一种基于虚拟力导向和细胞分化的免疫网络分类算法

摘要/Abstract

摘要：

摘要：针对传统免疫网络分类算法中抗体细胞进化缺乏有效指导的问题，提出了一种基于虚拟力导向和细胞分化的免疫网络分类算法（VCAINC）.算法引入虚拟力场区的概念，基于虚拟力场区定义抗体所受的虚拟作用力以指导抗体的进化过程，并根据移动收敛条件判定抗体的合理位置；对于无法达到收敛条件的抗体，采用细胞分化策略提高免疫网络的分类性能;分析了算法在UCI标准数据集的分类效果.实验结果表明,VCAINC对于多个标准数据集均具有良好的分类性能，能够有效指导抗体细胞的进化.

关键词:

人工智能；人工免疫网络；虚拟力；细胞分化

Abstract:

Abstract： Aimed at the lack of effective methods to guide the evolution of antibodies in the traditional immune network classification algorithm, a virtual force and cell differentiation based artificial immune network classification algorithm (VCAINC) was proposed.The algorithm introduced the definition of virtual force zone to guide the evolution of antibodies.Then, the moving convergence condition was introduced to determine the most suitable position of antibodies.For the antibodies which cannot satisfy the moving convergence condition, the strategy of cell differentiation was utilized to optimize the classifier. Finally, the performance of classification on UCI dataset was analyzed.The experimental results show that the VCAINC can effectively guide the evolution of antibodies and improve classification performance significantly.

Key words:

artificial intelligence; artificial immune network; virtual force; cell differentiation

中图分类号:

TP 393

杨斌，陆余良，杨国正，朱凯龙. 一种基于虚拟力导向和细胞分化的免疫网络分类算法[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(1): 98-.

YANG Bin,LU Yuliang,YANG Guozheng,ZHU Kailong. An Artificial Immune Network Classification Algorithm Based on VirtualForce Direction and Cell Differentiation[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2017, 51(1): 98-.

参考文献

［1］朱颢东, 钟勇. 基于并行免疫克隆算法的特征选择方法［J］.上海交通大学学报, 2009, 43(12): 1847-1851.
ZHU Haodong,ZHONG Yong.Feature selection method based on parallel immune cloning algorithm［J］.Journal of Shanghai Jiao Tong University,2009, 43(12):1847-1851.
［2］刘若辰, 马亚娟, 张浪, 等. 基于预测策略的动态多目标免疫优化算法［J］. 计算机学报, 2015, 38(8): 1544-1560.
LIU Ruochen,MA Yajuan,ZHANG Lang,et al.Dynamic multiobjective immune optimization algorithm based on prediction strategy［J］.Chinese Journal of Computers,2015,38(8):1544-1560.
［3］LIU J, GONG M, MIAO Q, et al. Change detection in synthetic aperture radar images based on unsupervised artificial immune systems［J］. Applied Soft Computing, 2015, 34(C): 151-163.
［4］YANG Dongdong, WANG Lei, HEI Xinhong, et al. An efficient automatic SAR image segmentation framework in AIS using kernel clustering index and histogram statistics［J］. Applied Soft Computing, 2014, 16(3): 63-79.
［5］GUO Yi, WANG Zhenxin. An immunetheorybased model for monitoring interdomain routing system［J］.Science China Information Sciences, 2012, 55(10): 2358-2368.
［6］WANG Y, WANG Z, ZHANG L, et al. Situation assessment model for interdomain routing system［J］. Software, IET, 2014, 8(2): 53-61.
［7］DUDEK G.An artificial immune system for classification with local feature selection［J］.IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 2012, 16(6): 847-860.
［8］刘若辰, 钮满春, 焦李成. 一种新的人工免疫网络算法及其在复杂数据分类中的应用［J］.电子与信息学报, 2010, 32(3): 515-521.
LIU Ruochen, NIU Manchun, JIAO Licheng. A new artificial immune network algorithm for classifying complex data［J］.Journal of Electronics & Information Technology,2010,32(3):515-521.
［9］ACILAR A M, ARSLAN A. A novel approach for designing adaptive fuzzy classifiers based on the combination of an artificial immune network and a memetic algorithm［J］.Information Sciences,2014,264(20):158-181.
［10］LEUNG K, CHEONG F, CHEONG C.Generating compact classifier systems using a simple artificial immune system［J］. IEEE Transactions on Systems, Man, and CyberneticsPart B: Cybernetics, 2007, 37(5): 1344-1356.
［11］AYDIN I, KARAKOSE M, AKIN E.Artificial immune classifier with swarm learning［J］. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2010, 23(8): 1291-1302.
［12］IGAWA K,OHASHI H.A negative selection algorithm for classification and reduction of the noise effect［J］. Applied Soft Computing, 2009, 9(1): 431-438.
［13］陈莹, 曹立志.基于虚拟势场和学习自动机的有向传感网覆盖控制［J］.系统工程与电子技术,2015,37(5): 1177-1184.
CHEN Ying,CHAO Lizhi. Virtual potential field and learning automata based converage control algorithm for directional sensor networks［J］.System Engineering and Electronics,2015, 37(5): 1177-1184.
［14］叶志飞, 文益民, 吕宝粮. 不平衡分类问题研究综述［J］. 智能系统学报, 2009, 4(2): 148-156.
YE Zhifei,WEN Yimin,LU Baoliang.A survey of imbalanced pattern classification problems［J］.CAAI Transactions on Intelligent Systems,2009,4(2):148-156.
［15］DU Haifeng, JIAO Licheng, WANG Sunan. Clonal operator and antibody clone algorithms［C］∥Proceedings of the First International Conference on Machine Learning and Cybernetics. Beijing: IEEE, 2002: 506-510.

[1]	文志诚1,2，陈志刚1，邓晓衡1，刘安丰1. 基于多源多层次信息融合的网络安全态势感知方法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(08): 1144-1152.
[2]	许波，闵华清，肖芳雄. 蚁群算法求解离散最小约束去除问题[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(03): 383-386.
[3]	王鑫1，贾庆轩1，高欣1，陈钢1，赵兵2. 基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞算法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(02): 150-157.
[4]	张柯丽1,李忠献1,2,杨义先1. 一种识别和追踪恶意匿名评价者的信任模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(07): 899-906.
[5]	张颖，季常刚，李俊甫. 一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(07): 953-958.
[6]	陈剑洪1,2，单劲松1，杨荣根1，龚乐君1，陈克非2，于坤1,陈礼青1，孙成富1. 标准模型下基于身份的门限密钥隔离签名[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(08): 1239-1245.
[7]	谢婧, 刘功申, 苏波, 孟魁. 社交网络中的用户转发行为预测[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(04): 583-588.
[8]	刘晨燕1, 2, 潘理1, 2, 訾小超2. 基于二进制序列集合的策略合成代数框架[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(04): 579-583.
[9]	乔寓然, 伍楠, 杨乾明, 文梅, 张春元. 片上网络中基于拓扑排序的死锁检测与恢复方法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 92-97.
[10]	陈桂茸1, 2, 蔡皖东1, 徐会杰1, 晏沛湘3, 王剑平1. 网络舆论演化的高影响力优先有限信任模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 155-160.
[11]	方明1, 陈松乔1, 王克非2. 基于非对称交叉开关的高阶路由器设计[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 138-143.
[12]	周桂寅, 何晨, 蒋铃鸽. 认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(11): 1729-1735.
[13]	刘苏娜1, 2, 潘理1, 2, 3, 姚立红2. 不同密级系统间基于BLP的访问控制机制 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(09): 1387-1391.
[14]	肖榕, 蒋铃鸽, 何晨. 一种无线传感器网络中基于信道可靠性的多信道MAC协议 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(09): 1382-1386.
[15]	郑博1, 2, 张衡阳1, 孙鹏1, 黄国策1. 航空自组网单、双向航路连通性研究[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(04): 624-629.