免疫遺傳算法(ImmuneGeneticAlgorithm,IGA)就是將免疫理論(ImmuneAlgorithm,IA)和基本遺傳算法(SimpleGeneticAlgorithm,SGA)各自的優點結合起來的一個多學科相互交叉、滲透的最佳化算法。
基本介紹
- 中文名：免疫遺傳算法
- 外文名：Immune Genetic Algorithm
免疫遺傳算法,免疫學原理,
免疫遺傳算法
該算法既保留了遺傳算法的搜尋特性，又利用了免疫算法的多機制求解多目標函式最優解的自適應特性，在很大程度上避免了“早熟”，收斂於局部極值。
生物體的免疫系統是一個高度進化、複雜的系統，它能自適應地識別和排除入侵肌體的抗原性異物，保護機體免受損害及維持內壞境穩定，並具有學習、記憶和自適應調節的能力。當抗原入侵時，免疫系統通過自體耐受對‘自己’和‘非己’進行識別，並產生最恰當的抗體排除抗原，通過抗體與抗體之間、抗原與抗體之間的相互刺激和抑制關係，降低抗原對免疫細胞的刺激，抑制抗體的過度分化、增殖，保證免疫平衡並維持抗體的多樣性。同時在免疫過程中將產生抗體的部分細胞作為記憶細胞保存下來，對於今後侵入的同類抗原，相應的記憶細胞受到激發而產生大量的抗體。為提高生物體的免疫機能，醫學上往往根據抗原性異物提取疫苗給生物體接種，接種過的生物體由於免疫細胞預先獲得了抗原染色體的特徵信息，因而在類似抗原入侵時，能迅速產生親和度很高的抗體，有效抵禦入侵。
免疫遺傳算法流程為：
(1)隨機產生初始父代種群A1
(2)根據先驗知識抽取疫苗。
(3)若當前種群中已包含最佳個體，算法結束；否則進行以下步驟。
(4)根據抗體濃度和適應度進行複製。
(5)對當前第K代父代種群AK進行交叉操作，得到種群BK。
免疫學原理
免疫是指生物體維持自身生理活動平衡與穩定、自主抵禦外界病毒與細菌侵入的生命現象。生物的免疫系統由眾多器官、細胞與分子相互作用構成，其主要的作用方式是由T細胞介導的細胞免疫，以及由B細胞分泌抗體發揮免疫功能的體液免疫。生物免疫功能包括:(l)免疫防禦(2)免疫穩定細胞(3)免疫監視。免疫細胞識別抗原、活化、分化與增值以及消除抗原的過程在免疫學中被稱為免疫應答。免疫應答大體上分為三個階段，即感應階段，增值、分化階段和效應階段。抗體是具活性的免疫球蛋白。
免疫系統具有以下特性:
(l)識別多樣性，其一，只要抗體和抗原之間有相當程度而不是完全的匹配時，免疫系統即可對這樣的抗原予以識別;其二，一種抗體可以識別多種不同的抗原;其三，存在“細胞超變異”，可以應付入侵抗原的變種，從而進一步提高免疫識別的多樣性能力。
(2)存在免疫記憶。當抗原初次侵入機體時，抗體產生慢，抗體數量低，抗原清除就比較慢，但經過一段時間後，同一種抗原再次侵入機體時抗體增值快，數量比初次應答高，抗原消滅快，這種現象稱為免疫記憶。另外，通過疫苗接種的方法能夠增強機體內特定類免疫細胞以及相應記憶細胞的存在和數量，以達到人工免疫的手段而加強生物體的免疫功能。
為進一步的探討和分析免疫遺傳算法，在此先介紹所涉及的部分免疫學基本概念：
(1)免疫(immune)
生物體識別並清除外部入侵病毒，使機體免受侵害的一種特異性生理反應。
(2)抗原(antigen)
通常指外來的病毒性物質或分子，是一類能刺激機體產生免疫反應，並能與相應的免疫應答產物在生物體內或體外發生特異性結合而最終被清除或中立的物質。
(3)抗體(antibody)
是免疫細胞識別抗原後所分泌的具有免疫功能，並能與抗原發生特異性結合的細胞。
(4)B細胞(Bcell)和T細胞(Tcell)
B細胞產生抗體。每個B細胞只產生一種抗體，其表面載有的抗體類型相同。B細胞激活後，其表面抗體會對抗並最終摧毀抗原。T細胞的主要功能是協調免疫細胞之間的相互作用，抑制或促進B細胞和其它免疫細胞的增殖和分化。
(5)親和度(appetency)
抗體與抗原及抗體與抗體之間的匹配程度。
(6)免疫應答(immuneresponse)
包括免疫細胞對抗原的識別，免疫細胞的活化、分化和效應的過程。在此過程中，抗原呈遞細胞將抗原顆粒傳遞給T細胞，T細胞識別抗原後進行活化、增殖，並促使B細胞繁殖、分化和自適應學習抗原模式。
