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现代免疫学

现代免疫学

现代免疫学范文第1篇

[关键词] 针刺;中医;正气;免疫

[中图分类号] R246.1;R392.6 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2015)10(a)-0077-04

Reflection on the discussion aiming at acupuncture, healthy qi of traditional Chinese medicine and modern immunology

YU Jie1 SUN Zhongren2 LI Hongling3 CHANG Weizhi4 WANG Yue5

1.Graduate School, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Heilongjiang Province, Harbin 150040, China; 2.The First Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Heilongjiang Province, Harbin 150040, China; 3.Li Hongling Surgery Clinic of Traditional Chinese Medicine of Harbin, Heilongjiang Province, Harbin 150030, China; 4.School of Basic Medicine, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Heilongjiang Province, Harbin 150040, China; 5.the Second Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Heilongjiang Province, Harbin 150001, China

[Abstract] Through the analysis of the intrinsic link between acupuncture, healthy qi of TCM and modern immunology function, it is required to establish the significant role of the intrinsic immune system on the prevention and treatment of diseases. And accordingly, it actually has close relationships among acupuncture, modern immunology and healthy qi of TCM. Healthy qi of TCM has been the starting point of the research between acupuncture and immunology as well as the link which combines TCM and Western Medicine. There are the common theory jumping-off points aiming at them, such as adjusting the whole body to achieve the stability and balance of the body and maintaining the balance of internal and external environment. Acupuncture can adjust the immune system function in a bidirectional, benign and whole way according to the pathological state of human body and other related factors. Furthermore, it does compensate for the insufficiency and the flaw of non-specific immunosuppressant. It actually has the advantages and characteristics in the treatment of the immune system diseases which are irreplaceable with modern medicine.

现代免疫学范文第2篇

[关键词] 免疫学技术 生猪屠宰检疫

[中图分类号] S85 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2014)04-0233-01

一、我国生猪屠宰检疫的现状

目前我国生猪屠宰机械化、规模化程度逐渐增高,大型生猪屠宰加工企业也纷纷建厂扩展。另一方面,动物疫病日益纷杂,许多疫病在临床表现、病理变化上都具有高度的相似性,难以区分。加强动物检验检疫,提高动物检验检疫的水平,一方面可有效防止病害生物进入我国,保障我国动物产品的养殖安全与生态环境的稳定;另一方面能控制疾病从疫区向非疫区传播,减少疾病发生,提高动物产品的质量,维护我国动物产品的国际信誉,从而促进产品出口。在此背景下,生猪屠宰检疫水平、检疫技术也必须提高以适应相应的要求。但目前在生猪屠宰检疫过程中,大部分却依赖于检疫人员“一个钩、一把刀、一双手、两只眼”来从事检疫工作,几十年来未有新的、快速的检疫方法得以应用。

二、免疫学技术与生猪屠宰检疫

免疫学是生物医学领域发展最快的学科之一,尤其是免疫学技术的长足发展,把传统免疫学推进到现代免疫学的新时代。近年来不断涌现的化学发光标记免疫、酶标记免疫、核素标记免疫、生物素和荧光素标记免疫、金标记与稀土元素标记免疫等成为全新的技术门类,极大地丰富了现代免疫技术领域,而且免疫学与分子生物学、细胞生物学等相关学科和交叉学科的融合,对免疫学技术的发展起着极大的推动作用。

三、免疫学技术在生猪屠宰检疫的应用

1.凝集反应和沉淀反应及其应用

1.1凝集反应

颗粒性抗原(完整的病原微生物或红细胞等)与相应抗体结合,在有电介质存在的条件下,经过一定时间,出现肉眼可见的凝集小块,这种反应称之为凝集反应。目前可用凝集反应检疫的疫病主要有:猪布鲁氏菌病、猪支原体肺炎、猪囊虫病、猪萎缩性鼻炎、猪乙型脑炎、猪伪狂犬病、猪繁殖与呼吸综合征、副猪嗜血杆菌等。

1.2沉淀反应

可溶性抗原(细菌培养滤液、细胞或组织的侵出液、血清蛋白等)与相应抗体在一定条件下出现沉淀物的现象,称之为沉淀反应。目前可用沉淀反应检疫的疫病主要有:猪旋毛虫病、炭疽、猪支原体肺炎、猪链球菌病等。

2.免疫标记技术及其应用

2.1酶联免疫吸附试验

一种酶联免疫技术。用于检测包被于固相板孔中的待测抗原(或抗体)。即用酶标记抗体,并将已知的抗原或抗体吸附在固相载体表面,使抗原抗体反应在固相载体表面进行,用洗涤法将液相中的游离成分洗除,最后通过酶作用于底物后显色来判断结果。目前可用酶联免疫吸附试验检疫的疫病主要有:猪囊虫病、猪瘟、猪旋毛虫病、猪乙型脑炎等。

2.2免疫组化技术

免疫组织化技术又称免疫细胞化学技术。它是用标记的特异性抗体(或抗原)对组织内抗原(或抗体)的分布进行组织和细胞原位检测技术。目前可用免疫组化技术检疫的疫病主要有:猪繁殖与呼吸综合征、猪瘟、猪伪狂犬病、猪圆环病毒等。

3.其他用标记抗体或抗原进行的抗原抗体反应

现代免疫学范文第3篇

【关键词】临床免疫学;检验学科;研究现状

doi:10.3969/j.issn.1004-7484(s).2014.01.667文章编号:1004-7484(2014)-01-0553-01

在20世纪80年代末期我国第一本临床免疫学检验知识的教科书出版了,经过20年时间的发展及研究人员的不断更新。免疫学检验已经在我国的临床医学中占据着非常重要的位置,这一学科能够影响医学上的其它学科,甚至对生命产生影响[1]。随着我国经济的快速发展,临床免疫学检验学科的发展空间更为广阔,涉及的内容已经延伸到分子生物学、生物学等各个领域,同时,医学其它学科应用临床免疫学的几率也在逐渐的上升,因此就奠定了临床免疫学检验学科在现代医学中的位置。

1临床免疫学检验学科的发现及发展

临床免疫学检验学可的建立已经超过100年的历史,其主要在多种细菌感染实验中形成,起初一些学者主要研究传染病患者及免疫动物,经研究发现两者的血清中都有特异性质的结合病原体,此外还具有能够加快这些病原体形成的物质,有学者将这些病原体物质统一称为抗体,能够促进抗体形成的物质称为抗原。1900年Landsteiner等发现人类血型有ABO三个情况,自此临床免疫学检验学科中诞生一种新型且重要的检验项目——血型鉴定[2]。1897年Kraus证实将细菌培养物滤液和对应的抗血清进行混合会产生沉淀情况,1898年Bordet基于补体溶血体系组建补体结合方案,1906年wassermann等创新使用补体结合方案来对梅毒患者进行诊断。1900-1930年期间,内毒素Shwartzman反应、血清疾病、过敏反应、调理作用、补体结合反应、皮肤反应、Arthus反应等逐渐广为人知,免疫疫苗走上了迅速发展的道路,白喉类毒素预防、卡介苗等陆续出现。

2临床免疫学检验技术的实际应用现状

2.1鉴定血型与检测肿瘤标记物现今在应用免疫学检验技术的基础上,为划分白细胞HLA类型奠定了基础,同时测定多种红细胞血型。通过对人促绒毛膜性腺激素、癌抗原125、癌胚抗原、糖链抗原19-9、前列腺特异抗原、癌抗原153、糖链抗原72-4、甲胎抗原等多种抗原进行免疫学检测,能够得到肿瘤患者的相关数据、信息及资料,辅助医生做出正确的诊断,提高临床治疗效果,同时预防肿瘤再次出现[3]。

2.2检测细胞免疫功能细胞免疫功能检测方法主要依据生物学性质进行分析,例如淋巴细胞转化试验、淋巴细胞毒试验、花环形成试验、溶血空斑试验等方式来获取,这样可以帮助医生更全面的掌握免疫情况。

2.3免疫细胞与血液学的测定随着各项技术的高速发展,医学领域对抗原及免疫细胞表层受体有了更加全面的了解,多种特异性单克隆抗体可运用杂交瘤技术来获取,这就为免疫细胞的测定创造了一定的条件。

2.4检测药物临床上常会运用药物进行治疗,一些药物会导致患者出现不良反应,因而,对患者体内的药物情况进行全面掌握时非常重要的。对患者体内药物进行检测已经成为医生监控患者体内药量的重要方法,这种方法也可以用于检测患者有无吸食。

2.5检测鉴别传染性疾病传染病是由病原体导致的,可以在人与人之间、人与动物之间以及动物与动物之间传染。较为常见的有:乙肝、流行性感冒、细菌性痢疾、结核病、流脑、急性出血性结膜炎(红眼病)等[4]。

2.6检测蛋白质、酶、免疫因子人体中的每个细胞及重要组成部分均存在蛋白质,是由20多种氨基酸根据不同比例组成的,实时的在体内进行更新和代谢。酶是生物催化剂,免疫因子是免疫球蛋白IgG抗体。这些物质在人体内非常小的量就可以被检测到。

3小结

对临床免疫学检验学科的发展及应用现状进行分析,我们清晰的发现这一学科的在医学领域的重要性。免疫学检验学科经过长时间的发展,在更广阔及更深的层次内,推动了生物高技术的发展。可以确定的是,临床免疫学检验学科的研究还会为医学提供更多的新型药物,其在临床的应用和开发必然会为疾病的治疗和预防提供更加长远的影响,而且将会为社会创造更加深远的经济效益。

参考文献

[1]樊宁,孙福生.免疫学检验方法的进展和应用[J].医学综述,2011,23(07):452-453.

[2]曹雪涛.免疫学研究的发展趋势及我国免疫学研究的现状与展望[J].中国免疫学杂志,2009,32(01):1026-1027.

现代免疫学范文第4篇

原发性免疫缺陷病(primary immunodeficiency diseases,PID)是由免疫系统成分遗传性缺陷所致的一组综合征,可导致抗感染能力、免疫稳定功能、免疫监视能力降低,引起各种病症。从1952年Bruton首先证实报道先天性无丙球蛋白血症为免疫缺陷病以来,对PID的研究已经历近60年的历程。尤其是近30年来分子遗传学和免疫学的进步,导致越来越多人类PID被发现和鉴定,迄今为止已发现160多种PID[1],加深了人们对PID的认识,它已成为世界性公众开始关注的一个重要的公共健康问题,已被越来越多的国家所重视。本文就PID的发现和研究历史、PID分类进展及各类PID发生比率等方面予以重点介绍。

1PID的发现和研究历史

20世纪50年代之前,致死性感染比较常见,人们对免疫缺陷病知之甚少。第二次世界大战后抗生素广泛使用,认识到淋巴细胞在宿主防御中起着关键作用,并能应用蛋白电泳技术检测血清中的抗体蛋白,从而能对感染遗传性敏感的患者进行鉴定。1952年美国儿科医师Bruton报道了一例8岁男孩患无丙球蛋白血症(agammaglobulinemia)[2],他通过遗传学(发生于男孩,有家族史、为X-性联隐性遗传)、临床病程(早期发病、反复化脓性感染、抗生素不能根治)和免疫学(血清电泳无丙球蛋白,用肺炎球菌、白喉、伤寒疫苗免疫不产生抗体,输入人丙球蛋白能有效防治细菌感染)研究证实它是一种遗传性免疫缺陷病,确立了免疫缺陷病的概念,开启了人们对免疫缺陷病的认识。

实际上在Bruton之前,已临床发现免疫缺陷病[3]。1922年Schultz报告了中性粒细胞减少症,1926年Syllaba和Henner报告了毛细血管扩张性共济失调(ataxia telangiectasia,AT),1929年Thorpe和Handley发现了粘膜皮肤白色念珠菌病,1937年Wiskott年发现了Wiskott-Aldrlch综合症,1950年Glanzmann和Riniker发现了无淋巴细胞的重症联合免疫缺陷病(severe combined immunodeficiency disease,SCID)。甚至在这些报告之前1919年Moore就在一豚鼠系中发现了未明确的常染色体隐性遗传的补体缺陷。上世纪50年代主要通过家族遗传史分析、临床病程(尤其是反复感染、病情重、抗生素难以治愈、病期长等)、白细胞总数和分类计数、血清蛋白电泳、疫苗接种后抗体产生水平等对免疫缺陷病进行分析和诊断,并认识到PID有异质性。

20世纪60年代胸腺的作用和抗体产生细胞组织来源的阐明,确立了现代细胞免疫和体液免疫的概念[4]。人类免疫球蛋白类和亚类的确定,利用制备的抗血清用免疫电泳和单相免疫扩散技术进行定量分析,导致了IgA缺陷病的发现[5],但是不能区分T细胞和B细胞。到20世纪70年现了区分T细胞和B细胞的方法。1970年Pernis等首先发现家兔B细胞表面具有Ig[5]之后不久,一些工作者报告观测到绵羊红细胞能与人淋巴细胞的一个亚群结合形成“玫瑰花环”,1974年Schiff等证实这个亚群细胞就是T细胞和NK细胞[5]。从而可利用这些方法计数T细胞和B细胞。1975年单克隆抗体技术[5]及70年代后期流式细胞术的出现极大改善了计数不同免疫细胞的技术能力。

20世纪80年代由于分子遗传学和分子免疫学的发展,开启了对免疫缺陷基因的染色体定位分析、克隆鉴定和测序,建立了按基因克隆基因产物氨基酸序列分析免疫缺陷分子机制研究的技术线路,加速了免疫缺陷基因的发现和鉴定,促进了免疫缺陷机制的研究。1986年根据染色体基因定位分析克隆出了第一个免疫缺陷基因——X-性联慢性肉芽肿病的phox91基因[6]。随后四年(1987-1990)年,数个实验室很快证实了phox91基因编码产物的氨基酸序列结构,并阐明了其免疫学缺陷的分子机制[7]。通过自发性免疫缺陷动物模型和人工建立的免疫缺陷小鼠(插入免疫成分的突变基因产生的基因敲除小鼠),也成为研究PID的重要技术,可以从基因水平、分子水平、细胞水平、整体水平探讨免疫缺陷机制和深入阐释免疫系统功能[8]。免疫学是一门实验科学,现代分子生物技术和免疫学实验技术的进步,极大的促进了免疫学向纵深发展,推动了PID的深入研究,也为快速发现新的PID、科学分类、鉴别和治疗奠定了基础。

2PID的分类

2.1国际PID分类会议

PID是一类相对少见的疾病,20世纪60年代末,将这类疾病分为体液和细胞免疫缺陷两个部分。世界卫生组织(WHO)为了对PID统一命名和分类,指导和提高PID的临床诊断、鉴别和治疗水平,于1970年首次组织了一个专家委员会,开始对PID进行统一命名和分类,到2009年共召开了16次会议[9-11](见表1)。1977年召开的第三次PID专家委员会,WHO倡议PID专家委员会每2~3年组织召开一次会议,对PID分类和命名进行重新修订,会后发表分类报告。1996年第10次英国布里斯托尔会议决定,以后的会议组织委员会由国际免疫联合会(IUIS)和Jeffrey Modell Foundtion(JMF)共同担任。最近一次会议于2009-06月在爱尔兰都柏林召开,参加人员除专家委员会成员外,有来自世界六大洲参加者200多人,发言人数30多名。这些会议作为媒介,科学展示了PID及相关课题的研究进展,有力推进了PID的临床和基础研究,逐渐加深了人们对PID的认识和关注。表1国际PID分类会议表2八类PID JMF中心调查的发生比率

2.2PID分类进展

1970年第一次PID分类国际会议对10种已知的PID进行了统一命名。2000年之前主要根据免疫系统受损的主要成分对PID进行分类,1999年IUIS对PID的分类主要分为5大类[12]:联合免疫缺陷、主要抗体缺陷、其他确定的综合征、先天性吞噬细胞缺陷、补体缺陷。21世纪开始PID的划分除了按免疫系统受影响的主要成分外,还要根据免疫缺陷的致病性进行划分。2004年发表的报告增加了3大类缺陷病:免疫失调性疾病、固有免疫性疾病、自身炎症性疾病,以后大的分类沿续了2004年的分类模式[9-11]。20世纪70~80年代分子遗传学和免疫学的飞速发展,有力地促进了对PID的研究。自1986年第一个免疫缺陷基因——X-性联慢性肉芽肿病的phox91基因被鉴定后[6],PID发病的分子基础被逐渐阐明。1999年约有50个PID基因被发现[12],到2009年被确定的免疫缺陷基因已上升到约160个[9],每年约有10个免疫缺陷基因被发现,估计到2020年将有300多种PID被发现[13]。

2009年新的分类表中在原项目如病名、基因缺陷/推测的致病性、遗传方式、相关特征等基础上新增设一列,以说明各种PID疾病发生的相对频率[9]。应该指出,这些频率的估计是基于已有的文献报道,除了少数例外,没有可靠的流行病学资料可以可靠地定义PID的发病率。此外,PID的频率在不同的国家可能会有所不同,某些人群(特别是一些地方种族隔离的群体)由于基础影响和遗传漂变,对特定PID基因突变频率会更高。例如,DNA的交联修复蛋白1C(DCLRE1C)(Artemis)和Z-70相关蛋白(ZAP70)缺陷,在阿萨巴斯卡语印第安人和门诺教会成员中比其他人群更常见。同样,MHC-Ⅱ类缺陷,更容易出现在非洲北部。常染色体隐性免疫缺陷在高血缘率种群中发生频率较高[9]。表3JMF中心对原发性免疫缺陷病发生比率调查虽然PID的分类是为了协助鉴别、诊断和治疗病人,但不应教条应用。特别是各PID尽管报告有典型的临床及免疫表型,但是已认识到这些疾病表型的病谱比原来认识的要复杂。这种变化既反映了PID致病基因、其他基因、表观遗传(epigenetic)不同突变的影响,也反映了环境因素对表型的影响。此外,感染也可显著改变临床及免疫表型,即使患者最初就有PID的典型表现。因此,修正的分类表中列出的与单基因缺陷相关的表型,绝不要认为是绝对的[9]。

3各类PID发生比率

各类PID的发生比率在不同国家和地区的调查结果有较大差距,但是主要抗体缺陷在PID发生中所占的比率高于50%[14-15](见表2),有些国家甚至更高,如西班牙和英国为72%,瑞典甚至高达87%[16]。JMF汇集全球50个国家和地区35 695例PID统计资料,列出了8类43种免疫缺陷病,显示主要抗体缺陷中普通可变型免疫缺陷(CVID)、IgA选择性缺陷、IgG亚类缺陷又最为常见,分别占了主要抗体缺陷的28%、23%、17%,三者合计约68%[14](见表3),这三类疾病通常症状相对较轻、发病较晚。应该指出表2和表3中的细胞免疫缺陷实际上是IUIS PID分类中的其他确定的综合征,这类疾病和联合免疫缺陷的发生比率合计约占25%。其次是吞噬细胞缺陷、其他免疫缺陷,补体缺陷、免疫失调性缺陷、固有免疫缺陷发生比率更小。在160多种PID中,常染色体隐性遗传(AR)病约占75.0%,常染色体显性遗传(AD)病约占16.5%,X-性联隐性遗传(XL)病占8.5%[9]。X-性联隐性遗传病虽然病种较少,但是他在PID中的发生比率较高,约占20%以上,而且几乎都是重症PID[14](见表3),因此婴幼儿中男性发生PID的比例较高。JMF收集的样本量大,因此其统计的各类PID的发生比率比以前各统计资料报告更有代表性。但是应该指出,不同地区和人群会有所差异,随着PID研究的深入和调查范围的扩大,各类PID的发生比率也会不断有些变化。

参考文献

1International Union of Immunological Societies Expert Committee on Primary Immunodeficiencies:Notarangelo LD,Fischer A,Geha RS,et al.Primary immunodeficiencies:2009 update\[J\].J Allergy Clin Immunol,2009,124(6):1161-1178.

2Bruton OC.Agammaglobulinemia\[J\].Pediatrics,1952,9:722-728.

3Stiehm ER,Johnston RB.A history of pediatric immunology\[J\].Pediatr Res,2005,57:458-467.

4Miller JFAP.The discovery of thymus function and of thymus-derived lymphocytes\[J\].Immunol Rev,2002,185:7-14.

5Buckley RH.Primary immunodeficiency diseases:dissectors of the immune system\[J\].Immunol Rev,2002,185:206-219.

6Royer-Pokora B,Kunkel LM,Monaco AP,et al.Cloning the gene for an inherited human dlsorder-chronic granulomatous disease-on the basis of its chromosomal location\[J\].Nature,1986,322:32-38.

7Smith RM,Curnutte JT.Molecular basis of chronic granulomatous disease\[J\].Blood,1991,77(4):673-686.

8Kokron CM,Bonilla FA,Oettgen HC,et al.Searching for genes involved in the pathogenesis of primary immunodeciency diseases:lessons from mouse knockouts\[J\].J Clin immunol,1997,17:109-126.

9International Union of Immunological Societies Expert Committee on Primary Immunodeficiencies:Notarangelo LD,Fischer A,Geha RS,et al.Primary immunodeficiencies:2009 update\[J\].J Allergy Clin Immunol,2009,124(6):1161-1178.

10International Union of Immunological Societies Primary Immunodeficiency diseases classification committee:Puck J,Fred R,Seger R,et al.Primary immunodeficiency diseases:An update\[J\].J Allergy Clin Immunol,2004,114:677-687.

11Puck J,Fred R,Seger R,et al.Primary immunodeficiency diseases:An update from the International Union of Immunological Societies Primary Immunodeficiency Diseases Classification Committee\[J\].J Allergy Clin Immunol,2007,120(4):776-794.

12Report of an IUIS Scientific Committee.Primary immunodeficiency diseases\[J\].Clin Exp Immunol,1999,118(1):1-28.

13European Primary Immunodeficiencies Consensus Conference.Consensus Report and Recommendations\[J\].October,2006.

14Jeffrey Modell Foundtion(JMF)\[J\].Survey Results Published in 2009.

现代免疫学范文第5篇

传统的遗传算法存在缺陷,例如在迭代后期容易出现退化现象,算法的收敛速度慢等。但传统遗传算法的改进算法较多,已被成功用于科学的不同领域。

生物作为计算问题的思想源泉,已经为科学工作者提供了许多解决问题的思路。生物免疫系统自身的许多机制,如适应性、记忆性和多样性等机制能被用来解决各种计算任务,在此基础上发展起来的计算方法已经成为一门学科,已经引起不同领域学者的关注。根据生物免疫系统与传统遗传算法结合而产生的免疫算法已经表现出良好的性能,本文将生物免疫系统产生多样性抗体的产生机制加入到传统的遗传算法中,提出了一种新型的免疫遗传算法。为了检测此算法的特性,使用经典的0-1背包问题进行检验,仿真实验结果表明此算法能够很快找到全局最优解,克服遗传算法的缺点,表现出较高的效率。

NIGA

在传统的遗传算法中加入生物体产生抗体的多样性机制,即加入免疫算子,不仅保留了原算法本身的优良特性,还可以抑制算法在迭代过程中出现的退化现象,提高算法的收敛速度。免疫算子对应于待求解问题的解的一些特征信息。NIGA的执行效率在很大程度上取决于免疫算子的选取。免疫算子的好坏,即生成抗体的优劣不会影响算法的收敛性,只会影响算法的收敛速度和免疫算子在整个算法中的作用。所以免疫算子的优劣直接影响了算法的好坏。本文改进了提取免疫算子的方法,并把这种方法加入到免疫遗产算法中去,得到了一种新型的免疫遗产算法(NIGA)。使用经典的NP难问题对其进行检验后,表明此算法能够很快找到当前最优解。

根据生物学的相关知识,生物染色体上的固定位置上的基因位可以决定生物的性状。也就是说,基因通过两个方面影响生物的性状,第一个是基因本身碱基的顺序,第二个是基因本身在染色体上的位置,由此可知,虽然两个基因的碱基顺序相同,但把它们放在染色体的不同位置,生物体就会表现出不同的性状。本文的免疫算子是一个基因串,其包含一个或多个基因位。为了使免疫算子发挥更大的作用,在产生免疫算子时对其位置信息也进行保存。免疫算子的结构如图1所示:

在NIGA中,为了对免疫算子进行综合分析,需要建立一个算子库,算子库中用来存放全部迭代中的全部的优良免疫算子。免疫算子库由两个子库组成:H1和H2,其中子库H1中存放的算子的长度为2,H2中免疫算子的长度为Bl,Bl的长度可以通过计算得到。

免疫算子库H2中算子的长度可用下面的公式来计算:

B1=2+l(2.1)

(2.2)

其中:rand为随机数;α,β,γ分别取0.615,0.855和0.951,均为经验值。

根据操作的需要,在算法运行的过程中要始终保持免疫算子库中算子的数量不变。为了达到这个目的,当每次有新的算子加入算子库后,都要对库中所有的免疫算子按照适应度进行排序,保留适应度较大的算子。其中免疫算子库的大小可用下面的公式来计算:

Bs=ηm(2.3)

上式中m表示算法中种群的数量,η表示调整系数。

子库H1的建立方法为:

(1)从抗体群中随机选取一个抗体,此抗体的所有基因位组成集合A,A={g1,g2,Λgn};

(2)在集合A中随机选取一基因位g1,由基因g1与A-{g1}中的所有基因组成长度不同的基因段,并计算每个基因段的适应度;

(3)把计算后的基因段按照适应度进行从大到小排序,选取前k1个基因段组成子库H1;

子库H2的建立方法为:

(1)计算群体中所有抗体的适应度,并按照适应度按照从大到小的顺序排序;

(2)在集合A中随机选取一个基因位g1,在排序后的每个抗体中找到相应的基因g1,选取以g1开头,长度l为的基因段;

(3)把所有的基因段按照适应度排序,选取适应度最大的k2个基因段组成H2;

由于每个免疫算子本身包含了其在解中的位置信息,所以在注射疫苗时可以根据该信息所标注的位置进行注射,而不是采用随机注射的方式,从而使疫苗注射的位置更加合理。

更重要的是,在向抗体中加入算子时,除了要有效利用算子自身携带的位置信息以外,还要防止新算子的加入而导致已有算子的破坏。当这种情况发生时,以保留适应度高的算子为准。

基因中注射算子的算法如下:

(1)在免疫算子库中按赌的方法选取一个算子xi;

(2)在群体中也采用赌的方式选取一个抗体yj,根据xi所含的位置信息,在yj中找到加入算子的相应位置;

(3)找到抗体yj中xi与算子相冲突的部分,并将其删除;

(4)加入算子xi,得到yj ;

(5)进行免疫检测,即计算yj 的适应度,并与yj的适应度进行比较,取适应度较大着进入下一代;

此算法的流程图如图2所示。

综合上述,本文中NIGA的步骤如下:

(1)使用随机的方法产生初始种群Po;

(2)产生免疫算子库;

(3)计算种群的适应度;

(4)进行适应度判断,若种群中包含最佳个体,即找到最优解,则终止算法并输出结果,否则继续以下操作;

(5)对第k代种群Pk进行交叉和变异操作,得到种群Ak;

(6)向种群Ak中的每个个体注射疫苗后进行免疫选择,得到下一代种群Pk+1;

该算法的流程图如图3所示。

NIGA求解0-1背包问题

为了验证本文所提出的NIGA算法的全局寻优能力和有效性,现以0-1背包作为测试算例,并引用参考文献中的数据。从表1可以看出:NIGA比一般的遗传算法(IGA)更容易找到最优解。