Vol.26 No.3 位耀光等：一种人工免疫应答模型的研究及应用 323 要条件，识别必须满足一些条件，当两个具有互 正比，受激励越大的抗体克隆的数目越多：受激 补特性的细胞相遇时，它们相互之间结合力（亲 励越小的抗体克隆的数目越少.由于受抗原a激 和力)的大小取决于二者之间的互补程度.为了 励所导致的抗体a的克隆数目为： 解决抗体对抗原的匹配识别问题，这里引入Per [S(i,j),D(i,j)> ci,)={0其他 (6) elson提出的形态空间概念)： 假如有个特征影响分子之间的相互作用， 抗体a,经克隆选择过程后新生成的抗体矩阵c 为： P是第i(1,,m)个特征，则每个分子可被表示 c 为m维空间SS=P×…×P,S可以是m维海明空间 C,=apiUabU.Uabein=U as (7) 或m维欧氏空间)中的一个点， 相应的抗体A,经克隆选择过程后新生成的抗体 将待处理的数据作为抗原(A:),对其进行标 矩阵A为： 准化，则系统中的抗原为： Ai=ciUcU...Uci=Uc (8) an-…aem 3)变异，克隆细胞要经历突变（伴随着高变 Ag=(ag1…a'= …. (1) 异率)过程，从而使得新产生的细胞与所选择的 agnl'agnm) 抗原以更高的亲和力相匹配.在变异过程中每种 aw∈[0,1]"，i=1,,m;j=1,,m 免疫细胞变异的速率与细胞受体受抗原的激励 式中，aw表示第i个抗原：a表示第i个抗原的第j 个向量. 程度的大小成反比：其受抗原的激励越大，变异 越小：其受抗原的激励越小，变异越大.定义 通过随机产生： a611a61m Mut(i,i)=D(i,i) (9) A=(a。…aw)'= . (2) 为抗体ay受到抗原4刺激后新产生的抗体的变 awi'…ahtm 异率.由抗原a入侵引起的av的克隆所生成的抗 ag∈[0,1]，i=1,…,kj=1,…,m 体c变异为： 作为新生成的抗体.式中，4表示第i个抗体，av表 G=c+Muti,ji)×(c-a) (10) 示第个抗体的第个向量. 经过变异过程后免疫系统的抗体为： 把抗原与抗体间的欧氏距离作为衡量二者 A.=ciUc;U..-Uci=Uc (11) 之间匹配程度的一个指标.将抗原中的每个元素 变异保证了新产生的抗体具有充足的多样 分别与抗体中的每个元素相匹配，对任意抗原a。 性，这是免疫系统强化学习机制的内在的特性， 和任意抗体aw,二者之间的距离D()可通过下式 系统通过重复进行上述工作来增强自己识别抗 计算： 原的性能， D(i)=((a-ay (3) 4)亲和力成熟，免疫应答的亲和力成熟过 对任意aw(ayEA,户l,…,k),所受到的来自抗原a 程，类似于物种的自然选择过程.经克隆变异后 (aeA,l,…,n)的激励Si)为： 的抗体中那些具有较高抗原刺激度的抗体转化 D(ij).D(ins, 1 为具有较长寿命的记忆细胞，而那些具有较低抗 S,)= (4) 原刺激度的抗体则随着抗原的消亡而消亡，由于 0, 其他 抗体细胞之间的互相识别易引起自身免疫应答 i=1,,;j=1,…,k 反应，因此，为了消除自身免疫，需要对那些能够 式中， 22D功 自我识别的抗体进行抑制，定义 S÷ (5) D,) nxk Su= (12) 2 p×p-1D 表示抗原对抗体激励的域值 为系统选择记忆细胞的域值，则抗体经亲和力成 2)克隆选择，当抗体所受到来自抗原的刺 熟过程后转化为记忆细胞： 激达到一定程度(D(<S)时，免疫系统被激活， 系统开始对抗体进行克隆增殖.增殖是指免疫细 46gs如 (13) 胞发生无性、有丝分裂.自我复制（没有交叉）的 j=1,…,p. 过程，抗体克隆的数目与其所受到的激励水平成 其中，p为抗体抑制域值.心 位 耀 光 等 一 种 人 工 免疫应 答模 型 的研 究及 应 用 要 条 件 识 别 必 须 满足 一 些 条 件 当两 个 具 有 互 补 特 性 的 细 胞 相 遇 时 ， 它 们 相 互 之 间结 合 力 亲 和 力 的大 小取 决 于 二 者 之 间 的互 补 程 度 为 了 解 决抗 体 对 抗 原 的 匹 配 识 别 问题 ， 这 里 引入 提 出 的形 态 空 间 概念 〔 假 如 有 个 特 征 影 响 分 子 之 间 的相 互 作 用 ， 尸 ‘是 第 份 ， … ， 个特 征 ， 则每个 分 子 可 被 表 示 为 维 空 间 匕 二 ‘ 氏 ， 可 以是 维 海 明空 间 或 维 欧 氏空 间 中 的一 个 点 将 待 处 理 的数 据 作 为抗 原 禹 ， 对 其进 行 标 准 化 ， 则 系 统 中 的抗 原 为 正 比 ， 受 激 励 越 大 的抗 体 克 隆 的数 目越 多 受 激 励 越 小 的抗 体 克 隆 的数 目越 少 由于 受 抗 原 激 励 所 导 致 的抗 体 、 的克 隆数 目为 ， ， ， ， 及 ， 其他 」 了 、 ， 一 召 、 〔 ， 〕 ， ， ，… ， 二 ， … ， 式 中 ， ，表 示第 个 抗 原 凡、 表 示 第 个抗 原 的第了 个 向量 通 过 随 机产 生 】 … 二 、 ，… ’ 口 ‘ 二 口腼 ，任 〔 ， 」 ’ ， ，… ， ， … ， 脚 作 为 新 生 成 的抗 体 式 中两 潇表 示第 个 抗 体 ， 几，表 示 第 个 抗 体 的第了个 向量 把 抗 原 与 抗 体 间 的 欧 氏距 离作 为 衡 量 二 者 之 间 匹 配程 度 的一 个 指 标 将 抗 原 中 的每 个 元 素 分 别 与抗 体 中 的每 个 元 素 相 匹 配 ， 对 任 意抗 原丙 和任 意抗 体 ， 二 者 之 间 的距 离 份 可 通 过 下 式 计 算 。 。 卜 叠 · 一。 告 对 任 意气 任浅， ， … ， ， 所 受 到 的来 自抗 原 任次户 ，… ， 的激 励 为 ， ， ， 瑟 其 他 二 ， … ， 二 ，… ， 式 中 ， 艺 艺 ’ 已生常「 抗 体 经 克 隆 选 择 过 程 后 新 生 成 的抗 体 矩 阵 为 人 芍 日 一 、 ，〕 卜 相 应 的抗 体 经 克 隆 选 择 过 程 后 新 生 成 的 抗 体 矩 阵 为 是 … ‘ 斤 变 异 克 隆细 胞 要 经 历 突 变 伴 随着高变 异 率 过 程 ， 从 而 使 得 新 产 生 的细 胞 与所 选 择 的 抗 原 以更 高 的亲和 力相 匹 配 在 变 异 过 程 中每 种 免 疫 细 胞 变 异 的速 率 与 细 胞 受 体 受 抗 原 的激 励 程 度 的大 小成 反 比 其 受抗 原 的激 励越 大 ， 变 异 越 小 其 受 抗 原 的激励 越 小 ， 变 异 越 大 定 义 ， ， ’ 为抗 体 、 受 到 抗 原凡 ‘刺 激 后 新 产 生 的抗 体 的 变 异 率 由抗 原凡 ‘入 侵 引起 的氏 的 克 隆所 生 成 的抗 体 变 异 为 ， 芍一 ， 经 过 变 异 过 程 后 免 疫 系 统 的抗 体 为 二二 ， 众 一 。 ‘ 卜 变 异 保 证 了 新 产 生 的抗 体 具 有 充 足 的 多 样 性 ， 这 是 免 疫 系 统 强 化 学 习 机 制 的 内在 的特 性 ， 系 统 通 过 重 复 进 行 上 述 工 作 来 增 强 自己 识 别 抗 原 的性 能 亲 和 力 成 熟 免 疫 应 答 的亲 和 力 成 熟 过 程 ， 类 似 于 物 种 的 自然 选 择 过 程 经 克 隆变 异 后 的抗 体 中那 些 具 有 较 高 抗 原刺 激 度 的抗 体 转 化 为具 有 较 长 寿命 的记 忆 细 胞 ， 而 那 些 具 有较 低 抗 原刺激 度 的抗 体 则 随着抗 原 的消亡 而 消亡 由于 抗 体 细 胞 之 间 的互 相 识 别 易 引起 自身 免 疫 应 答 反 应 ， 因此 ， 为 了消除 自身免疫 ， 需要对 那 些 能够 自我 识 别 的抗 体 进 行 抑 制 定 义 全全 ， 、 ， ‘ 一 － 上纽里一一 一月一、 切 一 表 示 抗 原对 抗 体 激 励 的域 值 克 隆选 择 当抗 体气所 受 到 来 自抗 原 的刺 激 达 到 一 定 程 度 凡 时 ， 免 疫 系统 被 激 活 ， 系 统 开 始对 抗 体进 行 克 隆增 殖 增 殖 是 指 免疫 细 胞 发 生 无 性 、 有丝 分 裂 自我 复 制 没 有 交叉 的 过程 抗 体克 隆 的数 目与其 所 受 到 的激励 水 平 成 为系统选 择 记 忆 细 胞 的域 值 ， 则抗 体 经 亲和 力成 熟 过 程 后 转 化 为 记 忆 细 胞 、 ， ， 户 ， 其 他 ， … ， 其 中 ， 为抗 体 抑 制 域值