基于枸杞病虫害知识图谱的问答系统研究与实现

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“互联网+农业”凭借大数据、人工智能等前沿技术推动农业生产、病害防治及销售等方面的发展取得了重要成果。“智慧农业”已成为科技辅助农业的重要举措,不仅辅助农业增产、农业病害防治,且借用智能信息化来提升农业生产效率和水平。枸杞产业链作为宁夏地区特色产业,随着枸杞的种植规模提升、品种创新、销售方式转变等因素影响,必将推动枸杞种植、病害防治、专家咨询及销售的智能化平台的大力发展。知识图谱从早期Google用来增强搜索引擎效果的信息表示形式,逐渐发展成为一种新型的知识管理与知识创造技术,是提升语义检索、智能问答等智能化应用的重要基础。通过调研和分析,本文首先对枸杞病虫害非结构化文本数据进行预处理,抽取枸杞病虫害知识存入Neo4j数据库中作为数据层,为枸杞知识可视化检索和智能问答做数据基础。其次,知识抽取是构建知识图谱过程中最基础和关键的步骤,本文依据宁夏本地的枸杞病虫害数据的特点确定实体分类,针对病虫害领域提出了一种考虑实体边界划分问题的标注规则,并利用该规则对病害名称、症状、农药品进行实体标注。另外考虑到病虫害实体边界模糊的特点,本文分析与设计了基于ALBERT模型的病虫害实体识别模型,使用ALBERT预训练语言模型代替Word2vec工具作为模型词向量输入,与传统的BiLSTM-CRF模型相比提高了识别准确率,与BERT-BiLSTM-CRF模型相比提高了时间效率。问答系统是辅助枸杞种植、病虫害防治、销售、追溯等产业链过程中常见且重要的应用形式,相对于传统检索系统存在的信息过载且难以满足用户的个性且有针对性的需求,基于知识图谱的问答系统以可视化和知识推理的方式更符合用户实际需要。本文依据枸杞知识图谱设计并实现了枸杞病害问答系统,该系统包括枸杞病虫害知识图谱展示、病害关系检索以及知识问答功能,在知识问答部分,通过将用户输入的问句经过问句解析转化为知识图谱查询语句获得问句答案;在知识图谱展示及病害关系检索部分,系统依据知识图谱可视化展示检索结果及相关知识结构。本文通过设计与实现基于知识图谱的问答系统对枸杞产业链知识服务提供应用平台,促进了农业智能信息化发展。
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