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人工免疫系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展與問(wèn)題
陸軍航空兵學(xué)院 信息技術(shù)教研室 徐剛 魏琴 2014/4/1 10:28:54
摘要：對(duì)免疫算法進(jìn)行了概括分析，同時(shí)對(duì)人工免疫系統(tǒng)如何工作進(jìn)行了闡述，對(duì)人工免疫系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向及面臨問(wèn)題開展討論和分析。目的是拓展人工免疫系統(tǒng)研究范圍，促使免疫學(xué)研究成果受到工程研究的重視和吸收，促進(jìn)人工免疫系統(tǒng)深入發(fā)展。
關(guān)鍵詞：自然計(jì)算 免疫學(xué) 人工免疫系統(tǒng) 免疫計(jì)算
Artificial immune system development and the problems in the future
WeiQin XuGang
(Army Aviation Institute Infirmation Technology ,Beijing 101123, China)
Abstract: The immune algorithm has carried on the summary analysis, and at the same time on the artificial immune system how to work, on the artificial immune system in the future development direction and the problems to carry out the discussion and analysis. Purpose is to expand the scope of artificial immune system research, prompting immunology research results to the attention of the engineering research and absorption, to promote in-depth development of artificial immune system.
Key words: Natural computing immunology Artificial immune system The immune computation
一 免疫算法
人工免疫系統(tǒng)的相關(guān)算法多是在1999年以后提出的，而且這些算法幾乎都是針對(duì)特定問(wèn)題而言的，對(duì)算法復(fù)雜性、收斂性證明等深刻而具有普遍意義的研究成果還很少。因此，免疫算法研究在解決其存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，今后的研究重點(diǎn)集中在以下幾方面：
1)免疫算法的有效性評(píng)價(jià)。目前的免疫算法多種多樣，應(yīng)用范圍也很廣泛，一般在研究中只與有限的其他算法在某一個(gè)問(wèn)題上比較其性能，缺乏全面、有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系。雖然免疫算法也是面向問(wèn)題的，但過(guò)于多樣化的、基于問(wèn)題的算法性能不利于免疫算法的持續(xù)發(fā)展。需要探索出一般的理論，以便與其他算法在理論上證明其針對(duì)某一領(lǐng)域的問(wèn)題的有效性，包括并行免疫算法。
2)免疫算法在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用。比如，由于免疫系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)互相影響，網(wǎng)絡(luò)智能將成為免疫算法應(yīng)用的新方向。再者，免疫算法能增強(qiáng)復(fù)雜系統(tǒng)的魯棒性，而且免疫性與魯棒性之間存在的必然聯(lián)系使得免疫算法將在魯棒系統(tǒng)中得到較好的應(yīng)用。
3)免疫混合算法�，F(xiàn)有的免疫算法多集中在利用免疫機(jī)理改進(jìn)已有的其他算法，尤其是對(duì)進(jìn)化算法的改進(jìn)。對(duì)于上述問(wèn)題，僅僅通過(guò)深入認(rèn)識(shí)相關(guān)免疫機(jī)理，進(jìn)而對(duì)免疫系統(tǒng)算法本身改進(jìn)，是難以獲得徹底解決的。研究表明，結(jié)合其他自然計(jì)算策略，可以改善免疫算法的性能。針對(duì)特定的問(wèn)題，抽取不同的方法，有目的地融合人工免疫系統(tǒng)模型與其他自然計(jì)算方法，進(jìn)行求解應(yīng)是一個(gè)主要發(fā)展方向。除免疫一遺傳方法、免疫一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立綜合神經(jīng)、內(nèi)分泌及免疫這三大生物調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能的協(xié)同集成框架。進(jìn)而在這一集成框架下深入研究神經(jīng)、內(nèi)分泌及免疫的機(jī)理，提出新算法，并更廣泛地用于工程實(shí)踐。
4)免疫算法的數(shù)學(xué)理論分析。免疫算法的理論研究迄今十分有限。在算法的收斂性、穩(wěn)定性方面沒(méi)有統(tǒng)一的理論，只有研究人員根據(jù)各自的問(wèn)題給出的研究結(jié)果。因此首先研究人工免疫系統(tǒng)算法的一般數(shù)學(xué)框架，提供一種通用的算法范式，然后對(duì)其性能進(jìn)行深入的數(shù)學(xué)分析，包括參數(shù)分析、收斂性分析、穩(wěn)定性分析、復(fù)雜性分析等。更重要的是挖掘出優(yōu)化和學(xué)習(xí)算法的有效性之源，為進(jìn)一步提出高效的信息處理算法提供理論依據(jù)。
5)面向工程應(yīng)用的免疫算法模型。深入研究工程應(yīng)用問(wèn)題的組合性、非線性、約束性等特性，開展相應(yīng)的算法研究和數(shù)值實(shí)驗(yàn)以及大規(guī)模的免疫工程應(yīng)用研究，努力達(dá)到人工免疫系統(tǒng)模型的實(shí)用化。
二 人工免疫系統(tǒng)理論
進(jìn)一步研究免疫系統(tǒng)的各種機(jī)理，包括免疫系統(tǒng)（未完，下一頁(yè)）
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