免疫計算的建模與魯棒性分析研究.pdf

1、人類免疫系統(tǒng)對人類健康特別重要，因為它能檢測、識別、記憶和消除外來的病毒和內(nèi)部的病變，這些病毒和病變有時是未知的，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)對計算機(jī)世界特別重要，因為它用來檢測、識別、學(xué)習(xí)、記憶和消除計算機(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/異常檢測方法建立在對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％的檢測率。其二，不完善的病毒/異常檢測機(jī)制進(jìn)一步導(dǎo)致了較低的病毒識別率和異常識別率，限制了受損計算機(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，更好地展開抗蠕蟲病毒和軟件故障診斷的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，根據(jù)組件的時空屬性構(gòu)建了系統(tǒng)的正常模型，在自體存儲器中存儲了正常模型，用正常模型設(shè)計了自體/異體檢測方法，在時空屬性數(shù)據(jù)正確并且自體/異體檢測算子正常的環(huán)境中從理論上達(dá)到了100％的

3、檢測率，提高了異體識別率和系統(tǒng)修復(fù)率。 在免疫計算的建模方面，提出了人工免疫系統(tǒng)的自然計算模型，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)上提出了免疫計算的3層測不準(zhǔn)有限計算模型，3層包括固有免疫計算層、適應(yīng)性免疫計算層

4、和并行免疫計算層。在所述正常模型的基礎(chǔ)上，提出了通過自體檢測來檢測異體的自體/異體檢測方法，在時空屬性數(shù)據(jù)正確并且自體/異體檢測算子正常的條件下其檢測率在理論上可以達(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。 在免疫計算新模型的免疫算子設(shè)計方面，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

5、器的時空屬性集合中。提出了基于正常模型的白體/異體檢測算子，提出了己知異體識別算子和未知異體識別算子。設(shè)計了異體消除算子，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)的測不準(zhǔn)特征，人工免疫系統(tǒng)的測不準(zhǔn)特性啟示研究人員更加重視對自體/異體檢測和受損系統(tǒng)自修復(fù)的研究。提出了免疫計算的計算有限性，利用并行計算機(jī)制能提高免疫計算的負(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