18、免疫信息处理：原理、模型与计算机安全应用

免疫信息处理：原理、模型与计算机安全应用

1 引言

从信息处理的角度研究免疫系统，能为我们理解其行为提供全新视角。一系列相关项目深入探索了“免疫即信息处理”这一主题，研究范围广泛，涵盖了对真实免疫现象的建模，如动物的交叉反应和多样性生成，以及计算机科学领域的应用，特别是构建计算机免疫系统以抵御病毒、入侵和其他恶意活动。

在每个项目中，采用的研究方法包含以下步骤：
1. 识别具有计算意义的特定机制。
2. 编写实现或模拟该机制的计算机程序。
3. 通过模拟和数学分析研究其特性。
4. 通过将模型应用于感兴趣的生物学问题，或展示其在计算机科学中的应用价值，来证明其能力。

2 免疫系统中的信息处理

2.1 信息处理的定义

“信息处理”和“计算”的概念难以精确界定。在本文中，“信息”指的是一种时空模式，可独立于其物理实现进行理解和描述。“计算”和“信息处理”可互换使用，用于描述对信息进行操作或转换的过程。

在免疫系统中，这种模式存在于肽、蛋白质和其他分子中，对这些模式的识别、学习、存储、通信和转换决定了免疫系统的行为。这与传统的免疫学结构观点形成对比，传统观点将细胞、分子及其相互作用视为机械装置。

2.2 免疫系统的功能与技术

免疫系统的主要功能之一是保护多细胞生物免受外来病原体的侵害，特别是病毒、细菌和寄生虫等可复制的病原体。为了实现这一目标，免疫系统必须能够区分有害的外来物质（“非己”）和生物体的正常组成部分（“自我”），这本质上是一个模式识别问题。

免疫系统采用了多种技术来实现这一功能，包括：
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