Es-plantufam: um sistema especialista de identificação de famílias de plantas amazônicas por características morfológicas diagnósticas
DOI:
https://doi.org/10.21439/conexoes.v20.4136Palavras-chave:
Morfologia botânica, Taxonomia, Educação botânicaResumo
A Floresta Amazônica abriga elevada diversidade vegetal, cuja identificação precisa é fundamental para estudos em taxonomia, ecologia e conservação. Este estudo descreve o desenvolvimento e a avaliação do ES-PLANTUFAM, um sistema especialista online para identificação de famílias de angiospermas da Amazônia brasileira. A base de conhecimento foi construída a partir de literatura taxonômica especializada, e diferentes algoritmos de árvores de decisão foram testados no software Weka para geração das regras do sistema, posteriormente implementadas no ES-Builder. A validação envolveu testes com amostras depositadas no Herbário HUAM/UFAM e avaliação de usabilidade por usuários. O modelo RandomTree apresentou o melhor desempenho (91,6% de acertos; Kappa = 0,91), e os testes com amostras indicaram precisão de 88,89%. O ES-PLANTUFAM demonstrou potencial como ferramenta digital para apoio à identificação botânica, tornando mais acessíveis os caracteres morfológicos diagnósticos utilizados na distinção entre famílias de angiospermas.
Referências
ABDULJABBAR, A. S.; SALMAN, N. D.; JALEEL, Z. T. Design of an Expert System for Airport Rubber Removal. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Bristol, v. 737, n. 1, p. 012135, 2020.
ALTAYEB, J. M. et al. Mango Pests Identification Expert System. International Journal of Engineering and Information Systems (IJEAIS), Kentucky, v. 7, n. 6, p. 19–26, 2023.
ANITHA, A. Disease prediction and knowledge extraction in banana crop cultivation using decision tree classifiers. International Journal of Business Intelligence and Data Mining, Genebra, v. 20, n. 1, p. 107–120, 2022.
AYUS, I.; PANIGRAHI, N. A Decision Support System Using Rule-Based Expert System for COVID-19 Prediction and Diagnosis. In: NANDAN MOHANTY, S. et al. (org.). Applications of Artificial Intelligence in COVID-19. Singapore: Springer Singapore, 2021. (Medical Virology: From Pathogenesis to Disease Control). p. 119–140. Disponível em: https://link.springer.com/10.1007/978-981-15-7317-0_7. Acesso em: 15 jun. 2024.
BFG, THE BRAZIL FLORA GROUP. Coleção Flora do Brasil 2020. 1. ed. Rio de Janeiro: Jardim Botânico do Rio de Janeiro, 2021. Disponível em: http://doi.org/10.47871/jbrj2021004. Acesso em: 19 jun. 2024.
CARDOSO, D. et al. Amazon plant diversity revealed by a taxonomically verified species list. Proceedings of the National Academy of Sciences, Washington, v. 114, n. 40, p. 10695–10700, 2017.
CAVALCANTI, M. J.; SANTOS-SILVA, E. N. dos; PRIMEIRO, L. G. Free DELTA: An open source system for processing taxonomic descriptions. Tropical Diversity, Manaus, v. 4, n. 1, p. 1–12, 2024.
CONTRERAS, W. F. et al. An application of expert systems to botanical taxonomy. Expert Systems with Applications, Amsterdam, v. 25, n. 3, p. 425–430, 2003.
DALLWITZ, M. J. A Flexible Computer Program for Generating Identification Keys. Systematic Biology, Oxford, v. 23, n. 1, p. 50–57, 1974.
DALLWITZ, M. J.; PAINE, T. A.; ZURCHER, E. J. User’s guide to the DELTA System: a general system for processing taxonomic descriptions. London: Academic Press, 2020. Disponível em: https://www.delta-intkey.com/www/uguide.pdf. Acesso em: 16 jul. 2024.
DAVIS, J. R.; MARTIN, C. V.; MACKENZIE, D. A simple expert system for identifying plants in a local area. Environmental Software, Amsterdam, v. 5, n. 3, p. 149–157, 1990.
DELGADO CALVO-FLORES, M. et al. XKey: A tool for the generation of identification keys. Expert Systems with Applications, Amsterdam, v. 30, n. 2, p. 337–351, 2006.
ELE, S. I.; UMOH, E. E.; ADESOLA, W. A. An overview of the development principles, stages and building blocks of Expert System. West African Journal of Industrial and Academic Research, Owerri, v. 11, n. 1, p. 44–58, 2014.
ES-BUILDER WEB. McGoo Software - Expert System Shell. Sydney, 2024. Expert System Shell. Disponível em: https://www.mcgoo.com.au/. Acesso em: 14 jun. 2024.
FLORA E FUNGA DO BRASIL. Jardim Botânico do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2024. Disponível em: https://floradobrasil.jbrj.gov.br/consulta/. Acesso em: 12 jun. 2024.
FRANK, E.; HALL, M. A.; WITTEN, I. H. The WEKA Workbench. Online Appendix for “Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques”. Versão 4. Waikato: Morgan Kaufmann, 2016.
GADERMANN, A. M.; GUHN, M.; ZUMBO, B. D. Estimating Ordinal Reliability for Likert-Type and Ordinal Item Response Data: A Conceptual, Empirical, and Practical Guide. Practical Assessment, Research & Evaluation, Florida, v. 17, n. 3, 2012. Disponível em: https://eric.ed.gov/?id=EJ977577. Acesso em: 16 jul. 2024.
GIARRATANO, J. C.; RILEY, G. Expert Systems: Principles and Programming. Boston, Massachusetts: Thomson Course Technology, 2004.
GWENDO, J. O. Trends and Insights on Tools Used for the Development of Expert Systems: A Systematic Review of Research Articles (2018-2022). International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology, Dhaka, v. 8, p. 331–347, 2023.
İNAN, Y. Leaves Recognition Systems Using Artificial Neural Network. 2015. 83 f. Dissertation - Near East University, Nicosia, 2015.
IZAGUIRRE, F. The Names of All Wild Things: Field Guides and Environmental Thinking. 2024. 109 f. Dissertation - West Virginia University, West Virginia, 2024.
JUNIOR, G. de B. V. et al. Métricas Utilizadas Para Avaliar a Eficiência De Classificadores Em Algoritmos Inteligentes. Revista CPAQV - Centro de Pesquisas Avançadas em Qualidade de Vida, São Paulo, v. 14, n. 2, 2022.
LELEKOV, S.; LYAKH, A. TAXEX: Taxonomic expert system. History of development and technology of identification. In: International Conference On Marine Biodiversity Data Management, 2004, Germany. Ocean Biodiversity Informatics. Germany: IOC Workshop Report, 2004. p. 113–120.
LUCIDCENTRAL. Identification and Diagnostic Tools. Queensland, 2024. Tools, often utilized in taxonomic and ecological research. Disponível em: https://www.lucidcentral.org/. Acesso em: 13 jun. 2024.
MARTINS-DA-SILVA, R. C. V. et al. Noções morfológicas e taxonômicas para identificação botânica. Brasília DF: Embrapa, 2014. Disponível em: www.embrapa.br/amazonia-oriental/publicacoes. Acesso em: 26 maio 2024.
MELLI, R. Expert Systems and Knowledge Acquisition. In: EXERGY, ENERGY SYSTEM ANALYSIS AND OPTIMIZATION. Oxford, United Kingdom: UNESCO-EOLSS, 2009. v. 3, p. 14. Disponível em: https://www.eolss.net/sample-chapters/c08/E3-19-04-02.pdf.
MHLONGO, S. E. E. et al. A Rule-based Expert System for Selection of Rehabilitation Strategies for Abandoned Mines in South Africa. Journal of Mining and Environment, Kerman, v. 14, n. 4, p. 1171–1181, 2023.
MIOT, H. A. Análise de concordância em estudos clínicos e experimentais. Jornal Vascular Brasileiro, São Paulo, v. 15, n. 2, p. 89–92, 2016.
NESBITT, M. et al. Linking biodiversity, food and nutrition: The importance of plant identification and nomenclature. Journal of Food Composition and Analysis, Amsterdam, v. 23, n. 6, Horticulture, Biodiversity and Nutrition, p. 486–498, 2010.
OSSANI, P. C. et al. Machine learning in classification and identification of nonconventional vegetables. Journal of Food Science, Chicago, v. 85, n. 12, p. 4194–4200, 2020.
PANIGRAHI, N.; AYUS, I.; JENA, O. An Expert System-Based Clinical Decision Support System for Hepatitis-B Prediction & Diagnosis. In: MOHANTY, S. N. et al. (org.). Machine Learning for Healthcare Applications. 1. ed. India: Scrivener Publishing LLC, 2021. v. 1, p. 57–76.
R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing, 2023.
RIBEIRO, J. E. L. da S. et al. Flora da Reserva Ducke: guia de identificação das plantas vasculares de uma floresta de terra-firme na Amazônia Central. 1. ed. Manaus - AM: INPA-DFID, 1999. v. 1
SHARMA, N. et al. Designing online species identification tools for biological recording: the impact on data quality and citizen science learning. PeerJ, San Francisco - Califórnia, v. 6, p. e5965, 2019.
SILVA, H. et al. Illustrated plant identification keys: An interactive tool to learn botany. Computers & Education, Amsterdam, v. 56, n. 4, p. 969–973, 2011.
UNG, V. et al. Xper2: introducing e-taxonomy. Bioinformatics, Oxford, v. 26, n. 5, p. 703–704, 2010.
VIGNES-LEBBE, R. et al. Desktop or remote knowledge base management systems for taxonomic data and identification keys: Xper2 and Xper3. Biodiversity Information Science and Standards, Sofia-Bulgaria, v. 1, p. e19911, 2017.
WANG, C. The Research on the Application of Plant Identification and Mobile Learning APP based on Expert System. In: 9th International Conference On Computer Supported Education, 2017, Porto, Portugal. Proceedings of the 9th International Conference on Computer Supported Education. Porto, Portugal: SCITEPRESS - Science and Technology Publications, 2017. p. 332–339. Disponível em: http://www.scitepress.org/DigitalLibrary/Link.aspx?doi=10.5220/0006313103320339 Acesso em: 14 maio 2024.
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