智能控制理論和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用教學(xué)課件

智能控制理論和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理。——愛·科克3、法律是最保險的頭盔?！獝邸た瓶?、一個國家如果綱紀(jì)不正，其國風(fēng)一定頹敗?！麅?nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。——波洛克智能控制理論和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用智能控制理論和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用1、戰(zhàn)鼓一響，法律無聲?！?、任何法律的根本；不，不成文法本身就是講道理……法律，也----即明示道理?！獝邸た瓶?、法律是最保險的頭盔?！獝邸た瓶?、一個國家如果綱紀(jì)不正，其國風(fēng)一定頹敗。——塞內(nèi)加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的?！蹇说?章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用8.1引言8.2人工免疫系統(tǒng)與基本免疫算法簡介8.3基于生發(fā)中心反應(yīng)的全局優(yōu)化算法8.4人工免疫網(wǎng)絡(luò)算法(aiNet第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用81引言811自然免疫系統(tǒng)的組成自然免疫系統(tǒng)是由分子、細(xì)胞、組織和器官組成的一個有機(jī)聯(lián)合體。它是一個多層次的防御系統(tǒng),主要有物理屏障層(皮膚、粘膜等)、生理屏障層(淚液、唾液、胃酸和汗液等)、先天免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。通常,免疫系統(tǒng)主要是由參與適應(yīng)性免疫響應(yīng)的器官、組織、細(xì)胞和免疫活性介質(zhì)組成的。免疫系統(tǒng)的組成如表8.1所示筆者下鄉(xiāng)教學(xué)的過程中,接觸到很多農(nóng)村中小學(xué)的有關(guān)教學(xué)技術(shù)設(shè)備、校園網(wǎng)等,其中存在著許多不如人意的地方,如:網(wǎng)絡(luò)不暢;多媒體教室不能正常使用;校園網(wǎng)資源不能共享;技術(shù)力量薄弱;管理不規(guī)范等,這造成了大量資源閑置、浪費(fèi)。本地區(qū)農(nóng)村雖然偏遠(yuǎn)、落后,但是國家有關(guān)的教育技術(shù)配套投入是充分到位的。如何避免農(nóng)村學(xué)校資源閑置,改善這種不良現(xiàn)狀,有效、充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)的教育功效,是當(dāng)前農(nóng)村中小學(xué)校很值得關(guān)注的問題。一、規(guī)范日常管理1、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)學(xué)校配設(shè)專職管理人員,本地在職培訓(xùn)機(jī)構(gòu),如縣教師進(jìn)修學(xué)校為農(nóng)村中小學(xué)校長期提供技術(shù)服務(wù)與指導(dǎo),進(jìn)行技術(shù)支持與維護(hù)的培訓(xùn),加強(qiáng)管理人員自身學(xué)習(xí),提高技術(shù)水平。在校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,選擇具有綜合技術(shù)實力的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行建設(shè),建立長期的合作伙伴關(guān)系,以獲得長期的技術(shù)支持等。2、建立完整的檔案學(xué)校的硬件及軟件都要分門別類地進(jìn)行建檔,有完整地使用日志、維護(hù)日志等。建立健全各種規(guī)章制度,如網(wǎng)絡(luò)使用規(guī)范、上網(wǎng)規(guī)范、操作管理制度、維修保養(yǎng)制度等。二、硬件的維護(hù)1、日常保養(yǎng)。把學(xué)校的微機(jī)管理制度發(fā)到教師手中,要求每一位教職工認(rèn)真學(xué)習(xí),嚴(yán)格遵守規(guī)程,愛護(hù)學(xué)校微機(jī)設(shè)備。平時注意計算機(jī)教室、多媒體室、學(xué)校網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器管理室等適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸鹊谋３?作好日常衛(wèi)生工作等。2、硬件維護(hù)與維修。管理人員必須熟悉計算機(jī)原理,定期對計算機(jī)硬件進(jìn)行維護(hù)。在日常使用過程中,計算機(jī)的硬件會出現(xiàn)各種各樣的故障,如因元器件老化引起機(jī)器無法正常工作,因灰塵和環(huán)境因素引起的接觸不良等。三、軟件維護(hù)軟件維護(hù)是計算機(jī)高效運(yùn)行的保障,軟件維護(hù)主要指各種工具軟件、常用應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)軟件和程序語言軟件等。1、做好系統(tǒng)保護(hù)和數(shù)據(jù)備份工作。計算機(jī)WindowsXp系統(tǒng)安裝后,電腦系統(tǒng)備份的方法有:1)使用系統(tǒng)自帶系統(tǒng)還原。系統(tǒng)自帶的系統(tǒng)還原操作如下:“開始”/“程序”/“附件”/“系統(tǒng)工具”/“系統(tǒng)還原”,點選“恢復(fù)我的計算機(jī)到一個較早的時間”,按下一步,你會看到日期頁面有深色的日期,那就是還原點,你選擇后,點擊下一步還原。2)使用第3方備份軟件,如one?key?ghost、還原精靈等等。一鍵GHOST硬盤版V11.5”安裝、備份、恢復(fù)備份,一鍵即可十分方便,用一鍵GHOST備份C盤(當(dāng)然也可以備份其他盤),在出現(xiàn)系統(tǒng)故障而無法恢復(fù)時就不用安裝系統(tǒng)了,首先用一鍵GHOST恢復(fù)系統(tǒng),這樣你C盤的存儲的文件和下載的程序軟件就不會損失了(備份時的文件和程序軟件,如果后來又加進(jìn)了新的文件,可以重新備份C盤)。A、系統(tǒng)備份(分區(qū)備份):現(xiàn)以WindowsXP為例,系統(tǒng)備份的方法是:重新啟動計算機(jī)――在電腦啟動時快速連續(xù)按F8鍵――點擊返回到操作系統(tǒng)選擇菜單――選擇“我的DOS”――選擇“ghost8.2版手動操作――OK――選Local→Partition→ToImage菜單,彈出硬盤選擇窗口――選擇硬盤此處第一次是顯示的第一個硬盤的信息點擊OK,將出現(xiàn)下一個操作界面――選擇分區(qū),通常選擇第一個就是C盤分區(qū),選定分區(qū)點擊OK,――出現(xiàn)一個操作界面,此處需要是輸入備份文件名字,輸入備份名字后,點擊save鍵――出現(xiàn)一個對話框,此處是提示您選擇壓縮模式上面共有三個選擇:No表示不壓縮,Fast表示適量壓縮,High高壓縮現(xiàn)選Fast,――進(jìn)入下一個操作界面,此處是提示您選擇是否開始備份點擊Yes,就開始系統(tǒng)備份了。B、系統(tǒng)還原:(分區(qū)備份的還原)如果硬盤中備份的分區(qū)數(shù)據(jù)受到損壞,用一般數(shù)據(jù)修復(fù)方法不能修復(fù),以及系統(tǒng)被破壞后不能啟動,都可以用備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行完全的復(fù)原而無須重新安裝程序或系統(tǒng)。當(dāng)然,也可以將備份還原到另一個硬盤上。要恢復(fù)備份的分區(qū),就在界面中選擇菜單Local→Partition→FromImage,在彈出窗口中選擇還原的備份文件,再選擇還原的硬盤和分區(qū),點擊Yes按鈕即可。而對于重要的數(shù)據(jù),最好還是多做幾個備份,已防萬一?？梢杂靡苿佑脖P、U盤拷下來,也可以在互連網(wǎng)上申請一個空間,然后將一些重要的文件上傳到互連網(wǎng)上,在使用時可以在從網(wǎng)上下載下來,這是最科學(xué)最可靠的備份方法。2、安裝輔助軟件輔助軟件主要是輔助殺毒軟件,它們具有特定的功能,如清除插件,清除垃圾文件,查殺木馬等功能。常用的輔助軟件有360安全衛(wèi)士、金山清理專家、windows清理助手等。windows清理助手操作簡單,綠色的界面十分簡潔,可作為掃尾殺毒用。尤其是360安全衛(wèi)士,其功能較多、實用,此軟件可以說是常用的必備軟件之一。3、計算機(jī)病毒的防范。病毒對計算機(jī)的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的,必須引起高度重視。計算機(jī)安裝了輔助殺毒軟件外,還需安裝殺病毒軟件,進(jìn)行綜合交叉查殺病毒,不定期地對電腦進(jìn)行殺毒、惡意軟件的處理、漏洞的修復(fù)等,常用的防殺病毒軟件有:瑞星、金山毒霸、卡巴斯基和Norton等等。安裝了殺病毒軟件后,要即時對殺毒軟件進(jìn)行升級,保證殺毒的有效性。另外,要從預(yù)防病毒入手,不接受來歷不明的軟件或文件,尤其是在局域網(wǎng)中,防火墻是必不可少的。如電腦常見ARP攻擊,在單機(jī)進(jìn)行光纖數(shù)據(jù)測試時,一切正常。但受此攻擊后,其所在局域內(nèi)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)速時快時慢,極其不穩(wěn)定,頻繁性區(qū)域或整體掉線,重啟計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備后恢復(fù)正常,QQ賬號的頻繁丟失,IE?瀏覽器頻繁出錯以及一些常用軟件出現(xiàn)故障等問題。在維護(hù)中,筆者采取以下措施:1)、點擊"開始"按鈕->選擇"運(yùn)行"->輸入"arp?-d"->點擊"確定"按鈕,然后重新嘗試上網(wǎng),如果能恢復(fù)正常則說明此次掉線可能是受ARP欺騙所致。("arp?-d"命令用于清除并重建本機(jī)arp表并不能抵御ARP欺騙,執(zhí)行后仍有可能再次遭受ARP攻擊。2)、打開AntiArpSniffer,檢查右側(cè)【管理】欄內(nèi)是否自動獲取了網(wǎng)關(guān)地址,如果沒獲取,則手動輸入網(wǎng)關(guān)地址,再單擊【枚取MAC】。MAC地址獲取后再單擊【自動保護(hù)】即可。3)、運(yùn)行一段時間后,若彈出提示說“發(fā)現(xiàn)ARP欺騙數(shù)據(jù)包”,則可以在“欺騙數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄”看到“欺騙機(jī)MAC地址”既是中了ARP病毒機(jī)器的地址。4)、下載“網(wǎng)絡(luò)執(zhí)法官”。在“指定監(jiān)控范圍”中輸入局域網(wǎng)的IP地址段,再單擊“添加/修改”按鈕。添加完成后點下方的【確定】,返回到主界面,就可以看到各個電腦的內(nèi)網(wǎng)IP、用戶名、mac地址。此時只要找到與上面查到的MAC地址對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)IP就知道是哪臺計算機(jī)中了ARP病毒了。5)、下載tsc.rar復(fù)制到中ARP病毒的機(jī)器上,解壓tsc.rar,然后運(yùn)行其中的TSC.EXE,掃描完畢后即可清除已知的感染的ARP病毒!6)、每臺電腦都安裝了彩影ARP防火墻單機(jī)版或在360安全衛(wèi)士中打開[實時保護(hù)]中的“ARP防火墻”。就可以免受ARP等攻擊侵?jǐn)_?？傊?要搞好計算機(jī)維護(hù),如果不能緊跟技術(shù)發(fā)展潮流,隨時學(xué)習(xí)新的網(wǎng)絡(luò)知識,最后很可能被淘汰。所以在平時的工作中不斷的學(xué)習(xí)新的知識,多多實踐,“計算機(jī)維護(hù),經(jīng)驗是金”。一、增強(qiáng)農(nóng)村初中生物教學(xué)中滲透德育實效性的必要性在中學(xué)教育中教書與育人是密不可分的，中學(xué)生物課程內(nèi)容涉及較廣，非常適宜滲透德育，但在實際教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村初中生物教學(xué)滲透德育的實效性較差，與《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求相距甚遠(yuǎn)，存在很多弊端。因此，加強(qiáng)生物教學(xué)滲透德育的實效性是有必要的，要求教師挖掘和展示教學(xué)中的各種道德因素，寓德育于生物教學(xué)之中，還要積極關(guān)注和引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)活動中的各種道德表現(xiàn)和道德發(fā)展，從而使教與學(xué)的過程成為學(xué)生一種高尚的道德生活和豐富的人生體驗，在習(xí)得生物學(xué)知識和技能的同時，使學(xué)生變得越來越有愛心，越來越有素養(yǎng)，越來越有責(zé)任感。二、增強(qiáng)農(nóng)村初中生物教學(xué)中滲透德育實效性的措施與方法1.利用教材中的德育素材，滲透愛國主義教育蘇科版生物新教材中有很多STS資料介紹我國生物科學(xué)的成就，為教學(xué)提供了豐富的德育素材，教學(xué)中教師要把握好滲透時機(jī)，如，在講“遺傳與變異”時，介紹袁隆平對雜交水稻的研究，培育出的高產(chǎn)水稻獲得世界金獎，被稱為“雜交水稻之父”，以增強(qiáng)學(xué)生的愛國主義情感，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。介紹我國豐富的動植物資源和珍貴的動植物種類；介紹我國栽培作物的悠久歷史，講授祖國古代生物科學(xué)成就，培養(yǎng)民族自尊心和自豪感，使學(xué)生熱愛祖國。2.利用科學(xué)家的故事，滲透品格意志教育在教學(xué)中可利用多媒體教學(xué)讓學(xué)生更多地了解科學(xué)探索歷程，如，微生物學(xué)之父巴斯德實驗設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)和巧妙；又如，孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳的兩大基本定律經(jīng)歷八年之久，最后在其他科學(xué)家的實驗里進(jìn)一步認(rèn)證后才被接受；再如，達(dá)爾文關(guān)于物種起源的研究遭到一片反對，但毅然堅持自己的研究。讓學(xué)生認(rèn)識到頑強(qiáng)的意志品質(zhì)和良好的心理素質(zhì)是獲得成功的重要前提，來激勵學(xué)生磨煉自己的意志品質(zhì)，培養(yǎng)良好的心理素質(zhì)。3.利用生物學(xué)知識，滲透身心健康教育在生物學(xué)知識的教學(xué)中滲透身心健康教育，會使學(xué)生感覺到一些社會行為規(guī)范是有深厚的科學(xué)理論支持的，遵守行為規(guī)范是有利于自己身心健康發(fā)展的。如，從呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等的生理衛(wèi)生說明吸煙、酗酒的危害；從循環(huán)系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)的角度介紹適當(dāng)體育運(yùn)動和體力勞動對人體健康的好處；青春期的發(fā)育時生理和心理發(fā)生的變化是正常的，要正確認(rèn)識性知識是一種科學(xué)知識，要努力學(xué)習(xí)，提高對各種有害影響，積極參加文體活動，健康度過青春年華。4.重視人文關(guān)懷，滲透愛的教育一切教育的起點都源于愛，它使教師和學(xué)生在教學(xué)中愉快互動，能收到良好的育人效果。教師在教學(xué)中應(yīng)始終用真誠的愛心去關(guān)注愛護(hù)學(xué)生，深入學(xué)生的內(nèi)心世界，使學(xué)生樂于接受新知，只有這樣，學(xué)生才會在潛移默化中得到發(fā)展，形成獨(dú)立健康的人格，成為有愛心的社會公民。5.利用實踐活動，滲透環(huán)保教育要將環(huán)保教育滲透到生物教學(xué)中，僅靠教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)開展豐富多彩的課外實踐活動?？梢怨膭顚W(xué)生參與實際環(huán)境問題的調(diào)查、分析，選擇貼近現(xiàn)實生活的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查研究，既豐富了學(xué)生的感性認(rèn)識，又能引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識開展研究，學(xué)會保護(hù)環(huán)境的途徑和方法，激發(fā)學(xué)生的使命感，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。如，組織學(xué)生考察學(xué)校周邊的山林、指導(dǎo)學(xué)生識別各種植物、了解植物的生長環(huán)境、觀察其生長狀況等。也可以成立環(huán)保興趣小組，指導(dǎo)小組成員學(xué)習(xí)環(huán)保知識和技能，利用校園空地開展綠化實踐活動，檢測校園內(nèi)植物的生長發(fā)育情況，更能拓展知識面，加深對課內(nèi)知識的理解，樹立環(huán)保的使命感。還可以開設(shè)環(huán)境保護(hù)的專題講座，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識，如，講“節(jié)約用水”時，介紹我國水資源狀況，結(jié)合本地區(qū)面臨的水資源減少及污染問題，增強(qiáng)節(jié)水意識、環(huán)保意識，并付諸行動。介紹生活中的節(jié)水小竅門，大家共同參與節(jié)水活動。還可以介紹白色污染的由來和危害，讓學(xué)生認(rèn)識到環(huán)保就在我們身邊，認(rèn)識到污染的危害，自覺加入到環(huán)保隊伍中。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用8.1引言8.2人工免疫系統(tǒng)與基本免疫算法簡介8.3基于生發(fā)中心反應(yīng)的全局優(yōu)化算法8.4人工免疫網(wǎng)絡(luò)算法(aiNet第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用81引言811自然免疫系統(tǒng)的組成自然免疫系統(tǒng)是由分子、細(xì)胞、組織和器官組成的一個有機(jī)聯(lián)合體。它是一個多層次的防御系統(tǒng),主要有物理屏障層(皮膚、粘膜等)、生理屏障層(淚液、唾液、胃酸和汗液等)、先天免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。通常,免疫系統(tǒng)主要是由參與適應(yīng)性免疫響應(yīng)的器官、組織、細(xì)胞和免疫活性介質(zhì)組成的。免疫系統(tǒng)的組成如表8.1所示第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用表8.1免疫系統(tǒng)的組成組成類別備注免疫細(xì)胞免疫細(xì)胞淋巴細(xì)胞(B細(xì)胞、T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞)、單核吞噬細(xì)胞、巨噬紺胞等T細(xì)胞受體(TCR)、B細(xì)胞受體(BCR)、MHC分子膜型分子免疫分子其他分子分泌型分子抗體分子、補(bǔ)體分子、細(xì)胞因子中樞免疫器官骨髓、胸腺免疫器官外圍免疫器官脾臟、淋巴結(jié)、粘膜免疫系統(tǒng)、皮膚免疫系統(tǒng)第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用8.12自然免疫系統(tǒng)的機(jī)理先天免疫系統(tǒng)為人類提供了第一道能抵抗和消滅入侵病原體的防衛(wèi)。它主要包括皮膚、粘膜和屏障結(jié)構(gòu)的屏障作用(外部的)以及某些具有殺菌和吞噬作用的兔疫細(xì)胞(如粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞)等在人類的生存環(huán)境中,某些病原體能突破人的先天免疫系統(tǒng)防線在人體內(nèi)生長繁殖,引起感染,此時機(jī)體會經(jīng)歷同某一種病原體(抗原)斗爭(識別與殺滅)的過程。這一過程稱為適應(yīng)性免疫。參與適應(yīng)性免疫的細(xì)胞有多種,主要有免疫細(xì)胞(T細(xì)胞、B細(xì)胞等)及它們相互作用后產(chǎn)生的特異性免疫效應(yīng)物質(zhì)(又稱為淋巴免疫球蛋白)?？贵w的一種主要形式是依附于B細(xì)胞表面的膜結(jié)合形態(tài)。抗體與細(xì)胞膜結(jié)合后形成的復(fù)合體也稱B細(xì)胞受體(見圖8.1)。抗體是Y形狀的一種感受器分子,生在B細(xì)胞的表面,其主要作用是通過互補(bǔ)配合,識別抗原,并與抗原粘合。抗原被抗體所識別的部位叫表位,又稱抗原決定簇。一個抗原可以與多個抗體相粘合(見圖8.2)。抗原和抗體之間的匹配程度稱為它們之間的親和度。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用B細(xì)胞受體或者抗體B細(xì)胞圖8.1B細(xì)胞受體或者抗體的結(jié)構(gòu)第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用B細(xì)胞受體(Ab)表位抗原圖82一個抗原和多個抗體粘合第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用在適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中,抗原一旦進(jìn)入機(jī)體,抗原分子中的抗原表位就被T和B細(xì)胞識別,從而誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫細(xì)胞活化適應(yīng)性地識別特異抗原、分化和響應(yīng)過程。此一系列過程被稱為免疫響應(yīng)。過程中生產(chǎn)的免疫細(xì)胞具有記憶特性,當(dāng)下次再遇同一特異抗原時能產(chǎn)生更快的響應(yīng)。免疫的響應(yīng)過程如圖8.3所示。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的應(yīng)用①初次響應(yīng)②第二次響應(yīng)③交叉反應(yīng)響應(yīng)抗體濃后遲后對Ag響應(yīng)度遲對Ag1+Ag2響應(yīng)對Ag響應(yīng)對Ag2響應(yīng)抗原Ag抗原圖83免疫響應(yīng)多階段過程圖示第8章人工免疫