析，找出構成系統的各客體間的關係，經過數學抽象，建立代表這個系統的數學模型；

（2）根據數學模型建立計算機模型，編寫計算機程式；

（3）輸入執行這個系統的必要資料，執行計算機程式；

（4）把先前從系統中獲得的資料或通過必要的補充試驗得到的資料和計算機程式結果進行比較，修改和確認所建立的計算機模擬模型；

（5）利用已經確認的模型來研究這個真實系統的效能及系統中各主要因子之間的關係，找出管理和改善這個系統的辦法。

農業是一個涉及多種因子的複雜系統。電子計算機模擬技術在農業和科學研究中的應用主要有以下幾方面的作用：

（1）對於時間長、費用高的試驗，可幫助選定試驗方案。如在作物和畜禽品種雜交後代遺傳行為的研究中，研究者根據遺傳學規律編寫計算機程式，就能計算出雜交後代的遺傳行為，包括後代的表現及遺傳分離情況，從而大大節省試驗的時間和材料。

（2）對於因條件限制不能實地進行的試驗，可用以預報結果。如根據作物產量和病蟲害發生主要影響因子之間的關係，建立計算機模型，再根據預報時的實際情況輸入相應資料，就可以預報作物產量或病蟲害發生趨勢。一些國家在預報水稻、柑橘的病蟲害，描述害蟲在田間遷移的行為，對不同種類害蟲計算出相應的田間集中施藥面積(陷井區)和時間等方面，已取得成功。中國也已開始計算機預報研究，所建立的小麥產量和氣象因子關係模型、小麥條鏽病日傳染率預報模型、水稻稻瘟病和螟蟲危害預報模型等，已在小範圍內應用。

（3）對於意義重大、但具有風險、不能輕率進行的研究，可用計算機進行預備性試驗。如在農業經濟研究和生產管理方面，建立電子計算機模型，模擬現行農業政策，可以分析主要農產品的供需關係以及它們的價格和產量平衡，幫助制訂長期的戰略性規劃。如美國的“國家—區域農業規劃系統”模型、印度尼西亞的土地安排模型、古巴糖業模型等，都屬此類。中國也正在研究建立農場或縣級生產管理優化模型和全國範圍內的“發展糧食與經濟作物戰略模型”等，為制訂農業發展戰略服務。為適應計算機模擬技術而產生的各種專用的模擬語言，如GPSS、GASP、CSMP等，可使模擬程式的編寫較之使用一般的演算法語言更為方便。

實時控制

又稱過程控制。即在生產和科學試驗中，利用計算機及時檢測和蒐集系統中的主要引數，並按照預先規定的這些引數的某種標準狀態或最佳值進行自動調節，實行控制自動化。實時控制在園藝栽培和畜禽飼養中的作用尤為顯著。由於這方面的生產日趨集約化、工廠化，要求對溫度、溼度、光照等環境條件和水分、養料的供給等能夠自動控制和綜合調節，許多生產單位常採用單板計算機或微型計算機來實現這一目的。方法是不斷地將溫室和畜舍中測得的各種引數輸入計算機，由計算機將其與預先編制的程式所確定的理想值進行比較，不相符時即發出警報或調節訊號，控制調節部件，自動進行通風、遮光、給水、給料等操作，以保證系統處於理想狀態。另外，有些農機具如穀物風乾機、拖拉機等也可用單板計算機實現自動控制，改善工作效能。科學研究中使用的大型精密儀器，如各種光譜儀、中子活化裝置等，配備專用的微型計算機後可以自動收集和處理資料，也大大提高了使用效率。