·24- 智能系统学报 第4卷 芯片，这是第一个基于免疫系统的硬件计算系统.在 究了阴性选择算法和克隆选择算法，提出动态克隆 虚拟服装)、入侵检测2方面也都有成功应用 选择算法，整和人工免疫系统，用于设计网络入侵检 基于免疫系统计算平台方面，文献[13提出了 测系统20 可扩展的人工免疫网络分布式协议模型，用于通讯 这一方向的典型系统还包括基于主体的免疫算 终端系统.文献[14]提出了基于免疫系统原理的 法实现故障诊断2)、基于免疫网络理论提出分布式 GeGeM通用计算模型，可以用于开发新计算方法. 行为仲裁机制控制一组机器人2)、自治分布系统控 文献[15]设计了DLE软件计算平台，基于免疫学 制半导体生产的一般框架2】、可直接由硬件实现 原理，可用于解决旅行商问题、蛋白质分析等多种问 的、基于自己非己区别机制的机器故障耐受机 题.这方面的研究还有许多值得深入的地方，比如基 制2基于免疫网络机制的软件开发251、基于免疫 于通用计算模型开发出新算法，以及免疫计算平台 网络的建议器系统[261、基于免疫系统原理的物理安 的理论框架等，这些研究将有助于建立免疫计算的 全系统等等 一般模型 这些系统的根本目的不是要解决计算本身的问 最后一种方式类似利用DNA分子实现计算，属 题，而是以软件或硬件形式实现免疫系统机制解决 于湿件计算，即直接利用生物组件实现计算的技术， 某一特定任务 包括细胞计算、蛋白质计算等等.在人工免疫系统领 3.3理论研究 域，即直接利用免疫细胞或网络乃至系统实现计算 目前还没有关于人工免疫系统一般通用的、完 的技术与方法，类似控制DNA分子一样控制免疫细 整理论体系，即能够解释所有人工免疫系统方法的 胞和分子实现计算的“湿件”它可用于监测大到环 理论.从上述综述可以看出，人工免疫系统主要的研 境、社会，小到传染病、机械故障等的免疫监测和防 究过程是抽取免疫机制设计模型或算法—实 御系统等.目前，它更多地指一种不同于传统计算方 验验证或计算机仿真（解决问题），而理论分析与具 式的新计算思想 体解决的问题和所应用的领域有关. 上述3种免疫计算形式上有差别，但共同点是 免疫计算计划2是欧盟资助MCOMP计划的 其应用目的，即都是为了解决计算问题而提出或设 主要研究内容.其目标是建立基于自然免疫系统的 计，具有一般性、普适性.即可以利用它们解决不同 数学模型21，开发基于该算法的软件和硬件.目前， 方面的问题，或者改造后适用于不同方面的问题 在该计划支持下，基于生物体内蛋白质和免疫网络 3.2免疫系统启发的软件和硬件系统 信息处理原理，研究人员己经建立了一种新的免疫 免疫系统启发的软件和硬件系统是基于免疫学 计算范例，解决特定复杂问题和计算机系统中防护 原理和免疫系统机制解决特定问题的软件构架和硬 病毒、入侵袭击、噪声和随机误差等.该计划最终实 件系统.与免疫计算不同之处在于，这类系统不是为 现称为免疫计算机的新型计算机系统，设计出免疫 了单纯解决计算问题而设计，而是针对工程实际问 计算机原型及软件系统.文献【29提出了设计生物 题而设计.免疫学机制或者有针对性设计的免疫算 启发的计算及人工免疫系统的一般框架，实际上是 法被嵌入其中 阐述免疫算法的开发过程和一般思路，没有关于人 Forre sti最早利用免疫系统自己非己识别问题设 工免疫系统的具体理论描述 计了UNX系统下的计算机病毒检测系统，Kephart 34人工免疫系统工程应用 提出一个免疫系统启发的结构保护计算机系统不受 免疫系统的特征启发科学家在不同的领域应用 病毒袭击【6]此后不断改进，最终形成BM的计算 免疫原理解决具体问题.人工免疫系统应用可分为 机病毒免疫系统.最近的计算机病毒免疫系统由 两大类：面向工程技术的应用和面向医学（免疫学、 Lamont等人开发设计7I,这些都是利用免疫系统 生物学)的应用 阴性选择、自己非己识别机制来实现的 面向工程技术的应用是指利用免疫学理论和免 W illiam s等人在2001年将原来用于计算机病 疫系统机制解决不同技术领域的问题.由于免疫系 毒防御的系统改成基于免疫系统方法的计算机网络 统的复杂性，这类应用通常模拟特异的免疫系统机 防御免疫系统181.Hofneyr和Forrest在2000年提 制，忽略其中的诸多细节0-38.从目前的应用范围 出基于网络的分布式异常检测系统).Km仔细研 看，人工免疫系统反映了智能信息处理领域研究与 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved htp://www.cnki.net芯片 ,这是第一个基于免疫系统的硬件计算系统. 在 虚拟服装 [ 11 ]、入侵检测 [ 12 ]方面也都有成功应用. 基于免疫系统计算平台方面 ,文献 [ 13 ]提出了 可扩展的人工免疫网络分布式协议模型 ,用于通讯 终端系统. 文献 [ 14 ]提出了基于免疫系统原理的 GeGeM通用计算模型 ,可以用于开发新计算方法. 文献 [ 15 ]设计了 ID ILE软件计算平台 ,基于免疫学 原理 ,可用于解决旅行商问题、蛋白质分析等多种问 题. 这方面的研究还有许多值得深入的地方 ,比如基 于通用计算模型开发出新算法 ,以及免疫计算平台 的理论框架等 ,这些研究将有助于建立免疫计算的 一般模型. 最后一种方式类似利用 DNA分子实现计算 ,属 于湿件计算 ,即直接利用生物组件实现计算的技术 , 包括细胞计算、蛋白质计算等等. 在人工免疫系统领 域 ,即直接利用免疫细胞或网络乃至系统实现计算 的技术与方法 ,类似控制 DNA分子一样控制免疫细 胞和分子实现计算的“湿件 ”. 它可用于监测大到环 境、社会 ,小到传染病、机械故障等的免疫监测和防 御系统等. 目前 ,它更多地指一种不同于传统计算方 式的新计算思想. 上述 3种免疫计算形式上有差别 ,但共同点是 其应用目的 ,即都是为了解决计算问题而提出或设 计 ,具有一般性、普适性. 即可以利用它们解决不同 方面的问题 ,或者改造后适用于不同方面的问题. 3. 2 免疫系统启发的软件和硬件系统 免疫系统启发的软件和硬件系统是基于免疫学 原理和免疫系统机制解决特定问题的软件构架和硬 件系统. 与免疫计算不同之处在于 ,这类系统不是为 了单纯解决计算问题而设计 ,而是针对工程实际问 题而设计. 免疫学机制或者有针对性设计的免疫算 法被嵌入其中. Forrest最早利用免疫系统自己非己识别问题设 计了 UN IX系统下的计算机病毒检测系统 , Kephart 提出一个免疫系统启发的结构保护计算机系统不受 病毒袭击 [ 16 ] . 此后不断改进 ,最终形成 IBM的计算 机病毒免疫系统. 最近的计算机病毒免疫系统由 Lamont等人开发设计 [ 17 ] ,这些都是利用免疫系统 阴性选择、自己非己识别机制来实现的. W illiam s等人在 2001年将原来用于计算机病 毒防御的系统改成基于免疫系统方法的计算机网络 防御免疫系统 [ 18 ] . Hofmeyr和 Forrest在 2000年提 出基于网络的分布式异常检测系统 [ 19 ] . Kim仔细研 究了阴性选择算法和克隆选择算法 ,提出动态克隆 选择算法 ,整和人工免疫系统 ,用于设计网络入侵检 测系统 [ 20 ] . 这一方向的典型系统还包括基于主体的免疫算 法实现故障诊断 [ 21 ]、基于免疫网络理论提出分布式 行为仲裁机制控制一组机器人 [ 22 ]、自治分布系统控 制半导体生产的一般框架 [ 23 ]、可直接由硬件实现 的、基于自己非己区别机制的机器故障耐受机 制 [ 24 ]、基于免疫网络机制的软件开发 [ 25 ]、基于免疫 网络的建议器系统 [ 26 ]、基于免疫系统原理的物理安 全系统等等. 这些系统的根本目的不是要解决计算本身的问 题 ,而是以软件或硬件形式实现免疫系统机制解决 某一特定任务. 3. 3 理论研究 目前还没有关于人工免疫系统一般通用的、完 整理论体系 ,即能够解释所有人工免疫系统方法的 理论. 从上述综述可以看出 ,人工免疫系统主要的研 究过程是抽取免疫机制 ———设计模型或算法 ———实 验验证或计算机仿真 (解决问题 ) ,而理论分析与具 体解决的问题和所应用的领域有关. 免疫计算计划 [ 27 ]是欧盟资助 IMCOMP计划的 主要研究内容. 其目标是建立基于自然免疫系统的 数学模型 [ 28 ] ,开发基于该算法的软件和硬件. 目前 , 在该计划支持下 ,基于生物体内蛋白质和免疫网络 信息处理原理 ,研究人员已经建立了一种新的免疫 计算范例 ,解决特定复杂问题和计算机系统中防护 病毒、入侵袭击、噪声和随机误差等. 该计划最终实 现称为免疫计算机的新型计算机系统 ,设计出免疫 计算机原型及软件系统. 文献 [ 29 ]提出了设计生物 启发的计算及人工免疫系统的一般框架 ,实际上是 阐述免疫算法的开发过程和一般思路 ,没有关于人 工免疫系统的具体理论描述. 3. 4 人工免疫系统工程应用 免疫系统的特征启发科学家在不同的领域应用 免疫原理解决具体问题. 人工免疫系统应用可分为 两大类 :面向工程技术的应用和面向医学 (免疫学、 生物学 )的应用. 面向工程技术的应用是指利用免疫学理论和免 疫系统机制解决不同技术领域的问题. 由于免疫系 统的复杂性 ,这类应用通常模拟特异的免疫系统机 制 ,忽略其中的诸多细节 [ 30238 ] . 从目前的应用范围 看 ,人工免疫系统反映了智能信息处理领域研究与 ·24· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net