1、第第7章章 免疫算法免疫算法目录目录免疫算法简介免疫算法简介1 1基本流程基本流程2 2常用免疫算法常用免疫算法 3 3相关应用相关应用4 427.1 免疫算法简介免疫算法简介免疫算法是免疫算法是什么？什么？免疫算法（免疫算法（Immune Algorithm，IA）：）：是指以在人工免疫系统的理论为基础，是指以在人工免疫系统的理论为基础，实现了类似于生物免疫系统的抗原识别、细胞分化、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的一类算法。记忆和自我调节的功能的一类算法。37.1.1 思想来源思想来源免疫算法最先起源于免疫算法最先起源于1973-1976年间年间Jerne
2、l的三的三篇关于免疫网络的文章，篇关于免疫网络的文章，Jernel在文中提出了一在文中提出了一组基于免疫独特型的微分方程，这就是最早的免组基于免疫独特型的微分方程，这就是最早的免疫系统。疫系统。免疫算法的主要会议免疫算法的主要会议:International Conference on Artificial Immune Systems，ICARIS 47.1.2 免疫算法的生物模型免疫算法的生物模型57.1.3 二进制模型二进制模型67.2 免疫算法的基本流程免疫算法的基本流程免疫系统和免疫算法的比较免疫系统和免疫算法的比较免疫系统免疫系统 免疫算法免疫算法 抗原要求解的问题抗体最佳解向量抗
3、原识别问题识别从记忆细胞产生抗体联想过去的成功解淋巴细胞分化（记忆细胞分化）维持最优解T细胞抑制抗体消除多余的候选解生命增加（细胞克隆）用遗传算子生成新的抗体77.2.1 基本流程基本流程87.2.1 基本流程基本流程免疫算法的七个要素免疫算法的七个要素 识别抗体，生成初始化的抗体，计算亲和度，记忆细胞分化，抗体促进和抑制，产生新的抗体，结束条件。97.2.1 基本流程基本流程计算亲和度计算亲和度 抗体v和抗原的亲和度为axv 其中optv表示抗体v和抗原的结合强度，对最优化问题，可以用抗体v的独特型的解和已知的最优解的相似程度表示。11vvaxopt107.2.2 更一般化的基本免疫算法更一
4、般化的基本免疫算法(1)求解多目标优化问题的免疫算法求解多目标优化问题的免疫算法 把抗体v和抗原w的亲和度axv,w重新定义为 其中optv,w表示抗体v和抗原w的结合强度，即抗体v在目标函数w的解和此函数最优解的接近程度，,11v wv waxopt117.2.2 更一般化的基本免疫算法更一般化的基本免疫算法(2)求解更一般问题的免疫算法求解更一般问题的免疫算法127.2.2 更一般化的基本免疫算法更一般化的基本免疫算法(2)求解更一般问题的免疫算法求解更一般问题的免疫算法假设在形态空间内，抗体假设在形态空间内，抗体v和抗原的坐标分别为和抗原的坐标分别为和，和，v=1,.,N，那么它们之间的
5、距离为，那么它们之间的距离为Manhattan距离距离Euclidean距离距离Hamming距离距离21()MiiviDabag1MiiviDabag11,if,0,otherwiseiiMviiiabagD 137.3 常用免疫算法常用免疫算法7.3.1 负选择算法负选择算法7.3.2 克隆选择算法克隆选择算法7.3.3 免疫算法与智能计算免疫算法与智能计算147.3.1 负选择算法负选择算法算法基本思想：需要两个字符串组成的集合R和R，通过先求一个和S不匹配的R集合，然后用R集合判断S集合是否发生了变化。算法分成两部分，第一步是初始化R，第二步监视保护数据S。157.3.1 负选择算法负
6、选择算法初始化监测器R生成随机串R0把R0中不和S所有的串匹配的串放入R集合，作为检测器自体串集合S匹配拒绝167.3.1 负选择算法负选择算法监视保护数据S初始串集合S随机变异若干部分检测器R探测到非自体两集合的串存在匹配没有探测到是否177.3.2 克隆选择算法克隆选择算法克隆选择原理图克隆选择原理图212471282221281282抗原抗原决定基骨髓抗体决定簇011001101001100111101001死亡部分抗体克隆选择成熟187.3.2 克隆选择算法克隆选择算法克隆选择流程图克隆选择流程图MnPrP选择克隆成熟CC*dN重新选择(1)(2)(3)(4)(5)(6)197.3.3 免疫算法与进化计算免疫算法与进化计算免疫遗传算法免疫遗传算法创 建 初 始 种 群交 叉变 异注 射 疫 苗免 疫 选 择重 新 复 制 出 新 的 种 群是 否 满 足结 束 条 件计 算 个 体 的 适 应 度否是G eneration=0G eneration+1开 始结 束207.4 免疫算法的应用免疫算法的应用识别与分类问题识别与分类问题优化问题优化问题机器人学习与控制机器人学习与控制数据挖掘数据挖掘21
