免疫計(jì)算的建模與魯棒性分析研究.pdf

1、人類免疫系統(tǒng)對(duì)人類健康特別重要，因?yàn)樗軝z測(cè)、識(shí)別、記憶和消除外來(lái)的病毒和內(nèi)部的病變，這些病毒和病變有時(shí)是未知的，甚至是相當(dāng)復(fù)雜的。受自然界的靈感啟發(fā)，人工免疫系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)世界特別重要，因?yàn)樗脕?lái)檢測(cè)、識(shí)別、學(xué)習(xí)、記憶和消除計(jì)算機(jī)病毒、故障等特定目標(biāo)，這些特定目標(biāo)也可能是未知的、非常復(fù)雜的。但是，由于生物免疫學(xué)理論的不完備，人工免疫系統(tǒng)的發(fā)展存在兩大瓶頸。其一是傳統(tǒng)的病毒/異常檢測(cè)方法建立在對(duì)病毒和異常的特征匹配基礎(chǔ)上，而未知病毒和未知

2、異常的特征可能是未知的，因此在理論上不可能達(dá)到100％的檢測(cè)率。其二，不完善的病毒/異常檢測(cè)機(jī)制進(jìn)一步導(dǎo)致了較低的病毒識(shí)別率和異常識(shí)別率，限制了受損計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的修復(fù)程度和效率。為了突破人工免疫系統(tǒng)研究的瓶頸，更好地展開(kāi)抗蠕蟲(chóng)病毒和軟件故障診斷的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，根據(jù)組件的時(shí)空屬性構(gòu)建了系統(tǒng)的正常模型，在自體存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了正常模型，用正常模型設(shè)計(jì)了自體/異體檢測(cè)方法，在時(shí)空屬性數(shù)據(jù)正確并且自體/異體檢測(cè)算子正常的環(huán)境中從理論上達(dá)到了100％的

3、檢測(cè)率，提高了異體識(shí)別率和系統(tǒng)修復(fù)率。 在免疫計(jì)算的建模方面，提出了人工免疫系統(tǒng)的自然計(jì)算模型，建立了從自然免疫系統(tǒng)到人工免疫系統(tǒng)的映射。提出了免疫系統(tǒng)的正常模型，并在正常模型的基礎(chǔ)上提出了自然免疫系統(tǒng)的3層可視化免疫模型，包括固有免疫層、適應(yīng)性免疫層和免疫細(xì)胞層。提出了人工免疫系統(tǒng)的正常模型，用時(shí)空屬性唯一確定了系統(tǒng)的正常狀態(tài)，并在正常模型的基礎(chǔ)上提出了免疫計(jì)算的3層測(cè)不準(zhǔn)有限計(jì)算模型，3層包括固有免疫計(jì)算層、適應(yīng)性免疫計(jì)算層

4、和并行免疫計(jì)算層。在所述正常模型的基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)自體檢測(cè)來(lái)檢測(cè)異體的自體/異體檢測(cè)方法，在時(shí)空屬性數(shù)據(jù)正確并且自體/異體檢測(cè)算子正常的條件下其檢測(cè)率在理論上可以達(dá)到100％。提出了未知異體學(xué)習(xí)模型，通過(guò)已知異體的特征學(xué)習(xí)未知異體的特性。提出了異體消除方法和基于正常模型的受損系統(tǒng)自修復(fù)方法，該方法提高了系統(tǒng)修復(fù)的效率。 在免疫計(jì)算新模型的免疫算子設(shè)計(jì)方面，提出了所述人工免疫系統(tǒng)的正常模型構(gòu)建算子，將正常模型的數(shù)據(jù)添加到自體存儲(chǔ)

5、器的時(shí)空屬性集合中。提出了基于正常模型的白體/異體檢測(cè)算子，提出了己知異體識(shí)別算子和未知異體識(shí)別算子。設(shè)計(jì)了異體消除算子，并提出了基于正常模型的系統(tǒng)自恢復(fù)算子。 在免疫計(jì)算的特性分析方面，提出了自然免疫系統(tǒng)和人工免疫系統(tǒng)的測(cè)不準(zhǔn)特征，人工免疫系統(tǒng)的測(cè)不準(zhǔn)特性啟示研究人員更加重視對(duì)自體/異體檢測(cè)和受損系統(tǒng)自修復(fù)的研究。提出了免疫計(jì)算的計(jì)算有限性，利用并行計(jì)算機(jī)制能提高免疫計(jì)算的負(fù)載極限，并降低人工免疫系統(tǒng)在超負(fù)荷的情況下出現(xiàn)自我毀