• 它具有一般免疫系统的特征，采用群体搜索策略，通过迭代计算，最终以较大的概率得到问题的最优解

• 相比较于其他算法，免疫算法利用自身产生多样性和维持机制的特点，保证了种群的多样性，克服了一般寻优过程（特别是多峰值的寻优过程）中不可避免的“早熟”问题，可以求得全局最优解。

• 免疫算法具有自适应性、随机性、并行性、全局收敛性、种群多样性等优点

• 抗原识别与初始抗体产生。根据待优化问题的特点设计合适的抗体编码规则，并在此编码规则下利用问题的先验知识产生初始抗体种群。

• 抗体评价。对抗体的质量进行评价，评价准则主要为抗体亲和度和个体浓度，评价得出的优质抗体将进行进化免疫操作，劣质抗体将会被更新。

• 免疫操作。利用免疫选择、克隆、变异、克隆抑制、种群刷新等算子模拟生物免疫应答中的各种免疫操作，形成基于生物免疫系统克隆选择原理的进化规则和方法，实现对各种最优化问题的寻优搜索

免疫算法算子

亲和度评价算子

• 亲和度评价表征算子免疫细胞与抗原的结合强度

• 亲和度评价算子通常是一个函数

• 其中 为问题的可行解区间， 为实数域。函数的输入为一个抗体个体（可行解），输出即为亲和度评价结果

抗体浓度评价算子

• 对于实数编码的算法，抗体间亲和度计算通常可以通过抗体向量之间的欧氏距离来计算：

• 对于离散编码的算法，衡量抗体-抗体方法亲和度最直接的方法就是利用抗体串的海明距离：

激励度计算算子

• 抗体激励度是对抗体质量的最终评价结果，需要综合考虑抗体亲和度和抗体浓度，通常亲和度大、浓度低的抗体会得到较大的激励度

• 抗体激励度的计算通常可以利用抗体亲和度和抗体浓度的评价结果进行简单的数学运算得到，二者取其一,如：
为抗体的激励度；a、b 为计算参数，可以根据实际情况确定

免疫选择算子

• 免疫选择算子根据抗体的确定选择哪些抗体进入克隆选择操作激励度

• 在抗体群中激励度高的抗体个体具有更好的质量，更有可能被选中进行克隆选择操作，在搜索空间中更有搜索价值。

克隆算子

变异算子

• 变异算子对克隆结果进行变异操作，以产生亲和度突变，实现局部搜索

• 变异算子是免疫算法中产生有潜力的新抗体、实现区域搜索的重要算子，它对算法的性能有很大影响

• 变异算子也和算法的编码方式相关，实数编码的算法和离散编码的算法采用不同的变异算子

实数编码变异算子

离散编码变异算子

克隆抑制算子

• 克隆抑制算子用于对经过变异后的克隆体进行再选择，抑制亲和度低的抗体，保留亲和度高的抗体进入新的抗体种群。

• 在克隆抑制的过程中，克隆算子操作的源抗体与克隆体经变异算子作用后得到的临时抗体群共同组成一个集合，克隆抑制操作将保留此集合中亲和度最高的抗体，抑制其他抗体。

• 由于克隆变异算子操作的源抗体是种群中的优质抗体，而克隆抑制算子操作的临时抗体集合中又包含了父代的源抗体，因此在免疫算法的算子操作中隐含了最优个体保留机制。

种群刷新算子

• 种群刷新算子用于对种群中激励度较低的抗体进行刷新

• 从抗体种群中删除这些抗体并以随机生成的新抗体替代

• 有利于保持抗体的多样性，实现全局搜索，探索新的可行解空间区域

免疫算法的流程

关键参数

免疫算法种类

克隆选择算法

• 免疫应答产生抗体是免疫系统的学习过程，抗原被一些与之匹配的B细胞识别，这些B细胞分裂，产生的子B细胞在母细胞的基础上发生变化，以寻求与抗原匹配更好的B细胞，

• 与抗原匹配更好的子B细胞再分裂……如此循环往复,最找到与抗原完全匹配的B细胞，B细胞变成浆细胞产生抗体，这一过程就是克隆选择过程，

免疫遗传算法

• 根据体细胞和免疫网理论改进了遗传算法的选择操作，从而保持了群体的多样性，提高算法的全局寻优能力。

• 通过在算法中加入免疫记忆功能，提高了算法的收敛速度。

• 免疫遗传算法把抗原看作目标函数，将抗体看作问题的可行解，抗体与抗原的亲和度看作可行解的适应度。

• 免疫遗传算法引入了抗体浓度的概念，并用信息熵来描述，表示群体中相似可行解的多少。

• 免疫遗传算法根据抗体与抗原的亲和度和抗体的浓度进行选择操作，亲和度高且浓度小的抗体选择率大，这样就抑制了群体中浓度高的抗体，保持了群体的多样性

反向选择算法

• 首先，产生一个检测器集合，其中每一个检测器与被保护的数据不匹配；

• 其次，不断地将集合中的每一个检测器与被保护数据相比较，如果检测器与被保护数据相匹配，则判定数据发生了变化。

疫苗免疫算法

• 随机产生NP个个体构成初始父代群体；

• 根据先验知识抽取疫苗；

• 计算当前父代NP种群所有个体的亲和度，并进行停止条件的判断；

• 对当前的父代群体进行变异操作，生成子代群体；

• 对子代群体进行疫苗接种操作，得到新种群；

• 对新群体进行免疫选择操作，得到新一代父本，并进入免疫循环。

代码