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创新风采录
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社会实践是科研工作者的必修课 ——分享我的科研经历

  

 

  李淼,研究员,博士生导师,中国科学院-国家民委农业信息技术联合实验室主任,中科院合肥智能所智能信息系统研究中心主任。主要从事农业信息技术的研发与推广应用工作。在多年的农业信息化研究与推动过程中,具有创新性学术贡献,获得了多项省、部、国家的科技成果进步奖,对我国农业信息化的发展,做出了积极贡献。

  李淼同志获得了中国科学院第四届十大杰出妇女称号。

  我出生于新中国成立之初的50年代中期。父母亲是参加抗日战争和抗美援朝的军人,转业后辗转参加了祖国多个科研基地的建设。在这样的环境和家庭中,我们几个姐弟生活和学习都受到了严格的要求,从小就养成了崇尚科学,认真做事的理念和习惯。这对我以后从事科研工作有非常重要的影响。

  1985年我毕业于中国科技大学计算机系软件班,随后进入中国科学院合肥智能所,在熊范伦研究员的指导下,从事农业信息技术应用基础研究与开发推广工作。也就是从那个时候开始,我的科研工作与我国广大农村的土地和质朴醇厚的农民连在了一起。

  国家和社会的需求是我研究工作的出发点 

  20世纪80年代初期,为了调动广大农民的生产积极性,我国的农业生产组织形式由集体组织改变为包产到户。农业技术推广方式也随之发生了变化,从事农业技术服务的人员队伍急剧减少,迫切需要利用农业信息技术加强我国农业技术服务体系的建设。

  当时,信息技术快速发展 , 研究重点已经从基础性的计算机芯片、结构以及计算方法等进入了面向各行业的应用服务。农业专家系统(AES:AGRicuLTuRaL EXpeRT SYsTem)是人工智能技术的一个主要应用。这些“农业专家系统”以节省人力、精确计算、全天时服务的优势,获得了广大农业生产者的欢迎,并且取得了可观的社会和经济效益。

  90年代中期,国家863计划,根据国内外研究发展以及我国农业生产服务的实际需要,提出了利用农业专家系统提高农业技术推广能力的战略规划。经过申请 , 我作为第一负责人承担了“农业专家系统开发平台”的研究课题(863-306-DZ05-01-4),同时作为第二负责人承担了国家863智能化农业信息技术应用示范工程-云南示范区(863-306-DZ05-05-03-07)和甘肃示范区(863-306-DZ05-05-03-02)的研究工作。

  研究成果和实际需求的结合是我研究工作的切入点 

  农业专家系统的核心是利用计算机复制/模拟农业专家的知识和思维方式,让计算机辅助或者代替农业专家在基层全天候为农民推广技术服务。要利用计算机去模仿人,首要解决的问题是:知识表示、知识推理、人机交互。同时还有一个重要的问题是需要编制程序的人对农业知识有深刻的理解。

  我的专业是信息处理与软件工程,对农业生产知识缺少了解。我们的研究团队也以学习计算机和信息专业的人员为主。因此我们首要的工作是向农业专家学习农业生产知识,然后试图用计算机的方法去模拟这些知识,把专家头脑中无形的知识,变成为计算机可以读写的有形知识。这也是我们万事开头难的第一步。

  我和课题组同志在反复与农业专家交流的同时,查阅了大量的农业生产资料,发现在农业技术推广过程中,农业技术人员总结出了一种称为“模式化栽培技术”的方法,从人工智能角度来看,这种农业技术表达方式具有结构化特点。如何把这样分阶段的、结构化的农业知识体系用计算机形式表达出来呢?

  

 

  通过查阅资料,我们了解到1975年由MaRViNLee MiNsKY(马文?明斯基)提出的“基于框架理论”的知识表示形式,可以解决结构性知识表达的问题。

  理论方法有了,如何实现呢?我和课题组的同志参照软件工程体系结构的设计方法,结合农业模式化栽培的特点,设计了模型化知识表示方法和基于模式化案例的分布式推理机制。在解决了农业知识表达问题的基础上,为了解决农业知识在各类操作系统之间的移植性(可跨平台)问题,我们又设计了编译器和可独立于具体机器的指令代码集。为了解决在不破坏早期由农业专家以及人工智能研究者用不同语言编制、在解决某一方面具有(如施肥、选种、病虫害诊断)优势的软件结构的同时,充分发挥它们的作用,专门设计了外部软件接口,可以使源出不同的软件在同一个环境中发挥各自的优势。从软件工程的角度来看,这样的设计可以提高效率,节省不必要的重复劳动,降低农业智能系统软件的研制成本。

  通过上述一系列的工作,我对自己所学专业能够在实践中发挥一些作用感到由衷的高兴,特别是在研究过程中,使我认识到科学研究与现实实践结合的重要性。如果我们充分汲取前人案例的成功经验并结合自己的研究实际来考虑问题,就有可能事半功倍。

  在解决了农业知识表达等一系列问题的基础上,我们与云南省、甘肃省的农业专家合作,用了一年多的时间,研制完成了小麦、水稻、玉米、甘蔗、烟草、养牛、温室蔬菜等十个农业智能系统。1998年以来,安徽、云南、甘肃三省科技部门分别组织了由农业专家和计算机专家共同组成的“专家委员会”对我们的工作进行科学鉴定,研究成果得到了专家委员会的充分肯定。通过我们的努力,农业智能系统开始在云南、甘肃进入了实际应用阶段。我们的研究成果获得了1999年中国科学院科技进步二等奖。

  这些工作经历使我认识到:任何一个科学研究,都是在前人基础上发展起来的 , 研究工作者只有在实际工作中不断的总结、发现和提高,才能够有所收获;学校给我们的是解决问题的思考方法,社会给我们的是需要解决的实际问题,所学有所用才能够对社会有所贡献。

  研究成果的推广应用过程是我新研究课题的生长点 

  1998年云南省和甘肃省政府投入2450万元,在云南的33个少数民族自治县和甘肃的12个县推广应用我们研制的小麦、水稻、玉米等系统。当时我国农村的信息化程度还不高,为了推广这项研究成果,首先需要对农业技术人员进行计算机操作培训。我们的研究团队,投入了很多的时间和精力开展了针对基层的培训工作。团队中的一些同志对培训工作产生了疑问,感到它不属于研究工作的范围,意义不大。可恰恰是在对农业技术人员的培训过程中,我们发现了系统设计中需要进一步改善的问题和新的需求。如何充分利用当地农业技术人员的知识,对我们的农业专家系统内部知识进行不断地、自助式的补充、完善呢?我们想到了国际上开展的智能系统开发工具的研究。这些开发工具多采用骨架结构,提供完整的知识表示方法和推理策略,开发者只需进行知识的填充,便可完成一个应用系统的建立。大大节省了农业专家系统开发的费用和时间,为农业专家系统的应用、推广起到了重要的作用。它的优点主要是:提高农业专家系统研制速度,减少费用和不必要的重复劳动。因此,我们向国家863计划领域专家提出了利用“工具”的思想,研制适合与云南、甘肃复杂生产条件的“农业智能系统二次开发工具”的设想。

  我们的研究计划得到了国家和云南、甘肃省政府的支持。随后我们与当地农业专家密切合作,根据

  农业生产中存在的大量离散数据和知识的情况,构造了施肥、灌水、病虫害防治“模拟模型”,水稻、小麦、温室大棚等农业“专家知识模版”,以及多种数据访问对象构件,解决了经验型、离散型的农业知识归纳、信息采集、通讯信息交互等问题。通过智能化、傻瓜化、可视化技术,建立了适合云南、甘肃基层农业技术人员的“农业智能系统二次开发工具平台”。基层农业技术人员可以通过桌面人机交互系统,利用系统中的“模拟模型”、“专家知识模版”等,对各类农业智能系统进行修改完善和补充,为农业智能系统的本地化改造提供了技术平台和保障。

  2003年我们的研究成果通过了国家有关部门组织的技术鉴定,得到与会专家高度的评价。云南、甘肃等33个县农业技术人员利用这个“平台”,开发、改造和完善了我们早期完成的小麦、水稻、温室蔬菜等智能系统,提高了系统在当地的适应性,同时他们还在这个“平台”的支持下,开发完成了当地小红米、芒果、冬大豆等一系列农业智能系统。

  此后,在国家和中国科学院等各方面的支持下,我们的研究团队先后主持参加了国家自然科学基金、863计划、科技支撑计划以及中国科学院知识创新重要方向性等有关“智能化农业信息技术研究”项目23项。研究成果被科技部推选为“十五”863计划成果巡展。同时,我们积极与地方政府合作,推动成立了西南温热区(四川凉山)、西北干旱区(新疆昌吉)、武陵生态区(湖北恩施)三个农业信息技术服务示范基地,通过智能信息技术,针对不同的生态区域条件,帮助农业技术人员开发出适合当地的农业信息技术服务特色产品(药材、棉花、番茄、魔芋、果树、反季节蔬菜、温室大棚),实实在在的把各类农业生产技术推广应用到农村基层,为农民群众提供了有效的服务。

  信息技术在农业服务领域的成功应用,也引起了各界的关注。2003年8月,我应邀在联合国UNDP大会介绍了在西部地区开展农业信息化研究开发工作的情况;我们主持的国家“863云南省农业信息化示范工程项目”作为2003年12月“中国电脑农业”在西部开发的典型案例,获得世界信息峰会的WoRLd SummiTAwaRd大奖;我个人也相继在2002年获得云南省科技进步二等奖、2003年甘肃省科技进步一等奖、2008年国家科技进步二等奖,2009年获得国务院全国民族团结模范个人的表彰。

  通过这些科研工作的经历,我深深地体会到:注意观察和思考是我们科学研究者开展工作的基本原则,社会实践是研究工作者的必修课,科学研究的课题只有在实践应用中才能够不断的发展和创新。

  对国家和农民负责是我开展科研工作的基本原则 

  在我近30年的研究工作中,很幸运地与我国农业现代化的发展结下了不解之缘。一路走来,看到了我国人民在信息技术的指导和帮助下,农村社会发展和经济收入都得到了一定程度的进步和提高,内心感到十分的高兴和幸福。回顾过去历程,“认真认真再认真,严格严格再严格”是我从事科研工作的基本原则,这也是我能够为国家做一点事情的原因之一吧。经过多年的努力,作为课题组长和研究生导师,我也培养组织了一支肯钻研、能吃苦、负责任的研究团队,研究生周元春、骆凯、梁芳丽、李文、江海洋等相继获中国科技大学优秀研究生、国家奖学金等奖励。年轻人的茁壮成长也是我高兴和欣慰的事情。

  我的科研工作也得到了家庭的全力支持。我爱人与我是同行,我的每一个研究成果他都是第一个批评者,我每一个重要的工作实验报告,他都要认真、反复的检查核对,有时甚至会为此发生争执,可我最终都在他的固执中看到了我的问题,也让我加深了对他的信任;由于工作需要我经常出差,女儿从三年级开始就学会了在单位食堂自己打饭,为此我感到愧疚,可她安慰我说:妈妈对工作的态度常常激励我努力学习。如今她已成长为一名大学老师,用认真负责的态度对待她的每一门课,每一个学生;我的父母是中国传统的老人,他们尽自己的一切所能帮助我。早年间我们组同志出差排队买火车票、到邮局接转长途电话、给生病住院的同志送饭基本都由他们来承担,让我没有后顾之忧。每每想起家人为我做出的帮助和支持,我都心怀感激!

  胡锦涛同志在党的十八大报告中指出:“解决好农业、农村、农民问题是全党工作重中之重”,“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路,推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调,促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”。我国是一个农业大国,农业信息化是信息化建设的重要组成部分,农业信息技术是推动现代农业发展的一个重要支撑点。许多关键课题尚待解决,而这些问题的解决对社会进步会产生重大的影响。

  我相信在新一届党中央和政府的领导下,农业信息化技术一定能够得到高度的重视和长足的进展。我也将为之继续努力奋斗,做出应有的贡献。

  

 

 
 
 
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