Expert System for Crop Disease based on Graph Pattern Matching: A proposal

Para la agroindustria, las enfermedades en cultivos constituyen uno de los problemas más frecuentes que generan grandes pérdidas económicas y baja calidad en la producción. Por otro lado, desde las ciencias de la computación, han surgido diferentes herramientas cuya finalidad es mejorar la prevención y el tratamiento de estas enfermedades. En este sentido, investigaciones recientes proponen el desarrollo de sistemas expertos para resolver este problema haciendo uso de técnicas de minería de datos e inteligencia artificial, como inferencia basada en reglas, árboles de decisión, redes bayesianas, entre otras. Además, los grafos pueden ser usados para el almacenamiento de los diferentes tipos de variables que se encuentran presentes en un ambiente de cultivos, permitiendo la aplicación de técnicas de minería de datos en grafos, como el emparejamiento de patrones en los mismos. En este artículo presentamos una visión general de las temáticas mencionadas y una propuesta de un sistema experto para enfermedades en cultivos, basado en emparejamiento de patrones en grafos.For agroindustry, crop diseases constitute one of the most common problems that generate large economic losses and low production quality. On the other hand, from computer science, several tools have emerged in order to improve the prevention and treatment of these diseases. In this sense, recent research proposes the development of expert systems to solve this problem, making use of data mining and artificial intelligence techniques like rule-based inference, decision trees, Bayesian network, among others. Furthermore, graphs can be used for storage of different types of variables that are present in an environment of crops, allowing the application of graph data mining techniques like graph pattern matching. Therefore, in this paper we present an overview of the above issues and a proposal of an expert system for crop disease based on graph pattern matching

A systematic review of data quality issues in knowledge discovery tasks

Hay un gran crecimiento en el volumen de datos porque las organizaciones capturan permanentemente la cantidad colectiva de datos para lograr un mejor proceso de toma de decisiones. El desafío mas fundamental es la exploración de los grandes volúmenes de datos y la extracción de conocimiento útil para futuras acciones por medio de tareas para el descubrimiento del conocimiento; sin embargo, muchos datos presentan mala calidad. Presentamos una revisión sistemática de los asuntos de calidad de datos en las áreas del descubrimiento de conocimiento y un estudio de caso aplicado a la enfermedad agrícola conocida como la roya del café.Large volume of data is growing because the organizations are continuously capturing the collective amount of data for better decision-making process. The most fundamental challenge is to explore the large volumes of data and extract useful knowledge for future actions through knowledge discovery tasks, nevertheless many data has poor quality. We presented a systematic review of the data quality issues in knowledge discovery tasks and a case study applied to agricultural disease named coffee rust

Early warning system for coffee rust disease based on error correcting output codes: a proposal

Colombian coffee producers have had to face the severe consequences of the coffee rust disease since it was first reported in the country in 1983. Recently, machine learning researchers have tried to predict infection through classifiers such as decision trees, regression Support Vector Ma­chines (SVM), non-deterministic classifiers and Bayesian Networks, but it has been theoretically and empirically demonstrated that combining multiple classifiers can substantially improve the classification perfor­mance of the constituent members. An Early Warning System (EWS) for coffee rust disease was therefore proposed based on Error Correcting Output Codes (ECOC) and SVM to compute the binary functions of Plant Density, Shadow Level, Soil Acidity, Last Nighttime Rainfall Intensity and Last Days Relative Humidity.Los productores de café colombianos han sufrido severas consecuencias por la Roya desde que fue reportada por primera vez en el país en el año 1983. Recientemente, investigadores de aprendizaje automático han intentado predecir la roya a través de clasificadores como: arboles de de­cisión, máquinas de vector de soporte, clasificadores no determinísticos y redes bayesianas, pero se ha demostrado teórica y empíricamente que la combinación de múltiples clasificadores puede mejorar sustancialmente el rendimiento en la clasificación. En este sentido es propuesto un sistema de alerta temprana para la roya en el café, basado en códigos de salida de corrección de error y máquinas de vector de soporte para calcular las funciones binarias de la densidad de planta, el nivel de sombra, la acidez del suelo, la intensidad de lluvia en la última noche, y en últimos días, con humedad relativa

Sistema de alerta temprana para la roya en el café basado en códigos de salida de corrección de error: una propuesta

Colombian coffee producers have had to face the severe consequences of the coffee rust disease since it was first reported in the country in 1983. Recently, machine learning researchers have tried to predict infection through classifiers such as decision trees, regression Support Vector Ma­chines (SVM), non-deterministic classifiers and Bayesian Networks, but it has been theoretically and empirically demonstrated that combining multiple classifiers can substantially improve the classification perfor­mance of the constituent members. An Early Warning System (EWS) for coffee rust disease was therefore proposed based on Error Correcting Output Codes (ECOC) and SVM to compute the binary functions of Plant Density, Shadow Level, Soil Acidity, Last Nighttime Rainfall Intensity and Last Days Relative Humidity.Los productores de café colombianos han sufrido severas consecuencias por la Roya desde que fue reportada por primera vez en el país en el año 1983. Recientemente, investigadores de aprendizaje automático han intentado predecir la roya a través de clasificadores como: arboles de de­cisión, máquinas de vector de soporte, clasificadores no determinísticos y redes bayesianas, pero se ha demostrado teórica y empíricamente que la combinación de múltiples clasificadores puede mejorar sustancialmente el rendimiento en la clasificación. En este sentido es propuesto un sistema de alerta temprana para la roya en el café, basado en códigos de salida de corrección de error y máquinas de vector de soporte para calcular las funciones binarias de la densidad de planta, el nivel de sombra, la acidez del suelo, la intensidad de lluvia en la última noche, y en últimos días, con humedad relativa

Un nuevo conjunto de datos para la detección de roya en cultivos de café Colombianos basado en clasificadores

Coffee production is the main agricultural activity in Colombia. More than 350.000 Colombian families depend on coffee harvest. Since coffee rust disease was first reported in the country in 1983, these families have had to face severe consequences. Recently, machine learning approaches have built a dataset for monitoring coffee rust incidence that involves weather conditions and physic crop properties. This background encouraged us to build a dataset for coffee rust detection in Colombian crops through data mining process as Cross Industry Standard Process for Data Mining (CRISP-DM). In this paper we define a proper data to generate accurate models; once the dataset is built, this is tested using classifiers as: Support Vector Regression, Backpropagation Neural Networks and Regression Trees.La producción de café es la principal actividad agrícola en Colombia. Más de 350.000 familias colombianas dependen de la cosecha de café. En este sentido, la roya fue reportada por primera vez en el país en 1983, y desde entonces estas familias han tenido que enfrentar graves consecuencias. Recientemente, diversos enfoques basados en aprendizaje automático han construido un conjunto de datos para el monitoreo de la incidencia de la roya del café, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y las propiedades físicas de los cultivos. Estas investigaciones motivaron la creación de un conjunto de datos para la detección de la roya en cultivos Colombianos a través del proceso de minería de datos CRISP-DM. En este trabajo se definió un conjunto de datos con el objetivo de generar clasificadores precisos; una vez construido el conjunto de datos, fue probado mediante tres clasificadores: Maquinas de vector de regresión, Redes neuronales con propagación hacia atrás y Árboles de regresión

Adaptação de serviços web para a personalização de alertas precoces em agricultura

Early warning systems are designed to inform the largest number of users, such as a country or a region, about a risky situation. However, in specific domains such as agriculture, it is commonly required for these alerts to be more specific according to the crops location and their properties. Consequently, the web services of these systems must be adapted. On the other hand, the enterprise services bus, with its mediation capabilities (such as message transformation and routing), and complex event processing with their monitoring characteristics, can be integrated to meet the adaptation requirements of web services at runtime. This paper presents an improvement for an early warning system for coffee production that, according to the area in which a crop is located and its phenology, manages the adaptation of alerts for coffee rust, based on the integration of an enterprise services bus and a complex events processing.Los sistemas de alerta temprana están diseñados para informar a un gran número de usuarios —un país o  na región— sobre una situación de riesgo. Sin embargo, en dominios específicos como la agricultura suele requerirse que estos sean más específicos, de acuerdo con la ubicación del cultivo y sus propiedades. Por lo tanto, los servicios web de estos sistemas requieren adaptarse. Así mismo, el bus de servicios empresariales con sus capacidades de mediación, así como el procesamiento de eventos complejos con sus características de monitorización, pueden integrarse para cumplir con los requisitos de adaptación de los servicios web en tiempo de ejecución. Este articulo presenta la adaptación de los servicios web de acuerdo con la ubicación de un cultivo y su fenología, manejando la adaptación de alertas  ara la roya en el café, con base en la integración del bus de servicios empresariales y el procesamiento de eventos complejos. Os sistemas de alerta precoce estão desenhados para informar a um grande número de usuários —um país ou uma região— sobre uma situação de risco. No entanto, em domínios específicos como a agricultura costuma-se requerer que estes sejam mais específicos, de acordo com a localização do cultivo e suas propriedades. Portanto, os serviços web desses sistemas requerem adaptar-se. Desse modo, o Enterprise Service Bus com suas capacidades de mediação, bem como o processamento de eventos complexos com suas características de monitoramento podem ser integrados para cumprir os requisitos de adaptação dos serviços web em tempo de execução. Este artigo apresenta a adaptação dos serviços web de acordo com a localização de um cultivo e sua fenologia, gerenciando a adaptação de alerta para a ferrugem no café, com base na integração do Enterprise Service Bus e o processamento de eventos complexos.&nbsp

RustOnt: An Ontology to Explain Weather Favorable Conditions of the Coffee Rust

Crop disease management in smart agriculture involves applying and using new technologies to reduce the impact of diseases on the quality of products. Coffee rust is a disease that factors such as poor agronomic management activities and climate conditions may favor. Therefore, it is crucial to identify the relationships between these factors and this disease to learn how to face its consequences and build intelligent systems to provide appropriate management or help farmers and experts make decisions accordingly. Nevertheless, there are no studies in the literature that propose ontologies to model these factors and coffee rust. This paper presents a new ontology called RustOnt to help experts more accurately model data, expressions, and samples related to coffee rust and apply it whilst taking into account the geographical location where the ontology is adopted. Consequently, this ontology is crucial for coffee rust monitoring and management by means of smart agriculture systems. RustOnt was successfully evaluated considering quality criteria such as clarity, consistency, modularity, and competence against a set of initial requirements for which it was built.project "System based on knowledge engineering for the agroecological management of coffee rust", grant 823-Formation of high-level human capital for the regions-Cauc

Desenvolvimento e seleção de modelos de alerta para a ferrugem do cafeeiro em anos de alta carga pendente de frutos.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo desenvolver e selecionar modelos de alerta para predizer o aumento da taxa de progresso mensal da ferrugem do cafeeiro para lavouras em anos de alta carga pendente de frutos. Os modelos foram desenvolvidos por meio de quatro técnicas de mineração de dados: redes neurais artificiais, árvores de decisão, máquinas de vetores suporte e florestas aleatórias. A seleção dos modelos ocorreu de forma gráfica e por meio de suas medidas de desempenho e o resultado mostrou que os modelos desenvolvidos neste trabalho apresentaram desempenho superior a outros previamente desenvolvidos. Estes modelos de alerta fornecem melhores subsídios para o monitoramento da doença da ferrugem do cafeeiro em anos de alta carga pendente de frutos

Potencial de técnicas de mineração de dados para modelos de alerta da ferrugem do cafeeiro.

Resumo. Este trabalho procurou avaliar o potencial de técnicas de mineração de dados no desenvolvimento de modelos de alerta da ferrugem do cafeeiro. Foram avaliadas quatro técnicas: Redes Neurais Artificiais, Árvores de Decisão, Support Vector Machines e Random Forest. A avaliação dos modelos gerados mostrou que as duas últimas técnicas geram modelos com maior taxa de acerto e melhores medidas de sensitividade e especificidade. As Redes Neurais Artificiais geraram modelos com alto valor de sensitividade, enquanto que as Árvores de Decisão obtiveram desempenho inferior quando comparadas às demais técnicas. O balanceamento de classes se mostrou um procedimento fundamental na melhora da taxa de acerto dos modelos.SBIAgro 2013