基于DCA的人工免疫網(wǎng)絡及其在地下工程風險辨識中的應用.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，城市化進程的推進，世界各國都開始將目光投向了城市地下空間的開發(fā)和利用，以此作為解決越來越多城市問題的重要手段。然而地下工程施工工藝復雜，技術要求高，環(huán)境變化不確定，特別是在繁華地區(qū)的施工，一旦出現(xiàn)風險后果嚴重，因此對地下工程的風險識別顯得尤為重要。但是，傳統(tǒng)的風險辨識方法不能滿足實際工程在動態(tài)環(huán)境下的應用，而人工智能領域中新興的人工免疫網(wǎng)絡的研究使我們發(fā)現(xiàn)，免疫網(wǎng)絡檢測和抵御抗原的機制與工程風險辨識之間有著驚人的相似

2、性。本文受此啟發(fā)，構建了類似生物免疫系統(tǒng)中“先天免疫系統(tǒng)”與“獲得性免疫系統(tǒng)”協(xié)同作用的風險辨識模型。初步實驗證明，該模型在實際的工程數(shù)據(jù)輸入下是可行有效的，表現(xiàn)了良好的風險識別能力。本文的主要工作與創(chuàng)新點如下： (1)基于樹突狀細胞算法(DCA)中的概念和理論，針對實際工程的應用環(huán)境提出了一種改進的DCA算法-IDCA。相對于原算法，IDCA有著更快的環(huán)境檢測能力和更高的識別精度，這是因為IDCA算法有著更高的“抗原提呈”能力

3、，并在模型中構成了“先天免疫系統(tǒng)”。 (2)把IDCA的抗原提呈與人工免疫網(wǎng)絡結合，提出了基于IDCA的人工免疫網(wǎng)絡——IDCAIN。在傳統(tǒng)人工免疫網(wǎng)絡理論和算法框架的基礎上，IDCAIN融合了人工識別球(ARB)、克隆時間、部分平均距離、子網(wǎng)壓縮等概念和方法對人工免疫網(wǎng)絡做了改進。改進后的人工免疫網(wǎng)絡部分構成了模型中的“獲得性免疫系統(tǒng)”，而IDCA的抗原提呈結果(以mcav表達)通過激勵函數(shù)用以指導IDCAIN最終對抗原的評價

4、。實驗證明IDCAIN比IDCA有著更強的適應能力，同時也具有IDCA算法良好的識別精度。 (3)以IDCAIN為核心，提出了一種用于地下工程風險辨識的模型。模型體現(xiàn)了生物免疫系統(tǒng)中“先天免疫系統(tǒng)”與“獲得性免疫系統(tǒng)”的協(xié)同作用，并在盾構隧道施工風險監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用。論文以上海長江越江隧道推進段施工中土壓力實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與盾構推進數(shù)據(jù)進行了仿真實驗，發(fā)現(xiàn)模型對風險有著良好的識別精度，而且給出了一些令人感興趣的結果，為工程技術人員