免疫克隆策略算法及其应用研究-电路与系统专业毕业论文.docx

摘要摘 摘要 摘 要 人工免疫系统(AIS)是一新的模拟自然免疫系统的人工智能方法，它受生物免 疫机制的启发，通过学习外界物质的自然防御机理的学习技术，提供噪声忍耐、 自组织、自学习、记忆等进化学习机理，结合了分类器、神经网络和机器推理等 的特点。因此具有提供解决闯题新颖方法的潜力。其研究成果涉及控制，数据处 理。优化学习和数障诊断，目前已成为继神经网络，模糊逻辑和进化计算后人工 智能的又～研究热点。 本文基于抗体克隆选择以及免疫记忆机制，系统探讨了几种人工免疫系统方 法，其中包括免疫克隆策略算法、免疫记忆动态策略算法以及免疫记忆策略算法。 并且讨论了免疫克隆算法的在一般测度空间上的收敛性及收敛速度问题。通过相 应算法在函数优化，组合优化等典型复杂闯题中的应用，验证了研究的结果，肯 定了其具有解决复杂问题的潜力。论文的主要工作可总结如下： 1． 由生物引发的信息处理系统可以分为：神经网络、进化计算和人工免疫系统， 其中神经网络和进化计算已被广泛地应用于各个领域，而人工免疫系统由于 其复杂性，应用相对较少，随着人们对免疫系统机理的进一步揭示，人工免 疫系统的研究将在各个领域发挥其重大作用，从而带给人类社会更大的进步。 本文系统阐述生物免疫系统被人工免疫系统所借鉴的相关机理，并简要论述 人工免疫系统的算法研究和应用研究，总结免疫算法的一般步骤。 2． 作为生物免疫系统的重要理论假说，克隆选择学说所描述的记忆、学习和进 化等特性越来越受到人工智能研究者的重视，但是国内外相应的研究成果很 少。本文基于克隆选择机理，提出了多克隆算子和单克隆算子，并进一步研 究了利用克隆算子而构造的新的人工智能算法一免疫单克隆策略算法和免疫 多克隆策略算法。我们发现克隆算子的实质是在一代进化中，在候选解的附 近，根据亲合度的大小，产生一个新的子群体，从而扩大了有哪些信誉好的足球投注网站范围，多克 隆算子还实现了子群间的信息交换，提高了算法的收敛速度，理论分析与仿 真实验表明，与传统进化策略相比，免疫克隆策略算法的收敛速度有较大提 高，解的多样性明显优越于传统的进化策略。 3。 为了模拟生物免疫系统的自我调节及记忆机理，并且借助这些机理来有效改 善人工仿生算法，本文提出了免疫记忆动态克隆策略(IMDCS)，该算法的特 点为： (1)评价标准计算是计算亲和度(Affinity)，包括抗体一抗原的亲合度 免疫克隆策略算法及其应用研究以及抗体．抗体亲合度；反映了真实的免疫系统的多样性；(2)算法通过促进 免疫克隆策略算法及其应用研究 以及抗体．抗体亲合度；反映了真实的免疫系统的多样性；(2)算法通过促进 或抑制抗体的产生，体现了免疫反应的动态自我调节功能，即保证了个体的 多样性又自适应地调节抗体群的克隆规模； (3)通过设立记忆单元，加快抗 体亲和力成熟速度，而且在进化过程中，记忆单元与一般抗体单元的变异概 率随着抗体．抗原亲合度和抗体．抗体亲合度自适应的调整。仿真实验表明， IMDCS进一步提高了收敛速度，具有很好的局部优化能力，为殳好解决类似 多峰函数优化、KP等复杂问题提供了新方法。 4． 不仅模拟免疫反应中的生物倍增过程，而且模拟B淋巴细胞在免疫响应中所 产生的免疫记忆机制和耐受的克隆消亡， 提出了另一个人工免疫系统算法一 免疫记忆克隆策略算法简称(1MCSA)，此算法采用十进制，并设jZ记忆单元， 抗体群与记忆单元同时进化，并且消除(更新)在进化中亲和度低的抗体。 相关试验表明，与相关进化算法相比，该算法进一步提高了收敛速度，能比 较有效地克服早熟现象，可以很好地解决类似高维函数优化及旅行商问题等 复杂问题。 5． 新的智能算法的提出除了要能通过实验或实际应用说明其解决问题的能力， 另外，必须有相应的理论解释，包括该智能算法收敛性的证明及算法有效性 的理论分析如算法收敛速度分析。本文借助进化算法的相关结果，对于第四 章提出免疫克隆策略算法的收敛性及收敛速度进行了系统的分析，首先利用 马尔可夫理论对基于一般测度空问上的免疫克隆策略算法的收敛性进行了证 明，并初步对算法收敛速度进行了分析，给出了算法收敛到最优鳃的概率上 下界。 关键词： 进化算法 自然免疫系统人工免疫系统 克隆选择 免疫记忆 免 疫消除马尔可夫链收敛性收敛速度多峰函数优化旅行商问 题背包问题 AbstractAbstract Abstract Abstract Artificial Immune System(AIS)is a new intelligent method simulating natural immune system，AIS aims at using ideas gleaned from immunology in order to develop systems capable of