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人工免疫算法介绍

来源:未知 发布者:zjc1978 时间:2009-11-24 15:47
Immune(免疫)是从拉丁文Immunise衍生而来的。很早以前,人们就注意到传染病患者痊愈后,对该病有不同程度的免疫力。因此,在相当长时期内,免疫在微生物学和病毒学上是指免除瘟疫;换言之,是指对传染因子的再次感染有抵抗力,这是机体在初次感染后对该传染因子产生了免疫应答的结果。在医学上,免疫是指机体接触抗原性异物的一种生理反应。免疫系统有能力产生很多种抗体,免疫系统的控制机制可完成这一调节功能,即只产生所需数量的抗体。根据网络理论,如果任一细胞系中的细胞由于抗原的刺激而被激活并开始繁殖,其它能识别这种基因类型的细胞系也被激活并开始繁殖。这样,如果这一过程连续地进行,就构成了对自身的免疫,并且通过所有淋巴细胞的作用实现了调节机制。

基本免疫算法
基本免疫算法基于生物免疫系统基本机制,模仿了人体的免疫系统。基本免疫算法从体细胞理论和网络理论得到启发,实现了类似于生物免疫系统的抗原识别、细胞分化、记忆和自我调节的功能。如果将免疫算法与求解优化问题的一般搜索方法相比较,那么抗原、抗体、抗原和抗体之间的亲和性分别对应于优化问题的目标函数、优化解、解与目标函数的匹配程度。

通俗地说,抗原就是入侵人体的病原体,而人体内的免疫系统会相应地产生免疫应答,产生抗体。而其中B细胞和T细胞的重要作用:
B
细胞的主要功能是产生抗体,且每个B细胞只产生一种抗体.免疫系统主要依靠抗体来对入侵抗原进行攻击以保护有机体.T细胞的主要功能是调节其它细胞的活动或直接对抗原实施攻击.成熟的B细胞产生于骨髓中,成熟的T细胞产生于胸腺之中。B细胞和T 细胞成熟之后进行克隆增殖、分化并表达功能.两种淋巴细胞共同作用并相互影响和控制对方功能,形成了机体内部高度规律的反馈型免疫网络.

对于不同的系统,你所要关注的量不同的话,人工免疫的应用也就有不同的意义.
比如说,我要应用到通过估计饭堂里吃饭的人数,来寻优哪个时间点是最好的吃饭点(人数较少,饭又比较多等条件),这是你可以先定义一个目标函数minf (x)+约束条件来作为抗原,而争对抗原的变量计算,可以产生很多抗体(就是许多种可以选择的情况),再通过判断抗原和抗体的亲和力(亲和力高表示这个抗体是比较好的),和抗体之间的排斥力(相似度,相似度高的两个可以排除一个,使抗体多样化),再同通过交叉变异等操作来更新抗体,一直循环到满足一定条件就可以退出循环。

免疫的机理是具有特定性的,最可以说明问题的就是种牛痘只能防止天花,他不可能产生免疫防止肝炎。并且多目标优化多是互相矛盾的,没有又想让马儿跑还想让马儿不吃草的好事情。解决优化最简单的是图论中著名的柯尼斯堡七桥问题和欧拉示性一笔画方法。再就是优选法的0.618黄金分割和QC的质量控制方法。免疫算法是基于生物免疫学抗体克隆的选择学说,而提出的一种新人工免疫系统算法-免疫克隆选择算法 ICSAImmune Clonal Selection Algorithm),ICSA算法具有自组选择学习、全息容错记忆、辩证克隆仿真和协同免疫优化的启发式人工智能。由于该方法收敛速度快,求解精度高,稳定性能好,并有效克服了早熟和骗的问题,成为新兴的实用智能算法。
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