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课程设计报告
设计题目: 人工免疫系统最新进展学院: 电子工程学院
专业: 电子信息工程
班级: 020712
学号:
姓名: 马国荣
电子邮件:
日期: 年12 月
成绩:
指导教师: 马文萍
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西 安 电 子 科 技 大 学 电 子 工 程 学 院 课 程 设 计 任 务 书 家庭局域网的最新发展动向 学生姓名 马国荣 指导教师 马文萍 职称 副教授 学生学号 专业 电子信息工程 题目 家庭局域网的最新发展动向 任务与要求: 评述人工免疫系统的历史、 研究现状。
着重论述人工免疫系统的机理、 算法和应用, 总结免疫算法的一般步骤。
开始日期 年 12 月19日 完成日期 12月 22日
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课程设计所在单位智能所
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人工免疫系统的最新进展
概述:
人工免疫系统(AIS: Artificial Immune System)是根据免疫系统的机理、特征、原理开发的并能解决工程问题的计算或信息系统。
AIS在不同的工程问题有不同的映射和定义, 根据莫宏伟《人工免疫系统原理与应用》的定义, 所谓AIS就是借鉴和利用生物免疫系统(主要是人类的免疫系统)的各种原理和机制而发展的各类信息处理技术、计算技术及其在工程和科学中应用而产生的各种智能系统的统称。
自然免疫系统是一种复杂的分布式信息处理学习系统, 具有免疫防护、免疫耐受、免疫记忆、免疫监视功能, 且有较强的自适应性、多样性、学习、识别和记忆等特点, 其特点及机理所包含的丰富思想为工程问题的解决提供了新的契机, 引起了国内外研究人员的广泛兴趣, 它的应用领域也逐渐扩展到模式识别、智能优化、数据挖掘、机器人学、自动控制和故障诊断等诸多领域。
AIS是继进化算法、模糊系统及神经网络之后又一研究热点。
人工免疫系统的历史:
1974年, 诺贝尔奖获得者Jeme提出了免疫网络理论, 为免疫计
算奠定了基础。
1986年, Perelson A.S和FamerJ.D首次给出了免疫网络的数学模型, 并提出了一些算法构想。
1994年, 美国学者Forrest等人提出了否定选择算法, 并将其运用到计算机网络入侵检测和异常检测。
这些学者对人工免疫算法的早期研究为如今人工免疫系统理论和工程应用的快速发展做出了不可估量的贡献。
从1997年开始, IEEE System,Man andCybernetics国际会议每年组织专门的人工免疫系统研讨会。
还有GECCO(Geneticand Evolutionary Computation Conference), CEC(Congress on EvolutionaryComputation)等国际会议也将人工免疫系统作为讨论的主题之一。
许多国际期刊如Evolutionary Computation,IEEE Transaction on Evolutionary Computation等都将人工免疫系统作为重要议题。
在和IEEE Transaction on EvolutionaryComputation还相继出版了人工免疫系统专辑。
9月在英国Kent大学成功召开了第一届人工免疫系统国际学术会议ICARIS(lst International Conference onArtificial Immune Systems)标志着人工免疫系统的研究发展进入了一个新的快速发展阶段。
如今, 人工免疫系统已成为继人工神经网络和遗传算法之后的又一新的人工智能研究热点。
人工免疫系统的现状:
当前, 基于生物免疫系统机理设计开发的人工免疫系统的研究主要包括人工免疫网络模型和人工免疫算法两个方面。
人工免疫网络模型主要是指在模拟细胞交互、免疫网络动态行为的基础上建立起来的各种网络模型, 如独特型网络、抗体网络模
型、多值免疫网络模型、免疫联想记忆模型和互联藕合网络模型等。
免疫网络模型强调网络结构中各节点之间的信息通讯和相互作用, 以及其所形成的动态平衡性是学者的关注点。
人工免疫算法模拟生物免疫系统的识别、学习、进化等免疫原理和机制, 针对不同应用领域设计出各种算法模型。
由于人工免疫算法强调免疫系统的智能学习机制, 人工免疫算法已成为人工免疫系统研究的主要组成部分。
人工免疫系统的研究机理:
1．抗体的多样性原理
抗体的多样性是免疫识别的基础。
一般, 免疫系统中抗体的种类数目要远小于外部抗原的种类数目, 但经过免疫细胞历经较快的新陈代谢之后, 免疫系统中出现了携带着新的抗体的新生细胞, 同时, 人体免疫机制确保这些新抗体随机均匀地散步在抗原空间中。
显然, 宏观上看, 在一段时间内, 免疫系统具有种类数目巨大的抗体, 且均匀地分布在整个抗原空间, 并逐步覆盖着整个抗原空间, 完成对所有抗原的识别。
有效的多样性生成机制能实现对众多类型的抗原的识别。
抗体的多样性的生物机制主要包括抗体库的组合方式、体细胞高频变异及基因转换等。
抗体经过抗体库的基因片段的重组, 产生了多样性的抗原识别受体, 保证了免疫系统中种类数目较少的抗体对种类数目较多的抗原的识别。
2．抗原与抗体的相互作用过程
从宏观角度的来看, 抗体产生的过程分为三个阶段。
当抗原第。