免疫算法完整版本

免疫算法（作者姓名）免疫算法一、免疫算法的生物學(xué)原理二、免疫算法的基本模型及算法三、常用的免疫算法四、免疫算法的簡(jiǎn)單應(yīng)用一、免疫算法的生物學(xué)原理——免疫系統(tǒng)1.基本概念免疫系統(tǒng)

是由許多分布式的具有一定功能的個(gè)體（T細(xì)胞、B細(xì)胞、抗體和細(xì)胞因子等）通過相互作用形成的一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)的典型例子，具有個(gè)體特異性（一種免疫細(xì)胞僅對(duì)特定的抗原起作用）和整體多樣性（免疫系統(tǒng)幾乎對(duì)所有抗原都能進(jìn)行處理）的雙重特點(diǎn)，具備學(xué)習(xí)、記憶、自我調(diào)整、模式識(shí)別和特征提取能力。一、免疫算法的生物學(xué)原理——免疫系統(tǒng)1.基本概念抗原是指能夠刺激和誘導(dǎo)機(jī)體的免疫系統(tǒng)使其產(chǎn)生免疫應(yīng)答，并能與相應(yīng)的免疫應(yīng)答產(chǎn)物在體內(nèi)或體外發(fā)生特異性反應(yīng)的物質(zhì)?？贵w是指免疫系統(tǒng)受抗原刺激后，免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞并產(chǎn)生能與抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白，該免疫球蛋白即為抗體。一、免疫算法的生物學(xué)原理——免疫系統(tǒng)1.基本概念免疫疫苗根據(jù)進(jìn)化環(huán)境或待求問題的先驗(yàn)知識(shí)，所得到的對(duì)最佳個(gè)體基因的估計(jì)。免疫調(diào)節(jié)在免疫反應(yīng)過程中，大量的抗體的產(chǎn)生降低了抗原對(duì)免疫細(xì)胞的刺激，從而抑制抗體的分化和增殖，同時(shí)產(chǎn)生的抗體之間也存在著相互刺激和抑制的關(guān)系，這種抗原與抗體、抗體與抗體之間的相互制約關(guān)系使抗體免疫反應(yīng)維持一定的強(qiáng)度，保證機(jī)體的免疫平衡。一、免疫算法的生物學(xué)原理——免疫系統(tǒng)一、免疫算法的生物學(xué)原理——免疫系統(tǒng)2.免疫系統(tǒng)的工作模型二、免疫算法的基本模型及算法1.免疫系統(tǒng)與免疫算法的比較二、免疫算法的基本模型及算法免疫系統(tǒng)免疫算法抗原要解決的問題抗體最佳解向量抗原識(shí)別問題識(shí)別從記憶細(xì)胞產(chǎn)生抗體聯(lián)想過去的成功淋巴細(xì)胞分化優(yōu)良解(記憶)的保持細(xì)胞抑制剩余候選解的消除抗體增加(細(xì)胞克隆)利用遺傳算子產(chǎn)生新抗體2.二進(jìn)制模型二、免疫算法的基本模型及算法每個(gè)抗體都有抗體決定簇和抗原決定基，抗體和抗原的親和程度由它的抗體決定簇和抗原的決定基的匹配程度決定?？贵w之間的親和程度由它的抗原決定基和其他抗原的抗體決定簇的匹配程度決定。假定每個(gè)抗原和每個(gè)抗體分別只有一個(gè)抗原決定簇，從而通過這些決定基之間的匹配程度控制不同類型抗體的復(fù)制和減少，已達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。2.二進(jìn)制模型二、免疫算法的基本模型及算法主要涉及識(shí)別和刺激兩個(gè)內(nèi)容識(shí)別：每個(gè)抗體可以用（e,p）的二進(jìn)制串表示，e表示抗原決定基，p表示抗體決定簇，長(zhǎng)度分別為和（所有抗體或抗原的這兩個(gè)長(zhǎng)度都形同），s表示一個(gè)匹配閾值。2.二進(jìn)制模型二、免疫算法的基本模型及算法主要涉及識(shí)別和刺激兩個(gè)內(nèi)容識(shí)別：表示第i個(gè)抗原決定基的第n位表示第j個(gè)抗原決定簇的第n位匹配特異矩陣為：（k表示錯(cuò)位長(zhǎng)度）2.二進(jìn)制模型二、免疫算法的基本模型及算法主要涉及識(shí)別和刺激兩個(gè)內(nèi)容刺激：以兩個(gè)抗體相互識(shí)別為例，抗體A的抗原決定簇能識(shí)別抗體B的抗原決定基，首相導(dǎo)致抗體A以固定的概率大量繁殖，同時(shí)之間清除抗體B。2.二進(jìn)制模型二、免疫算法的基本模型及算法主要涉及識(shí)別和刺激兩個(gè)內(nèi)容刺激：

抗體濃度變化方程如下：

其中抗體濃度為x，抗原濃度為y。

二、免疫算法的基本模型及算法3.免疫算法的基本步驟(1)識(shí)別抗原：免疫系統(tǒng)確認(rèn)抗原入侵。(2)產(chǎn)生初始抗體群體：激活記憶細(xì)胞產(chǎn)生抗體，清除以前出現(xiàn)過的抗原，從包含最優(yōu)抗體(最優(yōu)解)的數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇出N個(gè)抗體。(3)計(jì)算親和力：計(jì)算抗體和抗原之間，抗體與抗體之間的親和力a.抗體v與抗原的親和度為其中optv表示抗體v和抗原的結(jié)合強(qiáng)度二、免疫算法的基本模型及算法3.免疫算法的基本步驟(3)計(jì)算親和力b.抗體v和抗原w之間的親和度其中E(2)表示v和w之間的信息熵(4)記憶細(xì)胞分化：與抗原有最大親和力的抗體加入記憶細(xì)胞。由于記憶細(xì)胞數(shù)目有限，新產(chǎn)生的抗體將會(huì)代替記憶細(xì)胞中和它具有最大親和力者。二、免疫算法的基本模型及算法3.免疫算法的基本步驟(5)抗體促進(jìn)和抑制：高親和力抗體受到促進(jìn)，高密度抗體受到抑制。通常通過計(jì)算抗體存活的期望值來實(shí)施。可有效的防止早熟。qk表示和抗體k具有較大親和力的抗體數(shù)目。二、免疫算法的基本模型及算法3.免疫算法的基本步驟(6)抗體產(chǎn)生:對(duì)未知抗原的響應(yīng)，產(chǎn)生新淋巴細(xì)胞。根據(jù)不同抗體和抗原親和力的高低，使用賭輪選擇的方法，選擇兩個(gè)抗體。然后把這兩個(gè)抗體按一定變異概率做變異，之后再交叉，得到新的抗體。如此重復(fù)（6）直到產(chǎn)生N個(gè)新抗體。（7）結(jié)束條件如果求出的最優(yōu)解滿足一定的結(jié)束條件，則結(jié)束算法。二、免疫算法的基本模型及算法3.免疫算法的基本步驟二、免疫算法的基本模型及算法4.免疫算法的基本流程初始抗體生成抗原識(shí)別抗體促進(jìn)和抑制滿足終止條件？群體更新結(jié)束親和力計(jì)算記憶細(xì)胞分化YN三、常用的免疫算法三、常用的免疫算法一般的免疫算法可分為三種情況:（1）基于免疫響應(yīng)過程的IA（2）基于克隆原理的IA（3）基于遺傳算法的IA三、常用的免疫算法基于免疫響應(yīng)過程的IA三、常用的免疫算法基于克隆原理的IANdPnCC*選擇成熟克隆MPr重新選擇（6）（1）（4）（5）（3）（2）三、常用的免疫算法基于遺傳算法的IA四、免疫算法的簡(jiǎn)單應(yīng)用四、免疫算法簡(jiǎn)單應(yīng)用TSP問題四、免疫算法簡(jiǎn)單應(yīng)用TSP問題求解流程圖免疫算子在求解問題之前先從每個(gè)城市點(diǎn)的周圍各點(diǎn)中選取一個(gè)路徑最近的點(diǎn)，以此作為算法執(zhí)行過程中對(duì)該城市點(diǎn)進(jìn)行目標(biāo)免疫操作時(shí)所注入的疫苗。每次遺傳操作后，隨機(jī)抽取一些個(gè)體