了解生物免疫系统及其作用

免疫系统（Immune systems）是人类除了神经系统外的第二信号系统，免疫是生物体对外来大分子特别是蛋白质和糖类的一种反应。生物体能够把外来原生质（抗原，Antigen）同其自身的原生质区分开来，进而对病原菌、毒素等有害的异物产生抗体（Antibody）和中和反应，这是有机体的普遍现象，即免疫现象。它的最大特点是免疫记忆特性、抗体的自我识别能力和免疫的多样性。尽管自然界中的所有微生物都能作为抗原起作用，而免疫能抵御它们，促进白细胞的噬菌作用，这样，即使生物体在受到从未遇到过的新有机物或外来分子的感染时，也可以生存下去。

人体的免疫系统包括免疫器官和免疫细胞。免疫器官有骨髓、胸腺、扁桃体、脾和淋巴系统。免疫细胞有T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞等。T细胞分泌淋巴活素，B细胞分泌血清抗体，生物免疫系统对外界入侵的抗原，淋巴细胞活素和血清抗体都可与抗原进行专一性结合产生抗体。抗体是体液免疫中抗感染的主要成分，几乎体内各种组织中都有抗体的分布。抗体上有特定的物质，如可以结合、粘附或消除入侵的微生物；能够增强其他吞噬细胞（如单核细胞、巨噬细胞）吞噬病原体的功能；可以中和微生物感染的毒素；还与机体中的另一种免疫物质（称补体）协同抵抗微生物感染，以维持免疫平衡。此外，为维持免疫平衡，抗体间还有抑制和促进作用[150～153]。

生物免疫系统虽然十分复杂，但是其所表现出的自然防卫机制却是十分明显和有效的。如果我们把算法理解为免疫系统，而把外来侵犯的抗原和免疫系统产生的抗体分别与实际求解问题的目标函数以及问题的解相对应，生物免疫功能的特点对于算法的具体设计将提供有益的启迪。人们已利用生物免疫机制对遗传算法作了改进，如美国新墨西哥大学的S.Forest等首先提出了免疫系统的遗传算法的建模方法，王煦法等提出了基于免疫原理的遗传算法[154～156]。

在生物免疫机制的启发下，这里将提出一种新的进化算法，即免疫进化算法（Immune Evolutionary Algorithm，简称IEA）。生物免疫系统对免疫进化算法具有启迪作用体现在两个方面：(www.xing528.com)

（1）抗体的多样性。通过细胞分裂和分化作用，免疫系统可产生多样性的抗体来抵御各种抗原。这要求在对解空间进行搜索时，免疫进化算法应建立在具备多样性的群体基础上。

（2）自我调节功能。免疫系统具有维持免疫平衡的机制，通过对抗体的抑制和促进作用，能自我调节产生适当数量的必要的抗体。机体免疫细胞对感染的微生物种类不同反应是不同的，通常病毒感染时，白细胞计数显示淋巴细胞的比例较高，而细菌感染则中性粒细胞比例较高。这意味着生物体对不同的抗原入侵有不同的反应，免疫系统产生的抗体具有很强的目的性。这一特征要求免疫进化算法在进化过程中一旦发现最优个体，在兼顾群体多样性的同时（免疫平衡），类似的个体亦将大量繁殖，在迭代过程中，产生的子代群体的分布应是一个不断进行的动态的调整过程。