智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件

智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用56、死去何所道，托体同山阿。57、春秋多佳日，登高赋新诗。58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。59、相见无杂言，但道桑麻长。60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用56、死去何所道，托体同山阿。57、春秋多佳日，登高赋新诗。58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。59、相见无杂言，但道桑麻长。60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用8.1引言8.2人工免疫系统与基本免疫算法简介8.3基于生发中心反应的全局优化算法8.4人工免疫网络算法(aiNet第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用81引言811自然免疫系统的组成自然免疫系统是由分子、细胞、组织和器官组成的一个有机联合体。它是一个多层次的防御系统,主要有物理屏障层(皮肤、粘膜等)、生理屏障层(泪液、唾液、胃酸和汗液等)、先天免疫和适应性免疫系统。通常,免疫系统主要是由参与适应性免疫响应的器官、组织、细胞和免疫活性介质组成的。免疫系统的组成如表8.1所示随着新课程的进一步深入，伴着科研兴校的春风，各学校已经把书写课后反思作为教学常规的重要部分，要求每位教师在每节课后把这一环节续写在教案后。撰写课后反思，对教师尤其是新教师的实践具有巨大的促进作用。关于写好课后反思的重要性，叶澜教授说过：“一个教师写一辈子教案不一定成为名师，如果一个教师写3年反思就有可能成为名师。前苏联教育家苏霍姆林斯基也说过：“我建议每位教师都来写教育日记，教育日记是一笔巨大的财富。写教育日记让老师终身受益。”实施新课程的过程中，师生的任何不同于以往的表现，都是课后反思最好的材料。我认为教师要以新课程理念作为自己反思的着眼点。新教师应对照新课程的理念来审视自己的课堂教学，思考自己的课堂教学在多大程度上体现了新课程理念的要求，这样的反思会使得新课程的理念逐步在课堂上得到体现和落实。具体地讲，可以从以下几方面来反思自己的课堂教学，写好自己的课后反思：1、总结成功之处作为教师，每节课或多或少都会有自己的成功之处。诸如：某些思想教育渗透的巧妙之举、新颖精彩的导言、教学难点的突破、引人入胜的教学方法、成功的临场发挥、现代化电教手段的运用、画龙点睛的结尾。如果教师能把这些感受详细地记录下来，可作为日后教学工作的借鉴，有助于不断改进自己的教学方法，提高教学能力。2、查找败笔之处《学记》中说：“学然后之不足，教然后知困，知不足，然后能自反困，然后能自强也，故曰：教学相长。”再精彩的教学设计也难免有不尽人意的地方，教学后记也可以把这些课堂教学过程中的败笔如实记下来。如有时安排不妥的教学内容、处理不当的教学重点与难点、步骤繁琐的讲解分析过程，甚至由于某种原因对学生积极性的挫伤等等。如果我们在每堂课后都能仔细查找教学中的不足和失误，多积累病例，同时对症下药地寻找疗法，就会使自己在今后的教学上吸取教训，取得更好的教学效果。3、采撷创新之处学生人多而学法不一，他们在课堂教学过程中往往会迸发出创新的火花。他们往往会从多角度、多方位、多渠道提出独到的见解和有创意的问题，给课堂增添异彩；有时学生对问题的分析和理解，甚至优于我们预先设想的方案。这时我们应当充分肯定学生在课堂上提出的一些独特的见解，这样不仅使学生的好方法、好思路得以推广，而且对学生也是一种赞赏和激励。同时，这些难能可贵的见解也是对课堂教学的补充与完善。因此，将这些闪光之处记录下来，可为以后的课堂教学注入新的活力。4、思考改进之处一位哲人说过：“吾日三省吾身。”这里的“省”是指回顾、反省、检查自己一日之内的所作所为，有无不足之处，以便改正自己的行为。特级教师于漪老师每上完一课，总会写一写下次再教时应如何做，因此她的课总给同学们全新的感觉。我们也应该在教完每一节课后静心沉思，及时记下这些得失，并考虑一下再教这部分内容时应该如何改进，写出再教设计。只有这样才能扬长避短、精益求精，把课上得更精彩。课后反思不是简单的心得，更不是流水账式的记录，而是对原设定教学方法的价值确认，预期教学效果的数值分析和下一课堂设计的最佳参考。经过一年的尝试和反思，我想课后反思在写法上应注意：一、简洁明快，寥寥数语。因为教师的时间、精力都是很有限的，不可能也没有必要在每节课后都写出长篇大论的文字。一课一记，记载要有得失，分析教学情况，提炼得失，不能低标准地就事论事，应有一定的高度。否则会形成次次记载千篇一律。二、符号标记，色彩醒目。可以自我规定一些符号做标记，例如；用三角代表失误点，用圆圈代表成功点等。用颜色不同的笔与教案本体相区别，这样就有很高的提示价值。三、多用旁注也用尾注。在反思过程中多有小修小补，适宜用旁注，即标注在教案中相关部分的一旁，尾注则用于综合性的，整体性的反思，写在教案末尾。首先要对教案的实施情况进行细致全面地回顾，从教学目标的达成、教学结构的安排、教学过程的进展、教学方法和手段的运用到师生活动、教学效果都要像过电影似地琢磨、反省，归纳出哪些是成功的，哪些需待进一步改进。在全面分析基础上还应根据教学目标、课程特点等，突出重点地总结、记载自己体会最深的“得”与“失”。这样记载才具有较好的价值。四、坚持不辍养成习惯。这是写好教学后记的关键之一。根据记忆规律，在识记以后不久就开始遗忘。因此，写教学后记要趁热打铁，课后及时记载，立即整理归纳，总结分析，记录于册。新教师时间紧任务重，往往会因为班主任工作、教学工作及其他工作的冲击，而放弃些课后反思，我想，如果能坚持一条原则，就是天天写，有时间就多写没时间就少写，写多写少不要紧，就是不要停止写。写课后反思一旦养成习惯，对于提高新教师的独立思考能力，教育能力与文字表达等诸多方面的能力必定好处多多。总之，写课后反思的方法和内容是多种多样各部相同的。课后反思可以看作是教师进步的实录，它记载着教师的心路历程、智慧感悟，不仅对于教师的业务提升大有帮助，还对教师日后撰写高质量的教学论文、开展课程改革的行动研究有极大地参考价值。写课后反思是对教学情况或问题进行反思总结，要有感而记，有记必思，要去粗取精，去伪存真。这样才能使自己在以后的教学中扬长补短、常教常新，是自己的教学水平不断得到提高和升华，使自己形成独特的教学风格。近年来，在党中央的支持和各级政府的重视下，我国的职业教育在规模上得到了空前的发展。但是，由于传统思想意识、市场经济形势、教育内部机制等原因，职业教育特别是农村职业学校的现状，与《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》要求的目标尚有一定的距离，其发展面临着两大瓶颈。一、瓶颈之一：实习、实训设备的问题1.职业教育有一句行话，叫做“以出口带动入口”，业内同行当然知其含义：就是以畅通的就业出路带来丰厚的生源。长期以来，农村中等职业学校不约而同地围绕这一宗旨，一手抓对口升学，一手抓学生就业，来扩大学校知名度和影响力。但是，直到当前，农村中等职业学校的“生源不足、招生困难”这一致命问题仍普遍存在。原因是：在大学生就业状况日趋严峻形势下，人民群众开始对知名度一般的普通大学热度下降，中等职业学校对口升学的引力也随之受到影响。就业方面：中职毕业生大多只能安排到“内地”或“沿海”劳动密集型企业去“打工”。虽然企业对中职生需求旺盛，但他们做着与低于中专学历的社会人员相同的工作，享受着相同的待遇，所以“学校安排就业”也很难激活青少年学生就读农村职校的热情。只有使学生在毕业前形成一定的专业技术能力，具有较为明显的就业优势，对广大农村群众来说才具有现实意义，职业学校在人们心目中才会引起足够的关注和向往。教育理论和教学实践告诉我们：动手训练是学生形成技术能力的最主要的环节。这就必然需要充足、先进的实习实训设备和实践活动场地。然而，当前农村职业学校的实习实训设备，远远不能满足学生专业技能训练的需要。因而，实习、实训设备的不足是农村职业教育发展的第一大瓶颈。2.解决途径的探讨。设备问题其实就是资金问题。地方政府投资、行业自筹、学校资金优先安排使用，这些方法难以从根本上解决问题。校企联合办学，理念和做法前几年就有了，效果并未显现，原因是中西部地区没有沿海城市那高度发达和密集的企业，实现校企合作尚需时日。资源永远是稀缺的，问题是如何把有限的资源优先配置到最需要的领域。二、瓶颈之二：具有实践技术能力的专业教师数量问题1.要培养学生的专业技术能力，除了具有充足、先进的实习实训设备之外，还必须有一支既懂教育，又具有专业实践能力的师资队伍。然而，在农村职业学校中，愿动手、会动手，能够进行专业技术实践指导的教师不到20%。具有实践技术能力的专业教师数量的不足是农村职校发展的又一瓶颈。2.解决途径的探讨。①针对职业教育发展的需要，在选用人才、激励制度、职称评定等方面调整政策，通过行政手段，使教师特别是年轻教师切身感受到专业实践能力的现实优势，促使其转变观念，投身到学习和提高专业实践能力中去，形成教师人人爱动手，个个会实践的职业教育教学氛围。②教师培训。近几年来，职业教育教师培训力度不断加大，对提高专业课教师水平起到了一定作用，但据了解，培训内容、培训方法大多仍然是听学术报告、听课堂讲解等口头传授方式，而非通过动手实践，达到增强实践技能的目的。这就需要学校和相关部门，在组织培训前，先行考察了解，做到有的放矢，力避空洞和形式，着力培养教师的动手实践能力。还可以采取奖励和补贴措施，鼓励教师利用星期天节假日自找企业，通过生产实践达到提高专业技术水平的目的。③教师招聘。突破现有的教师招聘政策的局限，打破文凭、年龄、地域、招聘手段等条件的限制，删去繁琐的招聘程序，破格录用，把那些既懂教学理论，又具专业实践能力，且被实践检验深受学生欢迎的“临时”教师和真正具有技术专长的社会人士纳入到正规的职教队伍中来。以上两瓶颈一旦冲破，既有了充足先进的实习、实训设备，又有了数量充足、质量过硬的动手实践型专业师资，通过“整合教育资源，改进教学方式，培养学生的就业创业能力”，“增强职业教育的吸引力，加快发展面向农村的职业教育”这一规划目标才有望实现。智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中1第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用8.1引言8.2人工免疫系统与基本免疫算法简介8.3基于生发中心反应的全局优化算法8.4人工免疫网络算法(aiNet第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用2第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用81引言811自然免疫系统的组成自然免疫系统是由分子、细胞、组织和器官组成的一个有机联合体。它是一个多层次的防御系统,主要有物理屏障层(皮肤、粘膜等)、生理屏障层(泪液、唾液、胃酸和汗液等)、先天免疫和适应性免疫系统。通常,免疫系统主要是由参与适应性免疫响应的器官、组织、细胞和免疫活性介质组成的。免疫系统的组成如表8.1所示第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用3第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用表8.1免疫系统的组成组成类别备注免疫细胞免疫细胞淋巴细胞(B细胞、T细胞、自然杀伤细胞)、单核吞噬细胞、巨噬绀胞等T细胞受体(TCR)、B细胞受体(BCR)、MHC分子膜型分子免疫分子其他分子分泌型分子抗体分子、补体分子、细胞因子中枢免疫器官骨髓、胸腺免疫器官外围免疫器官脾脏、淋巴结、粘膜免疫系统、皮肤免疫系统第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用4第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用8.12自然免疫系统的机理先天免疫系统为人类提供了第一道能抵抗和消灭入侵病原体的防卫。它主要包括皮肤、粘膜和屏障结构的屏障作用(外部的)以及某些具有杀菌和吞噬作用的兔疫细胞(如粒细胞、单核巨噬细胞)等在人类的生存环境中,某些病原体能突破人的先天免疫系统防线在人体内生长繁殖,引起感染,此时机体会经历同某一种病原体(抗原)斗争(识别与杀灭)的过程。这一过程称为适应性免疫。参与适应性免疫的细胞有多种,主要有免疫细胞(T细胞、B细胞等)及它们相互作用后产生的特异性免疫效应物质(又称为淋巴免疫球蛋白)。抗体的一种主要形式是依附于B细胞表面的膜结合形态。抗体与细胞膜结合后形成的复合体也称B细胞受体(见图8.1)。抗体是Y形状的一种感受器分子,生在B细胞的表面,其主要作用是通过互补配合,识别抗原,并与抗原粘合。抗原被抗体所识别的部位叫表位,又称抗原决定簇。一个抗原可以与多个抗体相粘合(见图8.2)。抗原和抗体之间的匹配程度称为它们之间的亲和度。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用5第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用B细胞受体或者抗体B细胞图8.1B细胞受体或者抗体的结构第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用6第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用B细胞受体(Ab)表位抗原图82一个抗原和多个抗体粘合第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用7第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用在适应性免疫系统中,抗原一旦进入机体,抗原分子中的抗原表位就被T和B细胞识别,从而诱导产生免疫细胞活化适应性地识别特异抗原、分化和响应过程。此一系列过程被称为免疫响应。过程中生产的免疫细胞具有记忆特性,当下次再遇同一特异抗原时能产生更快的响应。免疫的响应过程如图8.3所示。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用8第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用①初次响应②第二次响应③交叉反应响应抗体浓后迟后对Ag响应度迟对Ag1+Ag2响应对Ag响应对Ag2响应抗原Ag抗原图83免疫响应多阶段过程图示第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用9第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用8.2人工免疫系统与基本免疫算法简介821人工免疫系统定义人工免疫系统(AIS)的定义最早由H.Sidbury等人在1990年提出叫。人工免疫系统有几种不同的定义。Decastro和Timmis概括了几种定义后,将AIS定义为:“人工免疫系统是受理论免疫学和所观察到的免疫功能、原理和模型启发的自适应系统,被应用于复杂问题领域。”这种人工免疫系统的定义,重点在于将自然免疫系统中所获取的现象作为隐喻,用于计算问题,属于生物学推动的计算。在某些文献中,也有把人工免疫系统叫做免疫学计算、计算免疫学或基于免疫的系统等。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用10第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用822基本的人工免疫算法基本的人工免疫算法是按照自然免疫系统对病原体的检测、识别、克隆选择、超变异、免疫记忆等原理进行设计的。算法一开始随杋地初始化抗体群(相当于随机列出求解问题的候选解)。接着,辨识抗原,计算抗体群中抗体同抗原的亲和度。根据亲和度对抗体进行克隆选择,然后得到新的群体。由于新群体一般是亲和度高的抗体,它们被优先克隆,以继承上一代的优良特性,并记忆、存储。如此反复迭代,直至满足终止条件。基本的人工免疫算法的基本过程如图84所示。第8章人工免疫算法及其在智能控制中的应用11智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件12智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件13智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件14智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件15智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件16智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件17智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件18智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件19智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件20智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件21智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件22智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件23智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件24智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件25智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件26智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件27智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件28智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件29智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件30智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件31智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件32智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件33智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件34智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件35智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件36智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件37智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件38智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件39智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件40智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件41智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件42智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件43智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件44智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件45智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件46智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件47智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件48智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件49智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件50智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件51智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件52智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件53智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件54智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件55智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件56智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件57智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件58智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件59智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件60智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件61智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件62智能控制理论和方法(第二版)第章人工免疫算法及其在智能控制中的应用课件63智能控制理论和