Book Cover: Large Language Models in AI-Driven Agriculture

Large Language Models in AI-Driven Agriculture

مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی

ISBN: 978-622-91563-9-1 Published: 2025 سال انتشار: ۱۴۰۴ Publisher: Vajegan Alef Publishing ناشر: واژگان الف Pages: 59 تعداد صفحات: ۵۹
Free Download (PDF) دانلود رایگان کتاب (PDF)

Abstract چکیده کتاب

Large Language Models (LLMs) are among the most significant advancements in artificial intelligence (AI), offering powerful capabilities in natural language understanding and generation. Their applications have expanded into various domains, including agriculture, where they are accelerating the transition to smart agriculture. This book presents a comprehensive review of the concepts, applications, techniques, and challenges related to the use of LLMs in the agricultural sector. General-purpose large-scale models—such as GPT, Claude, Gemini, and LLaMA—can process text, images, and sensor data, and can be applied to tasks such as expert advisory, intelligent crop management (including plant growth monitoring, disease and pest detection, irrigation and fertilization optimization, and yield prediction), agricultural big data analysis, documentation automation, and question-answering systems. However, the need for domain-specific expertise often necessitates the adaptation of these models. In response, specialized models—such as AgriVLM, AgriBERT, KALLM, and PLLaMa—have been developed or fine-tuned for agricultural use. Key techniques to improve LLM performance in this domain include fine-tuning or pre-training with agricultural datasets, using retrieval-augmented generation (RAG) to incorporate specialized knowledge, integrating knowledge graphs, employing vision-language models for multimodal data analysis, and leveraging Internet of Things (IoT) systems. Beyond technical approaches, robust evaluation of LLM performance in agriculture is critical for establishing trust and ensuring practical viability. This includes metrics such as accuracy, precision, F1 score, text generation quality (e.g., BLEU, ROUGE, and BERTScore), resource efficiency, benchmarking, and comparisons with expert evaluations. Despite their promise, LLMs face challenges such as limited high-quality agricultural data, the risk of misinformation, lack of deep domain expertise in general models, high computational costs, concerns about interpretability and reliability, potential biases, data privacy issues, and labor implications. Nonetheless, LLMs offer transformative potential—enhancing productivity, improving crop yields, promoting sustainability, and enabling data-driven decision-making in agriculture. Continued research into domain-specific model development, integration with complementary technologies, addressing existing limitations, and exploring ethical and social impacts remains essential.

Keywords: Artificial Intelligence (AI), Machine Learning, Generative AI, Large Language Models (LLMs), Smart Agriculture.

مدل‌های زبانی بزرگ (LLMها)، به‌عنوان یکی از برجسته‌ترین پیشرفت‌ها در حوزة هوش مصنوعی (AI)، با قابلیت‌های قدرتمند در درک و تولید زبان طبیعی، به طور فزاینده‌ای در حوزه‌های گوناگون، از جمله کشاورزی، کاربرد یافته‌اند و روند گذار به کشاورزی هوشمند را تسریع بخشیده‌اند. این کتاب به بررسی جامع مفاهیم، کاربردها، تکنیک‌ها و چالش‌های مرتبط با بهره‌گیری از LLMها در بخش کشاورزی می‌پردازد. مدل‌های عمومی بزرگ‌مقیاس شناخته‌شده‌ای همچون سری‌های GPT ،Claude ،Gemini و LLaMA با توانایی تحلیل داده‌های متنی، تصویری و حسگری، می‌توانند در زمینه‌های متنوعی نظیر ارائة مشاوره و راهنمایی تخصصی، مدیریت هوشمند محصول (از جمله پایش رشد گیاه، تشخیص بیماری و آفات، بهینه‌سازی آبیاری و کوددهی و پیش‌بینی عملکرد)، تحلیل داده‌های حجیم کشاورزی، خودکارسازی مستندسازی و تقویت سیستم‌های پرسش‌وپاسخ به کار گرفته شوند. بااین‌حال، نیاز به دانش دامنه‌ای تخصصی در کشاورزی، اغلب اقتضا می‌کند که این مدل‌های عمومی تطبیق داده شوند. در این راستا، مدل‌هایی نظیر AgriVLM ،AgriBERT ،KALLM و PLLaMa به طور خاص برای حوزة کشاورزی توسعه یا تنظیم شده‌اند. از جمله تکنیک‌های کلیدی برای ارتقای کارایی LLMها در این حوزه می‌توان به تنظیم دقیق یا پیش آموزش آن‌ها با مجموعه‌داده‌های کشاورزی، بهره‌گیری از تولید تقویت‌شده با بازیابی (RAG) جهت افزودن دانش تخصصی و ادغام با گراف‌های دانش، مدل‌های زبانی بصری برای تحلیل داده‌های چندوجهی و سیستم‌های اینترنت اشیا (IoT) اشاره کرد. افزون بر این رویکردهای فنی، ارزیابی عملکرد LLMها در حوزة کشاورزی برای ایجاد اعتماد و تضمین قابلیت استفاده عملی آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. این ارزیابی مجموعه‌ای از معیارها را در بر می‌گیرد؛ از جمله صحت، دقت، امتیاز F1، معیارهای تولید متن (مانند BLEU ،ROUGE و BERTScore)، بهره‌وری منابع، محک‌زنی و مقایسه با ارزیابی‌های انجام‌شده توسط متخصصان انسانی. علی‌رغم پتانسیل عظیم LLMها، چالش‌هایی نظیر کمبود داده‌های کشاورزی باکیفیت بالا، خطر تولید اطلاعات نادرست، فقدان دانش تخصصی عمیق در مدل‌های عمومی، هزینه‌های بالای محاسباتی، مسائل مربوط به تفسیرپذیری و اعتمادپذیری، سوگیری‌های احتمالی، نگرانی‌های مرتبط با حریم خصوصی داده‌ها و پیامدهای بالقوه بر نیروی کار کشاورزی همچنان باقی است. باوجود این محدودیت‌ها، LLMها با ارائة بینش‌های عملی برگرفته از داده‌های پیچیده، فرصت‌هایی قابل‌توجه برای افزایش بهره‌وری، بهبود بازده محصول، ارتقای پایداری و بهینه‌سازی تصمیم‌گیری در کشاورزی فراهم کرده و فرایند اتوماسیون را در این حوزه شتاب می‌بخشند. استمرار پژوهش در زمینة توسعة مدل‌های تخصصی‌تر، بهبود هم‌افزایی با سایر فناوری‌ها، رفع چالش‌های موجود و بررسی پیامدهای اخلاقی و اجتماعی این فناوری‌ها، ضرورتی اساسی محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها: هوش مصنوعی (AI)، یادگیری ماشین، هوش مصنوعی مولد، مدل‌های زبانی بزرگ (LLMها)، کشاورزی هوشمند.

Table of Contents فهرست مطالب

  • Author's Prefaceپیش‌گفتار نویسنده
  • Chapter 1: Introduction to Large Language Modelsفصل اول: مقدمه‌ای بر مدل‌های زبانی بزرگ
  • Chapter 2: Applications of Large Language Modelsفصل دوم: کاربردهای مدل‌های زبانی بزرگ
  • Chapter 3: Techniques and Modelsفصل سوم: تکنیک‌ها و مدل‌ها
  • Chapter 4: Performance Evaluationفصل چهارم: ارزیابی عملکرد
  • Chapter 5: Challenges and Considerationsفصل پنجم: چالش‌ها و ملاحظات
  • Chapter 6: Future Directionsفصل ششم: چشم‌اندازهای آینده
  • Chapter 7: Conclusionفصل هفتم: نتیجه‌گیری
  • Referencesمنابع

About the Author درباره نویسنده

Javad Khanifar, Ph.D., is an expert in soil science and engineering, geomorphometry, remote sensing, artificial intelligence, and spatial data analysis. His research is centered on the application of innovative technologies in earth sciences and agriculture. For more information about his scientific and research background, as well as to access his other works, please visit his personal website at www.drjk.ir.

دکتر جواد خنیفر، متخصص علوم و مهندسی خاک، ژئومورفومتری، سنجش از دور، هوش مصنوعی و تحلیل داده‌های مکانی است. تحقیقات ایشان بر کاربرد فناوری‌های نوین در علوم زمین و کشاورزی متمرکز است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سوابق علمی و پژوهشی و همچنین دسترسی به سایر آثار ایشان، لطفاً به وب‌سایت شخصی ایشان به آدرس www.drjk.ir مراجعه فرمایید.

How to Cite This Book نحوه استناد به کتاب

For accurate citation, please select your preferred style below. برای استناد دقیق به این اثر، لطفاً سبک مورد نظر خود را انتخاب کنید.

APA (7th ed.)
Khanifar, J. (2025). Large Language Models in AI-Driven Agriculture. Vajegan Alef Publishing. https://drjk.ir/llms-agriculture-book خنیفر، ج. (1404). مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی. واژگان الف. https://drjk.ir/llms-agriculture-book
MLA (9th ed.)
Khanifar, Javad. Large Language Models in AI-Driven Agriculture. Vajegan Alef Publishing, 2025, drjk.ir/llms-agriculture-book. خنیفر، جواد. مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی. واژگان الف، 1404، drjk.ir/llms-agriculture-book.
Chicago (17th ed., author-date)
Khanifar, Javad. 2025. Large Language Models in AI-Driven Agriculture. Tehran: Vajegan Alef Publishing. https://drjk.ir/llms-agriculture-book. خنیفر، جواد. 1404. مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی. تهران: واژگان الف. https://drjk.ir/llms-agriculture-book.
BibTeX
@book{Khanifar2025LLMAgricultureEN, author = {Khanifar, Javad}, title = {Large Language Models in AI-Driven Agriculture}, publisher = {Vajegan Alef Publishing}, year = {2025}, isbn = {978-622-91563-9-1}, url = {https://drjk.ir/llms-agriculture-book}, note = {Pages: 59. Freely available for download.} } @book{Khanifar1404LLMAgricultureFA, author = {خنیفر, جواد}, title = {مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی}, publisher = {واژگان الف}, year = {1404}, isbn = {978-622-91563-9-1}, url = {https://drjk.ir/llms-agriculture-book}, note = {صفحات: 59. قابل دانلود رایگان.} }
RIS (EndNote, Zotero)
TY - BOOK AU - Khanifar, Javad TI - Large Language Models in AI-Driven Agriculture PY - 2025 PB - Vajegan Alef Publishing CY - Tehran SN - 978-622-91563-9-1 UR - https://drjk.ir/llms-agriculture-book N1 - Pages: 59. Freely available for download. KW - Large Language Models KW - AI-Driven Agriculture KW - Smart Agriculture L1 - https://drjk.ir/khanifar2025-large-language-models-agriculture-book.pdf ER - TY - BOOK AU - خنیفر, جواد TI - مدل‌های زبانی بزرگ در کشاورزی مبتنی بر هوش مصنوعی PY - 1404 PB - واژگان الف SN - 978-622-91563-9-1 UR - https://drjk.ir/llms-agriculture-book N1 - تعداد صفحات: 59. قابل دانلود رایگان. KW - مدل‌های زبانی بزرگ KW - کشاورزی هوشمند KW - هوش مصنوعی L1 - https://drjk.ir/khanifar2025-large-language-models-agriculture-book.pdf ER -