18、免疫算法与克隆选择算法详解

免疫算法与克隆选择算法详解

1. 免疫算法概述

1.1 免疫系统

免疫系统是一个旨在保护宿主生物免受病原体和有毒物质威胁的器官系统。病原体包括细菌、病毒、寄生虫和花粉等多种微生物。传统观点认为，免疫系统的主要任务有两个：检测和消除病原体，即区分自身（属于宿主生物的分子和细胞）和潜在有害的非自身。近年来，免疫系统的作用还包括维持系统和认知系统。

免疫系统的架构是通过一系列防御层来保护宿主。一旦病原体进入宿主，就必须面对先天和后天免疫系统。这些相互关联的免疫子系统由许多类型的细胞和分子组成，这些细胞和分子由专门的器官和过程产生，通过化学键合在最基本的层面上解决自身与非自身的识别问题，即细胞和分子的表面与病原体的表面相互作用。

后天免疫系统，也称为适应性免疫系统，之所以这样命名，是因为它能够根据宿主所接触的特定病原体，为宿主生物专门定制防御机制。与先天免疫系统不同，后天免疫系统只存在于脊椎动物（有脊柱的动物）中。该系统会保留接触过的病原体的记忆，在再次感染时能够展现出学习到的病原体识别能力。这种学习过程可分为两种反应类型：
- 初次反应 ：当系统遇到新的病原体时发生，反应较慢，可能需要数周时间才能清除感染。
- 二次反应 ：当再次遇到相同的病原体时，系统会应用初次反应中所学的知识，迅速清除感染。初次反应中获得的记忆通常是持久的，能为宿主提供终身的病原体免疫力，如水痘和麻疹。

在后天免疫系统中，淋巴细胞（白细胞）是最重要的细胞。它们参与病原体的识别和消除，并在宿主生物的血液和淋巴（渗透组织的液体）中循环。

1.2 人工免疫系统