一種改進(jìn)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在茶葉種植中的應(yīng)用

謝聰，梁敏，鄭洪清

（廣西外國(guó)語學(xué)院，廣西南寧530022）

一種改進(jìn)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在茶葉種植中的應(yīng)用

謝聰，梁敏，鄭洪清

（廣西外國(guó)語學(xué)院，廣西南寧530022）

當(dāng)今社會(huì)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展迅猛，遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。茶葉作為我國(guó)高端的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物，其品質(zhì)和產(chǎn)量都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。本文闡述農(nóng)業(yè)信息化與茶葉種植技術(shù)的結(jié)合，研究了茶農(nóng)在茶葉種植過程的監(jiān)控和評(píng)估體系，重點(diǎn)分析了遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的改進(jìn)方案，這對(duì)信息化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的茶品，提供了一定的參考價(jià)值。

遺傳算法；網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)；茶葉種植

我國(guó)是茶葉種植和銷售的大國(guó)，科學(xué)的茶葉種植管理技術(shù)，能獲得優(yōu)質(zhì)的茶葉。科技力量發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)的茶葉種植技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。一種改進(jìn)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法作為信息采集、數(shù)據(jù)決策分析的現(xiàn)代化技術(shù)，將為茶葉種植提供了新的思路和方法。

1 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型構(gòu)建

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和遺傳算法是兩種生物智能控制方法，自他們誕生之日起就解決很多實(shí)際生產(chǎn)問題，但是它們有各自的局限性。將二者有機(jī)結(jié)合起來，揚(yáng)長(zhǎng)避短，為生物信息化模型技術(shù)的發(fā)展，提供強(qiáng)大思路和動(dòng)力。

1.1 傳統(tǒng)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法評(píng)估

傳統(tǒng)的遺傳算法（Genetic Algorithm，簡(jiǎn)稱GA）是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)程序的一種獨(dú)立存在的的生物仿生技術(shù)?！斑z傳算法”顧名思義，這一技術(shù)原理是套用了生物上的遺傳規(guī)律。它巧妙地將亟待解決的問題假想成生物學(xué)問題，從而用遺傳的規(guī)律來找到解決問題的答案。遺傳算法是人工智能的一個(gè)分支，具有很強(qiáng)的全局收索和優(yōu)化計(jì)算能力，簡(jiǎn)單、通用。在追求智能化的今天，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)。1.2傳統(tǒng)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平直接影響社會(huì)的進(jìn)步和人民的生活質(zhì)量。社會(huì)科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)運(yùn)作模式也在緊隨時(shí)代的腳步而改變，從農(nóng)作物的種植經(jīng)營(yíng)到農(nóng)產(chǎn)品的加工包裝。計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的運(yùn)用，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化被作為新模式而推廣。遺傳算法實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的智能，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者通過應(yīng)用遺傳算法，可以根據(jù)田地的類型選擇合適的農(nóng)作物，還可以通過智能系統(tǒng)來預(yù)見農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，及時(shí)對(duì)可能預(yù)見的災(zāi)害做有效的防治，確保農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)高質(zhì)。

1.3 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的創(chuàng)新改進(jìn)

傳統(tǒng)的遺傳算法確實(shí)為農(nóng)業(yè)智能化提供了很好的思路和方法，但是隨著生產(chǎn)實(shí)踐，它的盲點(diǎn)也逐漸的明顯化。比如：遺傳算法雖然能監(jiān)控出一片農(nóng)田作物的生長(zhǎng)狀況，但是卻不能完全反映出這一地區(qū)農(nóng)田作物的綜合情況。也就是說遺傳算法有統(tǒng)計(jì)的局限性，是專業(yè)計(jì)算機(jī)術(shù)語說的“早熟現(xiàn)象”。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的結(jié)合應(yīng)用，有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)遺傳算法的缺點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的智能數(shù)據(jù)的可信度更高，更具有使用價(jià)值。改進(jìn)的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在測(cè)土配方施肥、農(nóng)田的水分管理、病蟲害的防治方面提供了可靠有用的信息，整合了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作流程。

2 茶葉種植管理的模式分析

茶葉的種植具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但茶本身還具有的養(yǎng)生價(jià)值和文化價(jià)值。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度講，在茶葉種植、加工和銷售的全過程里，茶葉種植管理模式的本質(zhì)是種植出高品質(zhì)的茶葉，這是整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)順利運(yùn)作的根基。

2.1 茶葉種植管理技術(shù)分析

我國(guó)擁有得天獨(dú)厚的茶樹生長(zhǎng)環(huán)境、豐富的種植技術(shù)。茶樹，是熱帶、亞熱帶植物，喜歡溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，在微酸性土壤中能生長(zhǎng)的茂盛，云南等南方地區(qū)是我國(guó)的茶業(yè)主產(chǎn)區(qū)。茶樹是一種長(zhǎng)壽常綠樹木，建立一座茶園可以經(jīng)營(yíng)幾十年之久。茶樹的品種選擇，茶園的地址選擇，都是非常重要的。茶園地址選好、品種確定后，應(yīng)用一整套科學(xué)的種植技術(shù)，茶樹苗開始在溫度適宜的環(huán)境中成長(zhǎng)。就像一句諺語描述的那樣：“開溝定植施基肥，密植矮化高收益”。在茶園施肥的過程中，要以氮肥為主要肥料，目的是促進(jìn)茶樹葉片的茁壯生長(zhǎng)。完善茶園的管理及灌溉系統(tǒng)，防止水土流失等現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 茶葉種植管理模式

社會(huì)上公認(rèn)的茶葉種植管理模式有四大類-小農(nóng)生產(chǎn)（農(nóng)戶），聯(lián)作制(公司+基地+農(nóng)戶)，合作社(農(nóng)戶+農(nóng)戶)，大茶企(公司+基地)。就目前的農(nóng)業(yè)政策傾向來講。合作社是最貼近農(nóng)戶的茶葉種植管理方式，入社的茶農(nóng)共同經(jīng)營(yíng)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、共負(fù)盈虧、積極性提高。而且，在智能化種植的當(dāng)下，合作社重視生產(chǎn)高品質(zhì)的茶葉，積極將產(chǎn)品與電子信息技術(shù)掛鉤，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)管理與質(zhì)量溯源。其他管理模式也是有自己的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)的方式以及要求，茶農(nóng)選擇適合自己的種植模式。

2.3 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在茶葉種植中的應(yīng)用

21世紀(jì)是信息時(shí)代，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式注定要融入有信息化的技術(shù)，也就是將農(nóng)業(yè)信息化、智能化。工程師們把收集的物理、化學(xué)、生物數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)模型來處理，最后獲得想要的預(yù)測(cè)。對(duì)農(nóng)業(yè)而言，土壤的酸堿度、肥力、氣候等數(shù)據(jù)。被工程師們搜集并輸入擬定好的程序中，得到這個(gè)地區(qū)不同種植的作物及產(chǎn)量情況。這套技術(shù)無疑給農(nóng)業(yè)從業(yè)者，從農(nóng)業(yè)信息上帶來更多可預(yù)見性的指導(dǎo)。茶葉種植中，需要有精細(xì)、精準(zhǔn)的生產(chǎn)和管理。無論茶農(nóng)選擇哪種茶葉種植管理模式，農(nóng)業(yè)信息化的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)都是不可取代的。從大的方面說，茶園的種植管理信息化以后，物資的配備到人員的安排，都是有章可尋，有法可依。這樣就減少了資源和人力浪費(fèi)，從而使茶生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)化；在細(xì)節(jié)方面講，茶葉的種植有了信息化以后。茶樹生長(zhǎng)的水、肥、氣、熱四大因素變的可監(jiān)控和預(yù)測(cè)，這為生產(chǎn)出好品質(zhì)的茶葉，提供了可靠的依據(jù)。

3 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在茶葉種植中的應(yīng)用的可行性分析

茶葉的種植是一種精細(xì)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，構(gòu)建遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型能達(dá)到茶葉種植精細(xì)化的目的。遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法通過對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出本地區(qū)適合種植的茶樹品種、水肥管理模式、加工銷售等條件，這比傳統(tǒng)的茶葉種植顯得更智能。

3.1 茶葉種植的地域性分析

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，土地的適宜性是最優(yōu)先考慮的。我國(guó)的茶葉主產(chǎn)區(qū)在云南等省的廣大丘陵山區(qū)這里的土地多以紅壤和黃壤土居多，土層深厚透氣性好，非常適合高品質(zhì)茶葉的種植。所以，在一說到茶，人們的理念中就根深蒂固的想到了云南等主要產(chǎn)區(qū)，云南的茶文化也是傳承和拓展的好的地方。土地適宜是茶葉種植的一個(gè)條件，同時(shí)還需要適宜的氣候環(huán)境。溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境是茶葉生產(chǎn)所需要的，土地、氣候等因素都在不斷的變化。比如近幾年頻繁發(fā)生的低溫現(xiàn)象，使得很多的有經(jīng)驗(yàn)的茶農(nóng)無法正確的把握茶葉種植的時(shí)機(jī)。隨著科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化的普及為茶農(nóng)們?cè)鎏砹诵碌墓芾硭悸?，茶農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)和科技技術(shù)完美配合，這使茶葉種植的逐漸擺脫地域性的限制。

3.2 茶葉種植的產(chǎn)業(yè)鏈分析

茶樹種植是茶葉產(chǎn)業(yè)鏈的開端，四大茶葉種植茶區(qū)都各有利弊，種植戶要根據(jù)自己的情況來選擇合適的模式。種植茶葉是一門手藝，經(jīng)驗(yàn)豐富的茶農(nóng)可以很好的掌控茶葉種植過程。優(yōu)質(zhì)的茶葉采摘完畢，要經(jīng)過攤青、殺青、理?xiàng)l、做形、提毫、烘干、精選等一系列的加工才能形成茶成品。不同的茶葉在加工工藝中各有其法。比如碧螺春和龍井茶在殺青步驟中，碧螺春需要的鍋溫在190-200℃，而龍井只需要80-100℃。好的茶葉生產(chǎn)加工出來了，賣給誰，怎么賣？最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ亲凿N。我國(guó)的茶文化歷史悠久，茶被比擬成高潔寧?kù)o的形象，深得人們的喜愛，飲茶可以促進(jìn)人的身體健康。另外，銷售茶葉的另一個(gè)大渠道就是出口。中國(guó)是茶葉生產(chǎn)大國(guó)，有著濃厚的茶文化。但與常人知道的觀念略有不同的是，中國(guó)雖是最大的飲茶國(guó)，但人均茶葉消費(fèi)量還不是很多的，比不上主要的飲茶國(guó)英國(guó)、摩洛哥等國(guó)家。所以，中國(guó)茶葉的出口貿(mào)易，也是茶銷售的一個(gè)重要渠道。

3.3 茶葉種植經(jīng)濟(jì)性的分析

茶樹是常綠木本葉用經(jīng)濟(jì)作物。喜溫喜濕，耐陰忌水，生長(zhǎng)快、適應(yīng)性廣。茶樹種植在山上，不僅不會(huì)同糧食、油料、糖蔗等經(jīng)濟(jì)作物爭(zhēng)土地，而且又能綠化荒山丘陵，保持水土，美化環(huán)境，凈化空氣，改善生態(tài)環(huán)境。發(fā)展茶葉生產(chǎn)，既能增加山區(qū)群眾經(jīng)濟(jì)收入，繁榮市場(chǎng)，又能為國(guó)家提供稅利和出口創(chuàng)匯，為祖國(guó)“四化”建設(shè)積累資金，茶葉種植是山區(qū)群眾“脫貧致富”的一條好門路。茶種植過程中的投人主要包括：茶苗投入、肥料投入及人工投入。如何降低成本，還能獲得高產(chǎn)高品質(zhì)的茶葉，是茶農(nóng)經(jīng)濟(jì)增收的主要目的。選擇適宜的茶樹品種，有機(jī)的肥料，節(jié)省人工的種植管理方式，都是茶葉生產(chǎn)者必須面臨和解決的問題。以往傳統(tǒng)的茶葉種植，依靠的是茶農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)，比較粗獷，屬于是靠天吃飯，再加上外界環(huán)境的影響，茶葉的產(chǎn)量總是維持一個(gè)范圍內(nèi)，很難從根本上提高產(chǎn)量。

而現(xiàn)在智能農(nóng)業(yè)的廣泛推廣，茶農(nóng)可以依靠信息化的技術(shù)，來選擇最優(yōu)的種植方案，從而避免浪費(fèi)，壓縮成本?，F(xiàn)在的農(nóng)業(yè)是高度信息化、科學(xué)化，人們充分利用身邊的各種資源，能夠有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了種植過程科學(xué)性與可預(yù)測(cè)化。

4 結(jié)論

將遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型引入茶葉種植中，改變傳統(tǒng)的茶葉種植管理中的弊端。為茶農(nóng)們?cè)鎏砹诵碌姆N茶思路，茶農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型的結(jié)合，使茶葉種植的逐漸擺脫地域性的限制，能夠有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)信息化的普及，為茶葉種植帶來了便捷。信息化為茶樹品種的選擇、茶園的選址以及種植管理提供了很好的保障和依據(jù)，為茶產(chǎn)業(yè)鏈更好的運(yùn)作起到了推動(dòng)作用。

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廣西高?？蒲许?xiàng)目（KY2015YB539）

謝聰（1982-），男，廣西陸川人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全，信息技術(shù)。梁敏（1983-），女，廣西南寧人，碩士，講師，研究方向：藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)。鄭洪清（1978-），男，湖南邵陽人，碩士，講師，研究方向：智能計(jì)算及應(yīng)用。