گذری بر الگوریتم ایمنی مصنوعی و ساختار آن

سیستم‌های ایمنی مصنوعی رده‌ای از الگوریتم‌های تکاملی هستند که از سیستم ایمنی بدن جانداران الهام گرفته شده‌اند. سیستم ایمنی بدن سازوکاری است که با تکثیر به موقع سلول‌های تدافعی آنتی بادی، مانع رشد و تکثیر سلول‌های بیماری‌زای آنتی ژن در بدن می‌شود. مهمترین سلول‌های تدافعی در این رابطه، سلول‌های نوع B و نوع T از گلوبول‌های سفید هستند. سلول‌های نوع T دارای سه نوع مختلف هستند:

  –  سلول‌های کمکی که به فعال شدن سلول‌های B کمک می‌کنند.
–  سلول‌های تخریب‌گر که به سلول‌های بیماری‌زا متصل شده و با تزریق ترکیب شیمیایی موجب تخریب آنها می‌شوند.
–  سلول‌های هماهنگ کننده.

وظیفه سلول‌های نوع B نیز تولید و ترشح آنتی‌بادی‌ها است که به صورت پروتئین‌‌هایی خاص، به آنتی ژن‌ها متصل می‌شوند. هر سلول B فقط امکان تولید نوع خاصی از آنتی بادی را دارد که به موجب آن فقط به ناحیه خاصی از یک آنتی ژن می‌تواند متصل شود. اما آنتی ژن‌ها دارای فرم‌های متفاوتی در سطح خود هستند که به همین دلیل امکان اتصال آنتی بادی‌های مختلف در بخش‌های مختلف آنها وجود دارد. اتصال یک آنتی بادی به سلول‌های بیماری زا، نشانه‌ای برای تخریب آن توسط سلول‌های نوع T می‌باشد.

میزان موفقیت یک آنتی بادی در اتصال به آنتی ژن، اندازه قرابت یا تطابق آن را مشخص می‌کند. سلولهای تدافعی که هماهنگی و شباهت لازم را در برخورد با آنتی ژن‌ها داشته باشند، موفق به نابودی آنها می‌گردند. سلول‌هایی هم که فاقد قرابت مورد نیاز باشند، مورد جهش قرار گرفته و ساختار خود را به مرور اصلاح می‌کنند. در نتیجه روند تکثیر سلول‌های تدافعی با قرابت بالا به عنوان سلول‌های برگزیده، بیشتر از سلول‌های با قرابت پایین بوده و به همین ترتیب به جهش کمتری جهت افزایش شایستگی خود نیاز دارند. چنین فرآیندی در یک سیستم ایمنی، انتخاب کلونال خوانده می‌شود که به معنی تکثیر بیشتر آنتی بادیهای با کیفیت، جهت مبارزه با آنتی ژن‌ها می‌باشد.

تکثیر سلول‌های ایمنی بدن فاقد ترکیب جنسی بوده و به صورت تقسیم سلولی یا کلوننیگ انجام می‌پذیرد. تکثیر سلول‌های تدافعی با قرابت بالا، موجب حفظ شدن آنها در طی فرآیند ایمنی شده و باعث پاسخ دهی سریعتر آنها در برخوردهای بعدی با آنتی ژن‌های بیماری‌زا می‌گردد.
اولین استفاده از ایده سیستم ایمنی جهت حل مسائل به سال 1986  باز می‌گردد. پس از آن پیشرفت‌های زیادی به وسیله Bersini و Forrest  بر روی این الگوریتم صورت گرفته است.
تا کنون در زمینه‌های مختلفی مانند تشخیص الگو، داده کاوی و یادگیری ماشین، بهینه‌سازی و حیات مصنوعی از این الگوریتم استفاده شده است.
ساختار کلی الگوریتم ایمنی مصنوعی به صورت زیر است:

–  تولید آنتی بادی‌های تصادفی (پاسخ‌های اولیه)
–  اندازه گیری قرابت یا تطابق با استفاده از تابع ارزیابی
–  انتخاب جمعی (Clonal Selection) و تکثیر سلول‌های با کیفیت به روش کلونی
–  اجرای جهش با توجه به میزان قرابت
–  تکرار مراحل تا زمان شرط خاتمه

پ.ن: جهت اطلاعات تکمیلی می‌توانید به کتاب “Dipankar Dasgupta – Artificial Immune Systems and Their Applications” مراجعه نمایید.

About محمد شمس

برنامه‌نویس، طراح انیمیشن و علاقمند به هوش مصنوعی

One Comment

  1. خوندن این مقاله که اخیرا منتشر ده هم خالی از لطف نیست:
    Artificial Immune Systems for Intrusion Detection:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/jj883960.aspx

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


1 × = 3