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1、2018/9/27,1/100,免疫相关概念,抗原(antigen)：是指一种能刺激人或动物机体产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与这些产物在体内或体外发生特异性反应的物质。 抗体(antibody)： 机体在抗原物质刺激下，由B细胞分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。 免疫：顾名思义即免除瘟疫。用现代的观点来讲，人体具有一种“生理防御、自身稳定与免疫监视”的功能叫“免疫”。免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入人体的抗原物质，或人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的健康。 人免疫系统：它是人体抵御病原菌侵
2、犯最重要的保卫系统。这个系统由免疫器官（骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、阑尾等）、免疫细胞（淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等），以及免疫分子（补体、免疫球蛋白、细胞因子等）组成。,2018/9/27,2/100,同学发言,计算机免疫免疫介绍 讨论班发言 李贵洋,2018/9/27,3/100,人体的免疫细胞,最重要的免疫细胞：淋巴细胞 B淋巴细胞（Bone marrow）,骨髓内发育成熟，体液免疫（受病原体刺激后，引起一系列变化，最终转化为能产生抗体的浆细胞）和记忆细胞。 T淋巴细胞（Thymus），胸腺内发育成熟，细胞免疫，又细
3、分为辅助性T细胞（TH）,抑制性T细胞（TS）,毒性T细胞（TC或TK）。 巨噬细胞（吞噬细胞），抗原提呈（APC），直接杀灭异物或者产生细胞因子参与免疫反应。,2018/9/27,4/100,人体免疫系统多层防卫体系,2018/9/27,5/100,免疫学起源,免疫学起源于中国古代。世界上最早的天花疫苗（吹痘） 1798年，英国的E.Jenner发明了牛痘,2018/9/27,6/100,免疫学发展,19世纪后期，微生物学的发展为免疫学的形成奠定了基础。 1880年，法国微生物学家L.Pasteur偶然发现接种陈旧的鸡霍乱杆菌培养物可使鸡免受毒性株的感染，转而成功地创制了炭疽杆菌减毒疫苗和狂
4、犬病疫苗，并开始了免疫机制的研究。 1883年，俄国动物学家E.Metchnikoff发现了白细胞的吞噬作用并提出了细胞免疫（cellularimmunity）学说。 1890年，德国医师E.vonBehring和日本学者北里发现了白喉抗毒素。 1894年，比利时血清学家J.Bordet发现了补体。这此发现支持体液免疫（humoralimmunity）学说。 两种学派曾一度论战不休，直到20世纪初英国医师A.Wright发现了调理素，德国学者P.Ehrlich提出侧链学说，才将两种学说统一起来。 1901年，“免疫学”一词首先出现在IndexMedicus中， 1916年， Journalof
5、Immunology创刊。作为一门学科，免疫学至此才正式为人们所承认。,2018/9/27,7/100,免疫学发展,1958年由澳大利亚学者F.Burnet提出克隆选择学说（clone selection theory），划时代的免疫学理论 。 1956年B.Glick发现了腔上囊的作用，1961年J.Miller发现了胸腺的功能， 1966年H.Claman等人区分出B细胞与T细胞，并且发现了它们的免疫协同作用。 80年代以来，众多的细胞因子相继被发现。对它们的受体、基因及其生物活性的研究促进了分子免疫学的蓬勃发展，有人称之为“分子免疫学时期”，但从理论上并未突破克隆重选择学说，只是从技术手
6、段上把免疫学研究推向一个新水平。 1994年，Polly Matzinger提出了另一个很可能是划时代理论：危险理论,2018/9/27,8/100,Frank Macfarlane Burnet和Polly Matzinger,2018/9/27,9/100,克隆选择学说,2018/9/27,10/100,免疫应答,2018/9/27,11/100,危险理论,2018/9/27,12/100,人工免疫,生物免疫系统具有多样性、耐受性、免疫记忆、分布并行处理、自组织、自学习、自适应和鲁棒性。 生物信息处理系统可以分为脑神经系统、遗传系统和免疫系统。免疫系统与神经系统相似，可以学习并记忆新的知识
7、，同时免疫系统的学习过程还借鉴了遗传系统的进化机理。 人工免疫系统：是借鉴生物免疫系统的原理、机理、特性并将之应用在科学和工程中的智能系统。,2018/9/27,13/100,AIS人工免疫学发展（计算机免疫学）,1986年，Farmer J.D.等首次提出免疫网络的数学描述，认为人工智能可以从免疫系统中得到启发。 同年，G.W.Hoffmann 分析了免疫系统与神经网络相似性与不同点，启发了更多的人来研究和提出新的免疫网络模型。 1994年，Forrest等人提出了否定选择算法，并提出了计算机免疫系统的概念。 1997年，Dasgupta建立了一套计算机入侵免疫系统。 2002年，Kim和B
8、entley提出了动态克隆选择算法并用于网络入侵检测。 2002年， Aickelin提出了采用危险理论的计算机免疫系统。,2018/9/27,14/100,计算机免疫,Stephanie Forrest Professor Department of Computer Science University of New Mexico 1994 计算机免疫学 否定选择算法,Steven Hofmeyr Ph.D Department of Computer Science University of New Mexico 1999 ARTIS LISYS,2018/9/27,15/100,人工
9、免疫,Uwe Aickelin Professor Department of Computer Science University of Nottingham 2003 危险理论,Dipankar Dasgupta Professor Department of Computer Science University of Memphis 1999 入侵检测 工业应用,2018/9/27,16/100,人工免疫作为计算智能的一个分支,2018/9/27,17/100,免疫算法基本架构,结束,开始,抗原识别,初始抗体群体产生,亲和力计算,克隆选择,群体更新,满足终止条件,是,否,2018/9
10、/27,18/100,免疫识别示意图（化学互补）,2018/9/27,19/100,亲和力计算,可用各种距离公式，比如：Eucidean距离、Manhattan距离及Hamming距离等。 最常用的是1994年Forrest提出的r-连续位匹配规则。 r-连续位匹配（r-continuous bits）算法的描述如下： 对于任意的两个字符串x、y，如果两字符串x、y相应位置上的至少连续r位相同，那么这两个字符串是r-连续位匹配的，即 Match(x,y)|r=true,2018/9/27,20/100,否定选择原理,2018/9/27,21/100,否定选择算法,2018/9/27,22/10
11、0,克隆选择算法,2018/9/27,23/100,人工免疫学的具体应用,计算机安全 入侵检测、病毒检测、风险监测、计算机取证等 模式识别 机器学习 数据挖掘和分析 控制（机器人、工业控制） 异常和故障诊断 联想记忆 优化,2018/9/27,24/100,人工免疫,2018/9/27,25/100,ARTIS中免疫系统与计算机免疫的对应,2018/9/27,26/100,ARTIS检测器生命周期,2018/9/27,27/100,将ARTIS用于入侵检测(LISYS),2018/9/27,28/100,Idid动态入侵检测模型,2018/9/27,29/100,小结,免疫的相关概念 免疫学的
12、发展 人工免疫学的发展 具体的模型ARTIS和应用LISYS以及模型Idid,2018/9/27,30/100,李涛. 计算机免疫学. 北京: 电子工业出版社, 2004 李涛. 基于免疫的网络安全风险检测. 中国科学, E 辑: 信息科学, 2005, 35(8): 798816 Forrest S, Perelson A S. Self-nonself discrimination in a computer.In: IEEE Symposium on Security and Privacy. Oakland, 1994. CA:IEEE Computer Society Press,
13、1994. 202213 Forrest S, Hofmeyr S, Somayaji A. Computer immunology.CACM, 1997, 40(10): 8896 Hofmeyr S, Forrest S. Immunity by design: an artificial immune system. In: Genetic Evolutionary Computation Conf, San Francisco,1999. CA: IEEE Press, 1999. 12891296 Hofmeyr S, Forrest S. Architecture for an a
14、rtificial immune system. Evolutionary Computation, 2000, 8(4): 443473 Dasgupta D. Immunity-based intrusion detection system: A general framework. In: the 22nd National Information Systems Security Conf, Crystal City, 1999. VA: CISSE, 1999. 147160 Aickelin U, Cayzer S (2002), The Danger Theory and Its Application to AIS, 1st International Conference on AIS, pp 141-148.,参考文献,2018/9/27,31/100,Any Question ?,Thank you !,
