人工免疫系统进展与展望

人工免疫系统进展与展望

焦李成,杜海峰

(西安电子科技大学智能信息处理研究所与雷达信号处理重点实验室,陕西西安710071)

摘 要: 本文评述人工免疫系统的历史、研究现状和进一步发展的方向.着重论述人工免疫系统的机理、算法和应用,总结了免疫算法的一般步骤,比较了其与神经网络、进化计算以及一般确定性优化算法的异同.在总结人工免疫系统存在问题的基础上,探讨了进一步研究的方向.

关键词: 人工免疫系统;进化算法;神经网络

中图分类号: TP18 文献标识码: A 文章编号: 0372 2112(2003)10 1540 09

Developmen t and Prospect of the Artificial Immune System

JI AO Li cheng,DU Hai feng

(Key Labo ratory o f Radar Signal Processing ,Xidian U nive rsity,Xi an,Shaanxi 710071,China )

Abstract: The history,research areas and development directions of the artificial immune system are reviewed.The research on i mmune mechanism,algorithm and application are emphasized.The similarities and differences between the AIS and evolu tionary algo rithms,neural networks,general op timized algorithm are studied.Based on the disadvantage of AIS,the development directions are dis cussed.

Key words: artificial i mmune system;evolutionary algorithms;neural networks

1 引言

人工智能(Artificial Intelligence)于1956年作为一门单独的学科问世以来,已经取得了许多重要成果,并且广泛应用于包括机械电子在内的许多领域,引起了这些领域革命性的变化[1~6].但是,回顾40多年的曲折发展历程,人工智能并未象人们预料那样取得巨大的成功,许多研究者深感现在的人工智能离真正的智能还差得很远[7],开始从方法论到技术实现各个层次对传统AI 理论及技术的局限性进行反思[8].认为 在计算机科学中,我们永远不会有运动学三定律 [9],智能行为不能用简单数学模型描述;人工智能 应该从生物学而不是物理学受到启示 ,基于 还原论 的传统AI 应该转向 进化论 [10].

事实上,生命现象和生物的智能行为一直为人工智能研究者所关注,尤其是近10年人工智能的成就与生物有着密切关系,不论是从结构模拟的人工神经网络,还是从功能模拟的模糊逻辑系统,还是着眼于生物进化微观机理和宏观行为的进化算法,都有仿生的痕迹.也正是模仿生物智能行为,借鉴其智能机理,许多解决复杂问题的新方法不断涌现,丰富了人工智能的研究领域.

人工免疫系统是模仿自然免疫系统功能的一种智能方法,它实现一种受生物免疫系统启发,通过学习外界物质的自

然防御机理的学习技术,提供噪声忍耐、无教师学习、自组织、记忆等进化学习机理,结合了分类器、神经网络和机器推理等系统的一些优点,因此具有提供新颖的解决问题方法的潜力[11].其研究成果涉及到控制、数据处理、优化学习和故障诊断等许多领域,已经成为继神经网络、模糊逻辑和进化计算后人工智能的又一研究热点[12-22].

2 人工免疫系统的历史

生物体是一个复杂的大系统,其信息处理功能是由时间

和空间尺寸相异的三个子系统完成的,即:脑神经系统、免疫系统和内分泌系统.人工智能对神经系统的借鉴和模拟的成果很丰富,已经有比较成熟的方法和模型以资利用,相比较而言,对免疫系统和内分泌系统的相应研究还处于初级阶段.

需要说明的是,本文的人工免疫系统指应用于人工智能领域的免疫机理和由此而形成的方法和理论,即计算机实现的数字化免疫系统智能计算模型.其作为智能策略的研究也只是近十几年的事,是人工智能的一个新兴研究领域.2 1 生物免疫研究的发展[23~26]

在生物学领域中,免疫学是一门相对年轻的学科,然而,人类对自然免疫的认识可以追溯到300年以前.早在17世纪,我国医学家就创造性地发明了人痘以预防天花.1796年英国医生Edward Jenner 牛痘 的发明,取代了人痘苗,是公认

收稿日期:2002 06 15;修回日期:2003 03 31基金项目:国家自然科学基金(No.60133010)

第10期2003年10月电 子 学 报ACTA ELECTRONICA SINICA Vol.31 No.10

Oct. 2003

的现代免疫学开端.法国免疫学家Pasteur发明了减毒细菌疫苗,奠定了经典免疫疫苗的基础.经过300多年的发展,免疫学已经从微生物学的一章发展成一门独立的学科,并派生出若干分支,例如,细胞免疫学、分子免疫学、神经与内分泌免疫学、生殖免疫学和行为免疫学等.

表1总结了免疫学历史上(至20世纪90年代初)比较重要的思想、理论和研究成果.

表1 自然免疫学的主要理论

主要目标时间代表人物思想、理论和研究成果

经验免疫时期16世纪起中国民间 人痘 的发明和应用

1796~1870

Jenner 牛痘 的发明和应用

Koch病理学

1870~1890

Pasteur疫苗接种

Bes edovs ky神经 内分泌 免疫网络学说

M etchinikoff噬菌作用

科学免疫时期1890~1910

Von Be hri ng&Ki tasa to发现抗体

Ehrlich发现细胞受体1910~1930

Bordet免疫特性

Landsteiner半抗原

现代免疫学时期1930~1950

Breinl&Haurowi tz抗体合成

Linus Pauli ng抗原模型

1950~1980

Burnet克隆选择

Niels J erne免疫网络与协作理论

分子

水平研究

1980~1990Susumu Tonegawa受体的结构和多样性

事实上,人们对自然免疫系统的认识还不是十分充分,只是在免疫系统理论上 建立一个合作系统的综合性理论的基础和需要都已很明显 [27].就现有的免疫系统理论而言,为学术界所接受,并为工程应用尤其是人工智能领域所借鉴的主要是Burnet的克隆选择学说和Jerne的免疫网络学说.

2 2 人工免疫系统的研究概况

Farmer等人(1986)率先基于免疫网络学说给出了免疫系统的动态模型,并探讨了免疫系统与其他人工智能方法的联系,开始了人工免疫系统的研究[28].在我国,靳蕃教授在1990年前后就已经指出 免疫系统所具有的信息处理与肌体防卫功能,从工程角度来看,具有非常深远的意义 [29].但是,这以后的研究成果比较少见.

直到1996年12月,在日本首次举行了基于免疫性系统的国际专题讨论会,首次提出了 人工免疫系统 的概念.随后,人工免疫系统进入了兴盛发展期,D.Dasgupta(1997)和丁永生(2000)等认为人工免疫系统已经成为人工智能领域的理论和应用研究热点[11,22],相关论文和研究成果正在逐年增加.1997和1998年IEEE Systems,Man and Cybernetics国际会议还组织了相关专题讨论,并成立了 人工免疫系统及应用分会 .

3 人工免疫系统的研究领域

D Dasgupta(1997)系统分析了人工神经网络和人工免疫系统的异同,认为在组成单元及数目、交互作用、模式识别、任务执行、记忆学习、系统鲁棒性等方面是相似的,而在系统分布、组成单元间的通信、系统控制等方面是不同的[22];并指出,自然免疫系统是人工智能方法灵感的重要源泉[18].Y Dote (1998)拓展了软计算的概念,认为应该包括免疫网络和混沌理论[30].Gasper(1999)等认为多样性是自适应动态的基本特征,而AIS是比GA更好地维护这种多样性的优化方法[31].免疫系统所表现出的 学习 行为丰富了模式识别方法.

人工免疫系统的研究主要集中在以下几个方面:

3 1 人工免疫系统模型的研究

由于免疫系统本身比较复杂,因此人工免疫系统模型的研究相对较少.Jang Sung Chu(1998)等介绍了免疫算法的数学模型和基本步骤,阐述了它不同于其他优化算法的优点.最后将免疫算法、遗传算法和进化策略同时应用于求解sinc函数的最优值,以进行比较研究.指出免疫算法在求解某些特定优化问题方面优于其他优化算法,有广阔的应用前景[32].基于抗原 抗体相互结合的特征,A Tarakanov(2000)等建立了一个比较系统的人工免疫系统模型,并指出该模型经过改进后用于评价加里宁格勒(kaliningrad)生态学地图集的复杂计算[33]. J Timmis(2001)等提出了一种资源限制的人工免疫系统方法,该算法基于自然免疫系统的种群控制机制,控制种群的增长和算法终止的条件,并成功用于Fisher花瓣问题中[19].Nohara (2000)不是基于免疫系统,而是基于抗体单元的功能提出了一种非网络的人工免疫系统模型[34].

3 2 免疫机理的研究

为了适应环境的复杂性和异敌的多样性,生物免疫系统采用了单纯冗余策略.这是一个具有高稳定性和可靠性的方法.免疫系统是由107个免疫子网络构成的一个大规模网络,机理很复杂,尤其是其所具有的信息处理与机体防御功能,为工程应用提供了新的概念、理论和方法.对这些可借鉴的相关机理扼要阐述如下:

(1)记忆学习 免疫系统的记忆作用是众所周知的,如患了一次麻疹后,第二次感染了同样的病毒也不致发病.这种记忆作用是由记忆T细胞和记忆B细胞所承担的.这是因为在一次免疫响应后,如果同类抗原再刺激时,在短时间内,免疫系统会产生比上一次多得多的抗体,同时与该抗原的亲和力也提高了.免疫系统具有识别各种抗原并将特定抗原排斥掉的学习记忆机制,这是与神经网络不同的记忆机制.

(2)反馈机制 图1反映了细胞免疫和体液免疫之间的关系,以及抗原(Ag)、抗体(Ab)、B细胞(B)、辅助T细胞(T H)和抑制T细胞(T S)之间的反应,体现了免疫反馈机理.其中, IL+表示T H细胞分泌白细胞介素,IL-表示T S细胞分泌白细胞介素.由图1可见,当抗原进入机体并经周围细胞消化后,将信息传递给T细胞,即传递给T H细胞和T S细胞,T S细胞用于抑制T H细胞的产生.然后共同刺激B细胞,经过一段时间后,B细胞产生抗体以清除抗原.当抗原较多时,机体内的T H 细胞也较多,而T S细胞却较少,从而产生的B细胞会多些.随着抗原的减少,体内T S细胞增多,它抑制了T H细胞的产生,则B细胞也随着减少.经过一段时间后,免疫反馈系统便趋于平衡.利用这一机理可提高进化算法的局部搜索能力,突生出具有特异行为的网络,从而提高个体适应环境的能力.

1541

第 10 期焦李成:人工免疫系统进展与展望

图1 细胞免疫和体液免疫

对上述反馈机理进行简化,定义在第k代的抗原数量为 (k),由抗原刺激的T H细胞的输出为T H(k),T S细胞对B细胞的影响为T S(k),则B细胞接收的总刺激为[35]:

S(k)=T H(k)-T S(k)(1)式中:T H(k)=k1 (k);T S(k)=k2f[ S(k)] (k).f[ ]是一个选定的非线性函数.特别地,对于控制系统,若将抗原的数量 (k)作为偏差,B细胞接收的总刺激S(k)作为控制器输出u(k),则有以下反馈控制规律:

u(k)={k1-k2f[ u(k)]}e(k)(2)显然,构成了一个参数可变的比例调节器.

(3)多样性遗传机理 在免疫系统中,抗体的种类要远大于已知抗原的种类.解释抗体的多样性有种系学说和体细胞突变学说.其主要原因可能是受基因片段多样性的联接以及重链和轻链配对时等复杂机制所控制.该机理可以用于搜索的优化,它不尝试于全局优化,而是进化地处理不同抗原的抗体,从而提高全局搜索能力,避免陷入局部最优.

(4)克隆选择机理[23] 由于遗传和免疫细胞在增殖中的基因突变,形成了免疫细胞的多样性,这些细胞的不断增殖形成无性繁殖系.细胞的无性繁殖称为克隆.有机体内免疫细胞的多样性能达到这种程度,以至于当每一种抗原侵入机体都能在机体内选择出能识别和消灭相应抗原的免疫细胞克隆,使之激活、分化和增殖,进行免疫应答以最终清除抗原,这就是克隆选择.但是,克隆 无性繁殖 中父代与子代间只有信息的简单复制,而没有不同信息的交流,无法促使进化.因此,需要对克隆后的子代进行进一步处理.

在人工免疫系统中,克隆选择是由亲合度诱导的抗体随机映射,抗体群的状态转移情况可以表示成如下的随机过程:

C s:A(k)clone

A (k)

mutation

A (k)

compress

A(k+1)

依据抗体与抗原的亲合度函数亲合度a ff(*),解空间中的一个点a i(k) A(k)分裂成了q i个相同的点a i(k) A (k),经过变异和选择后获得新的抗体群.在上述过程中,实际上包括了三个步骤,即克隆、变异和压缩选择.

对于二进制编码,抗体a B l,其中B l={0,1}l代表所有长度为l的二进制串组成的集合,抗体群A={a1,a2, a n}为抗体a的n元组.

定义:

(A)=[ (a1) (a2) (a n)]T(3)

其中: (a i)=I i a i,i=1,2, ,n,I i为q i维行向量.

q i=g(N c,f(a i))(4)一般取:

q i=Int N c*

f(a i)

n

j=1

f(a j)

, i=1,2, ,n(5) N c>n是与克隆规模有关的设定值;Int(*)为上取整函数,Int(x)表示大于x的最小整数.由此可见,对单一抗体而言,其克隆规模是自适应调整的.克隆过后,种群变为:

A ={A,A 1,A 2, ,A n}(6)

其中:

A i={a i1,a i2, ,a iq

i

-1

},a ij=a i,j=1,2, ,q i-1(7)为了保持抗体的原始种群,因此,变异算子并不是作用到A A ,即:

p(a i a i)=

p H(a i,a i)

m

(1-p m)l-H(a i,a i),

1,

a i A j

a i A

(8)

i=1,2, n若存在变异后抗体b=max{f(a ij)|j=2, 3, ,q i-1},使得:

f(a i)

则用b取代原抗体a i,从而更新抗体群,实现信息交换.

可以看出,克隆的实质是在一代进化中,在侯选解的附近,根据亲合度的大小,产生一个变异解的群体,从而扩大了搜索范围,可以增加抗体群的多样性,有助于防止进化早熟和搜索陷于局部极小值;进一步可以认为,克隆是将一个低维空间(n维)的问题转化到更高维(N维)的空间中解决,然后将结果投影到低维空间(n维)中.

(5)其他机理 免疫系统所具的无中心控制的分布自治机理、自组织存储机理、免疫耐受诱导和维持机理以及非线性机理均可用于建立人工免疫系统.

3 3 人工免疫算法的研究

正是因为对免疫机理的认识还不十分系统深入,所以,有关于免疫算法(以下简称免疫算法)的研究主要集中在利用免疫机理改进其他的算法以构成新的算法,如免疫 遗传算法、免疫 神经网络等等,而关于人工免疫系统本身的算法研究成果并不多.

至于利用免疫机理改进其他的算法,又主要集中在遗传算法.R Deaton(1997)[14],孟繁桢(1997)[36],周伟良(1999)[37],王煦法(1999)[38],曹先彬(2000)[39],邵学广(2001)[40],王磊(2001)[41]等从不同的角度研究了利用免疫机理改进遗传算法的方法,克服遗传算法过早收敛的问题,获得了满意的效果.如,武晓今等(2001)探讨了免疫遗传系统的构造,及其在函数寻优中的应用[42].曹先彬(2000)等借鉴生物免疫中的独特性网络调节理论,将进化个体对应为免疫系统中的抗体,群体适应度增量作为抗原,提出了一种改进遗传算法,实现了个体群在群体收敛性和个体多样性之间动态平衡的调整[39].孟繁桢(1997)等提出具有免疫体亲近性特征的遗传算法,增加了在已知的优秀个体中扩大同类个体范围的功能,避免了在同类个体中的最优秀者被丢失的可能性,同时保留了通常的遗传算法的交叉、变异等遗传算子,扩大了全局的搜索范围,避免了局部收敛[36].这些改进算法可以快速求出满足一定精确度要求的最优解,对解决工程应用问题具有用价值.

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K Kri shnaKumar(1997)等将神经网络和免疫系统机理结合提出了 免疫神经控制(INC) 的结构[43].M Sasaki(1999)等提出了一种基于免疫系统反馈机理的自适应学习的神经网络控制器[16].李亭鹤等(2001)针对凹形重叠区难以精确寻点的问题,提出了一种新的洞点搜索方法:感染免疫法.实际应用表明,该方法无论是寻点能力还是在通用性方面都优于传统模式[44].

3 4 人工免疫系统方法的应用研究

人工免疫系统主要应用如下表2所示.

表2 人工免疫系统主要应用领域

应用领域示 例

控制电压调节器的控制,复杂动力学系统自适应控制规划电网规划

设计设计人工神经网络

组合优化TSP问题,CDMA多用户检测

图象处理图象分割,立体匹配

数据处理多组分混合色谱信号的解析

知识发掘数据库知识发现

机器人多智能体决策系统,分布式自动机器人系统等

故障监测和诊断加工工具破损监测,旋转机械在线故障诊断

(1)控制 K KrishnaKumar(1997)等将 免疫神经控制(INC) 用于复杂动力学系统的模型自适应控制,效果良好[43].M Sasaki(1999)等提出了一种基于免疫系统反馈机理的自适应学习的神经网络控制器,避免了神经网络学习在最小值附近的摆动,提高了收敛速度[16].丁永生(2000)等针对低阶或高阶对象,提出一种新颖的基于生物免疫系统反馈机理的通用控制器结构[35].该控制器包括一个基本的P型免疫反馈控制器和一个增量模块,P型免疫反馈规律由模糊控制器自动调整,控制增量模块可以由常规控制或神经网络来实现[45].激光热疗法中组织温度控制的计算机仿真结果表明,该控制器的控制性能优于常规控制器.李海峰等(2001)提出了以电力系统电压调节为应用目的的免疫系统的基本模型,演示了应用于STATCOM的细胞免疫电压调节器的控制作用[46].

(2)规划 高洁(2001)将一种新的随机优化方法 免疫算法应用于电网规划,利用IEEE 6节点系统作为样本网络进行分析计算.并将该方法跟基于遗传算法的电网规划方法进行比较,结果表明免疫算法在全局寻优的性能方面要优越于遗传算法[47].

(3)设计 张军(2000)等利用共生进化原理设计人工神经网络,创造性地融入了免疫调节原理中的浓度抑制调节机制以保持个体的多样性,提出了基于免疫调节的共生进化网络设计方法[48].周伟良(1999)等结合遗传算法的随机全局搜索能力和生物免疫中抗体通过浓度的相互作用机制,构造了免疫遗传算法,并利用实验验证了其在设计神经网络时的有效性[37].

(4)组合优化 曹先彬(2000)等用一种免疫遗传算法有效解决了装箱问题的求解[39].王煦法(1999),刘克胜(2000)等提出的免疫遗传算法(Immune Genetic Algorith m,简称IGA)成功实现了TSP优化[38,49].牛志强(2001)等用免疫算法解决CDMA中的多用户检测问题[50].曹先彬等(2000)构造的免疫进化策略在求解二次布局问题时取得了完美的结果[51].

(5)图象处理 D F McCoy(1997)等将人工免疫系统用于图象分割[52].王肇捷(2001)等为了得到最佳视差图,将免疫算法用于解决计算机视觉中的立体匹配;与基于像素点灰度匹配相比,免疫算法的匹配效果好;与模拟退火匹配相比,虽然都能得到全局最优的视差图,但免疫算法的匹配速度快[53].

(6)数据处理 邵学广(2000)将免疫机理用于信号拟合,实现了多组分混合色谱信号的解析[54];利用免疫 遗传算法实现了二维色谱数据的快速解析[55];通过对免疫系统中抗体对外来抗原的识别、消除等过程的模拟,建立了一种新型的免疫算法模型,为利用数据库解析混合物或生物大分子等物质的复杂NMR谱图开辟了一条全新的途径[40].杜海峰等基于智能互补融合观点,提出了一种新的数据浓缩方法ART 人工免疫网络,并用于R2空间分类和Fisher花瓣问题的实验[56].

(7)知识发掘 J Timmis(1999)等将人工免疫系统用于数据库知识发现,与单一联结聚类分析和Kononen网络作了比较,认为人工免疫系统作为数据分析工具是适合的[19].

(8)机器人 D Dasgupta(1998)基于人工免疫系统建立了多智能体决策系统[57].H Meshref(2000)等探讨了自然免疫系统的行为,并利用其对外部环境变化敏感的特性改进DNA算法,用于 狗 羊 问题的结果表明,改进的DNA算法适用与解决分布式自动机器人系统问题[17].Jin Hyung Jun(1999)等人工免疫系统在分布式自动机器人系统实现了协作和群行为[21].R L King(2001)等提出了一个用于智能体的人工免疫系统模型,并总结了人类免疫系统可用于人工免疫系统智能体的主要功能[58].刘克胜(2000)基于免疫学的细胞克隆学说和网络调节理论,提出了能有效增强自律移动机器人在动态环境中自适应能力的新算法[59].

(9)故障监测和诊断 D Dasgupta(1999)等将人工免疫系统用于工业中,进行加工工具破损监测[18].刘树林等(2001)受生物免疫系统自己 非己识别过程的启发提出了反面选择算法,在故障诊断应用领域中改进了反面选择算法,提出了对旋转机械在线故障诊断的新方法[60].杜海峰等还将ART 人工免疫网络用于解决多级往复式压缩机故障诊断[61],效果良好.

(10)其他 人工免疫系统的理论和方法还广泛应用于计算机安全和密码学等领域.如杨晓宇等(2001)对AIS与网络安全相结合的基因计算机进行了全面的描述,并认为智能模拟在网络安全方面的应用前景广阔[62].

4 一般模型

自50年代末以来,在免疫学中有2个学说占主导地位:抗体克隆选择学说和免疫网络学说(主要是独特型网络调节学说).抗体克隆选择学说的要点是外来抗原选择出原先处于静止状态的互补细胞克隆,被选择细胞克隆的激活、增殖和效应功能是免疫应答的细胞学过程,而针对自身抗原的细胞克

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第 10 期焦李成:人工免疫系统进展与展望

隆则被抑制或消除,因而对外来抗原的识别是关键的因素.免疫网络学说的观点是建立在自身识别上,认为免疫系统淋巴细胞上分布的特异性抗原受体可变区(V)组成内网络,通过免疫细胞相互识别V 区上的抗原决定簇来实现免疫系统的功能;对外来抗原的应答,是建立在识别自身抗原基础上的反应.它们从不同的角度体现了免疫系统的三大功能:免疫防御(immune defence )、免疫监视(i mmune surveillance)和免疫自稳(immune homeostasis).

4 1 生物免疫系统模型[63]

免疫系统是一个由细胞、分子和器官组成的复杂系统,主要用于限制异物对肌体的侵害,并由此产生抗体,引发免疫响应.肌体的异物被称为抗原(An tigen,简称Ag),由载体和半抗原(又称抗原决定簇或表位)组成.如图2(a )所示,正是由于抗原决定簇与抗体细胞相结合才能完成免疫应答.一类应答是由B 细胞或B 淋巴细胞产生抗体(Antibody,简称Ab)的响应.如图2(b )所示,抗体成 Y 型,接受器分子就在B 淋巴细胞的表面,主要利用相似形来识别和绑定抗原.

免疫系统最早被定义为一个庞大的复杂地识别抗原决定基与对位关系的系统.在免疫系统中相关的事件不仅是分子本身,也包括分子之间.免疫细胞可以对所识别的信号产生正的或负的反应.正的反映结果会使细胞增生,即或和分泌抗体,负反应将导致容噪和抑制.在Varela &Coutinbo(1991)提出的免疫网络模型中,即第二代免疫网络,它强调了免疫网络的三个主要特征:结构、动态特性和稳态特性.网络结构描述了分子与细胞间的相互作用,以及联接的构造形式.免疫动态是指网络连接的浓度和亲合度随时间的变化,而稳态特性是指免疫系统处在连续制造抗体,同时祛除不再刺激的细胞的状态

.

图2 B 细胞、抗原、抗体、抗原决定基、对位和配位

免疫网络理论的核心特征是:定义了独立分子的一致性;

其表现为网络组织通过学习分子与环境的关系使系统发展.实际上,这样的动态特性是和记忆容量一致的;这样的记忆不是在记忆细胞中,而是分布成一种模式.免疫网络研究一部分兴趣在于发展计算机工具,因为其提供了一系列的突现特征,如学习和记忆,自容噪、规模控制和细胞的多样性.基于免疫学理论,可以构造出具有类似生物抗原与抗体、抗体与抗体间作用关系的人工免疫系统模型.通常多数网络模型的结构可以描述为:

变化率=流入的新细胞-死去的无刺激细胞

+复制的刺激细胞

(9)

其中,最后一项包括抗体 抗体识别和抗原 抗体刺激所产生的新抗体.

特别地,对于独特型网络调节有如下AB 模型:

dB i dt =m -p A j 1+A j 2

2+A j

B i -d B B i (10)dA i dt =sB i A j 1+A j 2 2+A j

-d C A i A j -d A A i (11)

式中i,j =1,2,且i j ,这是因为有两种B 细胞,且分泌

两种抗体; 1, 2为常数.式(10)右方第一项m 表示B 细胞的来源;第二项为B 细胞的增殖,p 为增殖常数;第三项为B 细胞的死亡,d B 为死亡率.式(11)右方第一项反映B 细胞分泌抗体;第二项为抗体复合物的降解,d C 为因独特型相互作用形成的两种抗体复合物的死亡率;第三项为抗体的消亡,d A 为死亡率.

4 2 免疫算法一般步骤

基于抗体克隆选择学说和免疫网络学说的一般免疫算法由图3所示的主要步骤组成.其中,抗原、抗体、抗原和抗体之间的亲和性分别对应于优化问题的目标函数和各种约束条件、优化解、解与目标函数的匹配程度.图3人工免疫算法主要步骤为了叙述算法方便,定义F (*)为输入抗原;P 为包含有n t 个网络单元(抗体);M P ,为N 个记忆单元;D 为抗原 抗体(Ag Ab )间的亲合度向量;S 为抗体 抗体(Ab Ab )间的亲合度矩阵; 为选择成熟分子的比率; ds 为相对自然死亡或衰减的阀值.

步骤1:抗原输入 一般将目标函数和各种约束作为算法的抗原F(*).

步骤2:产生初始抗体 初始

抗体通常是在解空间中用随机的方法产生.与进化算法相似,一般需要对抗体进行编码,并且遵循完备性(completeness)、健全性(soundness)、和非冗余性(non redundancy)要求.

步骤3:计算亲合度 分别计算抗原和抗体之间的亲合度及抗体和抗体之间的亲合度.抗体和抗体亲合度的度量一

般采用解空间中的距离

s ij = p i -p j ,i =1,2, ,n t ,j =1,2, ,n t

(12)

特别地,如果采用二进制编码,一般采用汉明距离表示.

抗原和抗体之间的亲合度则采用抗体对抗原的适应程度(即侯选解和目标函数的匹配程度)

D ={d 1,d 2, ,d n t }={F(p 1),F(p 2) F(p n t )}

(13)

步骤4:更新记忆单元 选择 %个与抗原的亲合性高的抗体加入到记忆单元M 中.由于记忆单元数目有限,祛除那些与抗原亲合度低于 ds 以及较大密度的记忆单元(抗体的自然死亡).

定义A ff 为抗体记忆矩阵与抗原的平均适应度:

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2003年

Aff (M )=1

n t

n t

i=1

F(p i )=1

n t

n t

i=1

d i

(14)

因此,

Aff (M (t +1)) Aff (M (t))(15)

步骤5:产生新抗体 一般来讲,与抗原亲合性高的抗体和低密度的抗体生存机率较大,但是,为了有利于优化过程的进行,某些与抗原有较高亲合性的抗体也必须受到抑制,从而体现了抗体克隆控制机制的多样性.可以再随机产生新的抗体,也可以通过变异和交叉产生进入下一代的抗体,并将M 加入新抗体群落,祛除那些亲合度低于 ds 的记忆单元.提高抗体与抗原的亲合度.

P =P - *g(D )

(16)

方程(5)表示了一种直接搜索,其中, 是学习率, 的取值是根据网络单元与抗原的亲合度而定的,亲合度高 的取值小;g (*)是取为超越函数,目的是增强信息.

步骤6:终止条件 一般采用限定迭代次数或在连续几次(如q 次)迭代中的最好解都无法改善,以及二者的混合形式作为终止条件.

重复执行直到满足终止条件(收敛判据)为止.上述步骤4、5实现了对抗体产生过程的控制,如果步骤5没有采用遗传操作,则该标准免疫算法就仅体现了免疫系统的网络理论,是一个标准的免疫网络算法;若通过变异和交叉产生新的抗体,则同时体现了体细胞理论,人工免疫系统也更象是进化算法的改进.

在上述标准算法中,如果抗体也采用类似进化算法的编码方法,而且新抗体的产生也主要通过交叉和变异来实现,则同样有类似进化算法的模板理论,只是: (S ,t +1) (S,t )f (S ) f [1-P C

(S )

l -1

-O(S) P m -P s G(f (S))]

(17)

式中,S 为抗体模式,l 模式长度,O 为模式阶, 为模式的定义距,f 为抗体与抗原的亲合度,P c 为交叉概率,P m 为变异概率,P s 为抗体选择时因为保持多样性而促进或抑制时形成的选择概率,G 为与亲合度有关的函数.统计确定理论中的双角子机问题表明,要获得问题的最优可行解,必须保证较优解的样本数呈指数级数增长.从而可以保证算法具有获得最优解的必要条件.至于其收敛性的证明和计算量大小的估计将另文给出.

5 人工免疫系统与其他方法的比较

5 1 人工免疫系统与人工神经网络

人工神经网络与人工免疫系统的比较如表3所示.

神经网络和人工免疫网络都是由大量高性能单元组成的,具有容噪、泛化能力和记忆能力,以及通过竞争实现的并行分布处理能力.但是神经网络获得所识别对象内部镜像图是通过归纳实现的,即不断压缩原始图像,而人工免疫网络先构造一充分反映所识别对象性态的随机图,通过对该图像不断扩展与压缩来反映所识别对象,因此人工免疫网络的计算

量很大,而且主要集中在算法的初始阶段.

表3 人工神经网络与人工免疫系统的比较

特点神经网络免疫系统

基本单元1010个神经元参与免疫的淋巴细胞在1012以上,系统比神经网络更加庞大单元间相互作用刺激和抑制连接

激活和抑制相互作用

学习

通过改变神经元间的连接权值实现学习

通过改变网络单元间的浓度和亲合度实现学习

知识

识别是通过与存储在连接权中的 知识 匹配完成的 识别 由单元的接受器完成,知

识存储在抗体与抗原的相互作用中结构

结构固定,神经元的位

置是固定的,由大脑控

制

结构松散,免疫系统可以在身体

的任意位置,无控制机构

图4比较了人工免疫系统与神经网络算法(主要是竞争)的主要步骤.

(a)免疫系统流程 (b)神经网络(竞争网络)流程

图4 免疫系统与神经网络算法的主要步骤

其中免疫系统中亲合度调整和神经网络权值修正是相当的,都是为了增加系统对输入模式的识别质量.5 2 人工免疫系统与进化计算

免疫算法和进化计算都是群体搜索策略,并且强调群体中个体间的信息交换,因此许多相似之处.首先在算法结构上,都要经过 初始种群的产生 评价标准计算 种群间个体信息交互 新种群产生 这一循环过程,最终以较大概率获得问题的最优解;其次在功能上,二者本质上都固有并行性,在搜索中不易陷入极小值,都有与其他智能策略结合的固有优势;再次在主要算子上,多数免疫算法都采用了进化计算方法主要算子;最后,也正是因为二者存在共性,有关二者集成的智能策略 免疫-进化算法 成为免疫算法研究和应用的最成功的领域之一.

但是,它们之间也存在区别:(1)免疫算法在记忆单元基础上运行,确保了快速收敛于全局最优解;而进化算法则是基于父代群体,标准遗传算法不能保证概率收敛;(2)免疫算法评价标准计算是计算亲合性(Affinity),包括抗体 抗原的亲合度以及抗体 抗体亲合度;反映了真实的免疫系统的多样性(Diversi ty),而进化算法则是简单计算个体的适应度;(3)免疫算法通过促进或抑制抗体的产生,体现了免疫反应的自我调

1545

第 10 期

焦李成:人工免疫系统进展与展望

节功能,保证了个体的多样性,而进化算法只是根据适应度选择父代个体,并没有对个体多样性进行调节,这也是免疫策略用于改进进化算法的切入点;(4)虽然交叉变异等固有的遗传操作在免疫算法中广泛应用,但是免疫算法新抗体产生还可以借助克隆选择、免疫记忆、疫苗接种等传统进化算法中没有的机理.

5 3 人工免疫系统与一般的确定性优化算法

与一般的确定性优化算法相比,多数免疫算法有以下显著特点:(1)它同时搜索解空间中的一系列的点,而不只是一个点;(2)它处理的对象是表示待求解的参数的编码数字串,而不是参数本身;(3)它使用的是目标函数本身,而不是其导数或其他附加信息;(4)它的变化规则是随机的,不是确定的.

6 存在的问题和进一步研究的方向

6 1 人工免疫系统存在的问题

一方面,由于对人工免疫系统的研究还处于起步阶段;另一方面,由于免疫机理复杂,系统庞大,甚至连免疫学家对免疫现象的认识和描述都比较困难,人工免疫系统可以借鉴的成果不多,因此人工免疫系统不论在模型建立,算法等方面都存在一定的问题.Gasper(1999)、D Dasgupta(1997)等研究者认为人工免疫系统现在没有统一的基本框架,难以象人工神经网络那样用线性或非线性模型来对免疫机理进行抽象描述;虽然已经有免疫系统的非线性模型,但是,该模型多用于理论和实验的免疫学研究,还难以用于人工免疫系统实践[31,22].在分析了现有的免疫算法后,D Dasgupta(1998)认为众多的计算模型只是从单一的角度模仿了免疫系统某一部分功能.而且,现有的免疫算法多集中在利用免疫机理改进已有的其他算法,尤其是对进化算法的改进[57].

就免疫系统机理本身来讲,也存在缺憾.为了构造防御系统(最优可行解集合),获得初始抗体(解特征样本),需要进行大量计算;标准人工免疫系统往往没有充分利用研究对象的先验知识;在数据处理中,人工免疫系统一般只能浓缩数据样本(获取样本空间中的特征点),而不能对样本空间的构成进行优化(合理减少样本空间的维数).

对于上述问题,仅仅通过深入认识相关免疫机理,进而对免疫系统算法本身改进,是难以获得彻底解决的.基于智能整合集成思想为问题的解决提供了可行之道,已有研究表明,结合其他智能策略(如模糊神经网络和粗糙集等),利用系统的先验知识构造疫苗,加速初始抗体的获得,实现样本空间的降维,可以改善免疫算法的性能[41].

6 2 人工免疫系统进一步研究的方向

客观地讲,人工免疫系统的相关算法多是在1997年后提出的,而且这些算法几乎都是针对特定问题而言的,对算法计算量估计、收敛性证明等深刻而具有普遍意义的研究成果还很少.因此,和多数学者一样,本文认为现阶段的人工免疫系统研究在解决其存在问题的基础上,应该着重进行研究的方向包括:

(1)进一步研究免疫系统的各种计算机理.只有对免疫机理有了深入认识,才能为算法构造提供保障;而且,新机理的发现必将催化新算法的产生.

(2)改进已有的人工免疫系统模型.如前所述,现有的人工免疫系统模型还比较简单,不能满足人工智能应用的需要,具体地讲,就是利用模型深入理解算法的执行过程,分析算法的收敛性,计算量,为算法的评价和改进提供依据.

(3)为人工免疫系统开辟新的应用领域.与其他人工智能方法一样,应用是方法研究的价值体现,是检验算法优劣的标准.虽然,人工免疫系统在短短10年间获得了广泛的应用,但是在工程应用中,还没有取得和其他智能算法(如模糊逻辑、神经网络)一样的地位.

(4)基于人工免疫系统的智能整合集成方法研究.免疫系统的机理可以被用于改进现有的方法,许多新算法,如免疫 进化、免疫 神经网络等已经被提出,并有成功的应用.在这一交叉整合过程中诞生的新思想和新方法,正把人工免疫系统的能力扩展到能应付越来越复杂的问题,人工免疫系统也正以全新的方式对人工智能等学科作出贡献.

6 3 基于人工免疫系统的综合集成[64]

神经、内分泌和免疫三大系统虽有各自不同的功能,但在维持机体内环境稳定方面具有共性,有相似的活动规律及调节方式,它们相互作用和协调,形成一个紧密联系的复杂网络,共同完成调节整个机体功能的作用,以维持机体的健康和生命的延续.早在本世纪20年代,人们已注意到神经系统与免疫系统之间的关系.1924年M etalnikov已证明经典条件反射可改变免疫反应,说明免疫系统接受高级神经系统的影响. Besedovsky发现动物免疫应答过程中下丘脑神经元细胞放电频率发生变化,血浆及脾脏的去甲肾上腺素(NA)含量也发生明显改变.上述资料表明神经内分泌系统可调节免疫系统,免疫系统也可影响神经内分泌功能.1977年Besedovsky首先提出了神经 内分泌 免疫网络学说.

神经、内分泌及免疫这三大调节系统相互联系、相互补充和配合、相互制约的机理为基于人工免疫系统的智能综合集成提供了生物学基础.

本文提及的基于人工免疫系统的智能综合集成,不仅仅指已有的免疫-遗传方法、免疫-神经网络方法,而是希望能建立一个综合神经、内分泌及免疫这三大生物调节系统功能的大的协同集成框架.进而在这一集成框架下深入研究神经、内分泌及免疫的机理,提出新的算法,并使基于这些机理的方法能更广泛地用于工程实践.

在这一框架中,神经网络的研究比较成熟,免疫系统也已经起步,关于内分泌机理和算法的研究还未见报道,这必将是伴随着免疫系统研究,人工智能的另一新兴研究领域.

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作者简介:

焦李成 男,1959年出生于陕西省,现为西

安电子科技大学电子工程学院院长、教授、博士

生导师.主要研究领域包括:计算智能与智能信

息处理.

杜海峰 男,1972年9月出生于四川省巴中

市,2002年毕业于西安交通大学机械电子工程

系,获工学博士学位,现为西安电子科技大学电

路与系统博士后,主要研究领域包括:模糊系统、

人工神经网络、进化算法、人工免疫系统以及智

能控制和故障诊断等.

1548 电 子 学 报2003年

第一章免疫学发展简史及其展望

第一章 免疫学发展简史及其展望 第一节 免疫学简介 本节为浅近简介免疫学的最基本内含，免疫系统的功能及其功能产生过程的特点，这些内容将在以后的各章中会逐步介绍。 一、免疫系统的基本功能 机体是多种器官系统组成，各自执行专职功能，如呼吸系统主要执行气体交换，呼出CO2，吸入O2，供新陈代谢需要；免疫系统则执行免疫功能，保卫机体免受生物体的侵害。为使医学生在学习免疫学课程之始，即对免疫学有初步印象，本章将简介免疫学基本概念，并从免疫学发展过程理解这些概念的形成，开拓、发展及取得的成就，从而成为一门生命科学前沿的一门医学免疫学科。 免疫（immunity）即通常所指免除疫病（传染病）及抵抗多种疾病的发生。这种通俗认识在科学上的含意则包括：免疫由机体内的免疫系统执行，免疫系统具有：（1）免疫防御功能：防止外界病原体的入侵及清除已入侵的病原体及有害的生物性分子；（2）免疫监视功能（immunological surveillance），监督机体内环境出现的突变细胞及早期肿瘤，并予以清除；（3）免疫耐受：免疫系统对自身组织细胞表达的抗原（解释见后）不产生免疫应答，不导致自身免疫病，反之，对外来病原体及有害生物分子表达的抗原，则产生免疫应答，予以清除，从这层功能上说，免疫系统具有“区分自我及非我”功能；（4）调节功能：免疫系统参与机体整体功能的调节，与神经系统及内分泌系统连接，构成神经-内分泌-免疫网络调节系统，不仅调节机体的整体功能，亦调节免疫系统本身的功能。 二、免疫应答的特点 免疫系统是由免疫器官（胸腺、骨髓、脾、淋巴结等）、免疫组织（黏膜相关淋巴组织）、免疫细胞（吞噬细胞、自然杀伤细胞、T及B淋巴细胞）及免疫分子（细胞表面分子、抗体细胞因子、补体等等）组成。体内的免疫细胞通常处于静止状态，细胞必须被活化，经免疫应答过程，产生免疫效应细胞，释放免疫效应分子，才能执行免疫功能。免疫细胞分为两类：（1）固有免疫应答细胞，如单核-巨噬细胞，自然杀伤细胞，多形核中性粒细胞等等，这类细胞经其表面表达的受体，能识别一种分子，这种分子表达于多种病原体表面，如单核-巨噬细胞表面的Toll样受体（Toll-like receptor 4, TLR4）能识别脂多糖（LPS），它表达于多种Gram-肠道杆菌表面，经受体-配基作用，固有免疫细胞被活化，迅速执行免疫效应，吞噬杀伤病原体，并释放细胞因子，如干扰素（IFN），抑制病毒复制，这类细胞在病原体入侵早期，即发挥免疫防御作用，称固有免疫（innate immunity）。固有免疫应答不经历克隆扩增，不产生免疫记忆。（2）适应性免疫应答细胞：即淋巴细胞，包括T细胞及B细胞，这类细胞是克隆分布的，每一克隆的细胞，表达一种识别抗原受体，特异识别天然大分子中的具有特殊结构的小分子（如蛋白中的多肽、糖中的寡糖、类脂中的脂酸、核酸中的核苷酸片段）。这些能被T或B细胞受体特异识别的小分子，我们称之为抗原（antigen, Ag）。T 细胞识别的主要是蛋白中的多肽，但T细胞不能直接识别游离的多肽，它们必须与主要组织相容性复合体（MHC）编码分子组成抗原肽-MHC分子复合物，表达于抗原提呈细胞表面，才能与T细胞受体结合，使相应克隆的T细胞开始活化。但要使T细胞充分活化，尚须抗原提

黏膜免疫系统研究进展

黏膜免疫系统研究进展 摘要黏膜免疫系统（Mucosal immune system,MIS）是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体(唾液腺、泪腺、乳腺)处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。该系统在体内覆盖范围很广．是机体整个免疫网络的重要组成部分，并且又是具有独特结构和功能的独立免疫体系，它在抵抗感染方面起着极其重要的作用，黏膜表面与外界抗原（比如食物、共生菌、有害病原体等）直接接触，是机体抵抗感染的第一道防线[1]。本文简述了黏膜免疫系统的结构及功能，就黏膜免疫的体液、细胞调节的研究进展做一综述。 关键字黏膜免疫系统黏膜免疫调节体液调节细胞调节 前言 自20世纪60年代黏膜免疫概念产生以来，黏膜免疫系统作为机体相对独立的免疫系统，就一直被国内外学者所关注。动物机体黏膜组织是机体与外部环境进行交流的场所。肠黏膜与肠腔内大量细菌及毒素广泛接触，是机体最重要的屏障，也是机体受威胁最大的部位，机体95％以上的感染发生于黏膜或从黏膜入侵。为了预防局部黏膜疾病的发生，黏膜组织形成了严密的防御体系——黏膜免疫系统，构成动物有机体抵抗病原微生物入侵的第一道免疫屏障。通过黏膜免疫后，黏膜局部的抗体比血清抗体出现的早，效价高，且维持的时间长。黏膜免疫系统（Mucosal immune system,MIS）是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。黏膜免疫系统由肠粘膜相关淋巴组织（GALT）、支气管粘膜相关淋巴组织（BALT）、眼结膜相关淋巴组织（CALT）和泌尿生殖道黏膜相关淋巴组织（UALT）四部分构成，它们在抗病毒免疫反应中起着非常重要的作用。是形成生物体防御外界病原物入侵的首道屏障。 1.黏膜免疫的重要性 黏膜广泛分布于机体的呼吸道、消化道及泌尿生殖道表面。黏膜表面的上皮细胞彼此之间紧密排列，形成一道天然屏障，与皮肤一起将机体内环境与外界环境隔离开来，使机体免受外界多种病原微生物的侵扰。例如，肠道黏膜免疫系统主要是指肠道相关的淋巴样组织(gut—associated lymphoidtissue，GALT)。根据形态、结构、分布和功能，可将GALT分类为两大部分．即有结构的组织黏膜滤泡和广泛地分布于黏膜固有层中的弥漫淋巴组织。黏膜滤泡是免疫应答的传人淋巴区．又称诱导区，抗原由此进入GALT，被抗原呈递细胞捕获、处理和呈递给免疫活性细胞，诱发免疫应答；而弥漫淋巴组织是免疫应答的传出淋巴区，又称效应区。浆细胞和致敏淋巴细胞通过归巢机制迁移至弥漫

中医护理的发展历史简介

中医护理的发展历史简介 中医护理同中医学一样有着悠久的历史，自从有了人类，有了疾病，就有了医和护，医护是同源的。中医护理学的发展史可分七个时期。 萌芽时期约距170万年前，我们的祖先为了生活和生存，在与疾病作斗争中，逐步积累了不少护理知识。如从西安半坡村发掘的带有门户通道房屋的遗址，说明上古人已懂得筑房可避狂风暴雨和野兽的袭击。用兽皮和树皮作衣可避寒防邪等护理。氏族公社后，随着部落间斗争，当受伤后采用泥土、树叶、草茎等涂裹伤口的外用护理法。定居下来后，通过对动、植物的长期观察和尝试，认识到更多的动、植物和药物，并用于病人，《史记》中记载有神农氏尝百草的例证。 护理学基本形成时期夏、商、周至春秋时期，随着社会生产力和文化的发展，护理学也得到相应发展。如河南安阳殷王墓中发掘出来的甲骨文中记载的“沐”字，很像人在盆中用水洗澡，说明当时人们已有定期沐浴的卫生习惯。周代，人们已懂得凿井和饮食护理。如《左传》记载：“土厚水深，居之不疾”和“土薄水浅……其恶易觏”的论述，说明当时已知水土等居住条件与人体健康的关系。并开始进行灭鼠、除虫、改善环境卫生等防病调护等活动。 春秋时期，人们已了解四时气候变化与疾病的关系，如《周礼》记载四季发病：“春时有病首疾，夏时有痒疥疾，秋时有疟寒疾，冬时有咳上气”说明四季气候变化影响人体的健康，气候失常导致疾病的流行。它提示人们要做好气象、起居等护理，顺应四时气候避免疾病的发生。从《周记?天官》中有：“凡民之疾病分而治之，死终则各书其所以而入医师。”说明当时已开始分科治疗和护理，并已建立了治疗、书写死亡报告等医疗文件的记录制度。这一时期护理学基本形成的另一标志，是护理和治疗病人不再求助于巫术占卜，而是通过客观检查和观察来判断疾病的吉凶。如《周记》记载以五音（角、徵、宫、商、羽五个音阶）、五声（呼、笑、歌、哭、呻）和五色（青、紫、蓝、白、黑）来判断疾病的吉凶。这是运用中医五音、五声和五色配肝、心、脾、肺、肾五脏的学说，通过声音和面色观察来推测五脏病变和吉凶。同时随着文化的发展，针药知识也得到发展，从而扩大了给药的途径和方法。 理论体系确立时期战国时期，七国争雄，新兴封建制度建立，思想文化领域中出现了“百家争鸣”的局面。我国最早医学理论专著《黄帝内经》，系统地总结了古代医学成就和护理经验，运用当时朴素的唯物论和辩证法思想对人体的生理、病理变化及疾病的诊断、治疗和护理等方面作了较全面的阐述，初步奠定了中医护理的理论基础。《黄帝内经》中有关护理的内容十分丰富，它不但提出了“寒者热之”、“热者寒之”“虚则补之”、“实则泻之”的正护原则，和“热因热

免疫系统与营养代谢的研究进展

免疫系统与营养代谢的研究进展 冯焱,佟建明,贺永明,郝生宏 (中国农业科学院畜牧研究所,北京　100094) 摘要:免疫系统在营养代谢调控中的重要作用已被人们所认识,但大多数研究工作主要是针对人的临床治疗,而对饲养动物的研究相对较少。作者结合免疫系统对动物营养代谢的变化及其调控作一综述。 关键词:免疫系统;调控;营养代谢 中图分类号:Q493.99 文献标识码:A 文章编号:167127236(2004)1020010203 机体免疫系统是一个十分复杂的网络体系,负责对异体、异种和自我物质的反应,包括防御、自我稳定和免疫监视等生理功能。免疫系统作为一种感受器可检测体内的抗原(如细菌、病毒、外源蛋白)的存在并将这种信息传递给身体其它部分而带来的一系列行为的、细胞的及代谢上的变化,关于免疫系统介导与代谢相关的生长或营养的机制包括(K lasing,1987,1988):①免疫组织(胸腺、脾及淋巴结)与中枢神经系统间的直接联系。外周免疫反应可触发中枢神经系统反应,如行为上的适应或下丘脑与垂体释放激素;②免疫系统与内分泌系统间的调控联系,如免疫系统可通过垂体释放的激素引起代谢上的变化;③白细胞中细胞因子的释放(单细胞因子与淋巴因子)。这些细胞因子是由巨噬细胞 单核细胞释放的激素样肽,可因免疫反应而产生并对代谢变化产生影响。免疫系统是一个动态的、具有多种自我调节的体系。在不同的体外和体内环境下,免疫系统所处的状态不一样。免疫系统这种功能状态的变化取决于多种因素的影响,同时它又能影响到机体的各种生理活动。它们之间的传递介质主要通过细胞因子,细胞因子的释放激活了细胞免疫(巨噬细胞)与体液免疫(抗体),可降低自由采食量,增加体温及产热量。同时对营养代谢也兼顾着重要的调节作用。 1　免疫机能抑制及种类 免疫系统是机体的防御体系,其机能状况决定了其防御病原微生物等外来非物质的侵染能力和反应速度。现代化集约化养殖为病原体的生长和存在提供了很好的环境。同时,高密度养殖也减弱动物福 收稿日期:2003212218 作者简介:冯焱(1974-),女,山西太原人,硕士生,研究方向: 营养与免疫。 基金项目:国家“十五”科技攻关计划资助项目(2002BA514A212)。 通讯作者:佟建明(1960-),男,研究员。利。这不仅增加动物被感染的机率,同时也恶化动物生长环境。人们认为饲料供给方式则建立在快速生长的基础之上,并没顾及机体的健康状况。这些都可造成机体免疫系统的异常,甚至损伤。相应地免疫机能状态也会受到不同程度的影响。 当动物感染病原微生物时,机体会动用一切力量同病原微生物作斗争,保证机体自身健康。这种由病原微生物刺激引起的生理反应称之为免疫应答,它是针对特定的抗原而产生的反应,包括对抗原物质的加工处理和呈递,以及淋巴细胞的识别、活化和增殖分化。免疫应答时大多数是特异性,目的较明确。但机体发生免疫应答时,一般伴随体温升高、采食量和能量和氮沉积负平衡。这是机体自身能量物质同病原微生物作斗争的表现。 由于免疫系统是一个动态的调节网络,因而该系统的总体机能状态是不稳定的,受到内外环境的变化而改变。除了上述的免疫应答外,免疫系统还存在免疫抑制和免疫亢进两种状态。引起免疫抑制的因素很多,大体可分为以下几类: 1.1　生物性免疫抑制　当免疫系统受到一些病原微生物感染后,如果不能有效地清除微生物,就可能导致免疫系统异常。H udson(1975)、Inoue(1994)、Sharm a(2000)、R agland(2002)等报道,鸡感染传染性法氏囊病毒(I BDV)后,其免疫系统反应性降低,淋巴细胞增殖能力下降,免疫细胞因子的表达也减少,这是病毒性的免疫抑制,存在广泛,但不同病毒引起免疫抑制的机理也不相同。B ech t(1991)和H saif(1991)报道,法氏囊为I BDV的生存提供了良好的环境,I BDV的靶细胞为带有Ig M膜蛋白的B 细胞,未成熟的B细胞或其前体细胞(更具有侵嗜性)被感染后,鸡体液免疫抗体反应受到抑制,导致其它致病性或条件性因子的易感性增高,增加发病率。马立克氏病毒(M DV)则以淋巴细胞为靶细胞, ? 1 ?营养与饲养中国畜牧兽医　2004年第31卷第10期

中医护理学基础：中医护理发展简史——形成

中医护理学基础：中医护理发展简史——形 成 中医护理学的初步形成阶段（战国──东汉时期）任何一门学科都要有理论作基础的，虽然我们认为护可能早于医，因为，原始人生了病，开始并没有医药，只有他的亲人照料他、看护他。后来有了医疗活动，但有关护理方面的知识均散在于各医家的著作中，没有护理专著。 《黄帝内经》奠定了中医护理学的基础 《皇帝内经》是我国第一部医学典籍，成书于战国至秦汉时期，全面总结了秦汉以前的医学成就。实为历代医家的经验总结和汇编。全书分《素问》、《灵枢》两部分。 基本观点有整体观、阴阳平衡观、邪正斗争观、重视预防观。 基本学说有阴阳五行学说、藏象经络学说、病因病机学说、诊法治则学说等。同时也论述了中医护理学的理论知识。 《神农本草经》与用药护理 《神农本草经》是我国现存最早的一部药物学重要典籍，和《内经》一样，非一时一人之手笔，大约是秦汉以来

许多医药学家不断搜集，直至东汉时期，才最后加工整理成书的。全书共分三卷，共收载药物365种，其中植物药252种，动物药67种，矿物药46种。根据药物性能、功效的不同，分为上、中、下三品。 本书概括地讲述了君、臣、佐、使的药物学理论，另外还有药物的七情合和、四气五味等理论，对药物的配伍、组成方剂有具体的指导意义，对临床护理观察药效和毒性反应也有指导价值。 《伤寒杂病论》开创了辨证施护的先河 《伤寒杂病论》是汉代医家张仲景所著。 张仲景继承了《黄帝内经》等古典医籍的基本理论，以六经论伤寒，以脏腑论杂病，提出了包括理、法、方、药在内的辨证论治原则，使祖国医学的基本理论与临床实践紧密地结合起来，不仅奠定了中医辨证论治的理论体系，也为临床辨证施护开了先河。本书强调服药护理、饮食护理对疾病的作用，并创建一些护理技术。 华佗-医疗体育的奠基人 华佗是我国后汉时期的名医，精通内、外、妇、儿、针灸等，以外科著称。首创麻沸散，创编了“五禽戏”。其在古代气功导引的基础上，模仿虎、鹿、猿、熊、鸟等五种动物的活动姿态，创编了一套保健体操，名叫“五禽戏”，使头、身、腰、四肢等各个关节都得到活动。认为“人体欲

中医护理学发展史

中医护理学发展史及基本特点 时间：2015年5月6日地点：六楼会议室主讲人：姜艳华 主讲内容：中医护理学发展史 一、古代中医护理学得形成与发展 1、早在远古时代期，原始人类为了生存，以植物和野兽为食，用兽皮或树叶遮体，是过着“巢穴而居”的生活。在生活和劳动过程中，偶然受伤便设法涂裹包，身体疼痛不适便揉捏按压，天气变化则趋避寒温，并通过对动物、植物的长期观察和尝试，逐渐熟悉和认识了动、植物的营养、毒性和药用价值。原始人类这些本能的保护自身、减轻痛苦的自疗和互动活动，即是医护的开始。当人们发现一些本能的方法具有预防疾病和康复的作用，从而有目的地去实施时，即形成了护理学的萌芽。 2、战国至东汉时期，随着科学文化的迅速发展，为中医护理学理论体系的逐步形成奠定了基础。初步建立了中医学的理论体系。 《皇帝内经》、《难经》、《神农本草经》和《伤寒杂病论》等医学典籍相继问世，标志着中医学理论体系的初步形成，也为中医护理的发展奠定了理论基础。 3、杰出医家华佗是我国后汉时期外科和医疗体育的奠基人，他不仅创造性地使用酒服麻沸散作为外科手术的麻醉剂，还吸取前人“引导”的精华，模仿虎、鹿、熊、猿、鸟的姿态，创造了五禽戏，使头、身、腰等各个关节都得到运动，认为“人体欲得劳动，但不当使极耳。动摇则谷得消，血脉流通，病不得生，譬犹户枢不朽是也”，把体育和医疗护理结合起来。 这是最早的康复护理的方法，也对体育保健事业的发展具有重要的意义。 4、晋隋唐时期是中医护理理论和专科护理全面发展的时期，这一时期医学理论和技术得到迅速发展，出现了众多名医著作，促进了中医药理论体系的进一步发展 5、东晋葛洪所著的《肘后救卒方》集中医急救、传染病、内、外、妇、五官、精神、骨伤各科之大成，书中对各科护理均有详细的阐述 6、唐代孙思邈所著的《千金翼方》和《备急千金要方》是两本以记载处方和其他各种治病手段为主的方书 《备急千金要方》一书载方5300首，较系统地总结和反应了自《皇帝内经》以后至唐代初期的医学成就，并详细论述了临床各科的临证护理、投药、食疗及养生、婴幼儿保健、护理等内容，对妇女怀孕、养胎、分娩乃至产褥期的护理作了详细的叙述，同时还记载了许多小儿喂养和护理方法 7、宋金元时期是中医学百家争鸣、百花齐放的时期医学发展迅速，流派纷呈 8、元代宫廷饮膳太医忽思慧编撰的《饮膳正要》是这一时期饮食营养学得代表作 9、明清时期是中国医药学深化发展时期 这一时期的诸多医家在丰富的临床经验的基础上，结合哲学研究成果，经过反复探讨，提出了许多创见，

真皮免疫系统研究进展(一)

真皮免疫系统研究进展(一) 摘要:皮肤是一个具有免疫功能并与全身免疫系统密切相关的外周淋巴器官。皮肤内的免疫反应主要发生于真皮。真皮免疫系统的细胞包括树突状细胞、t淋巴细胞、内皮细胞、肥大细胞、成纤维细胞等。这些细胞相互作用，并通过其衍生的细胞因子相互调节以发挥免疫功能。本文仅就真皮免疫系统的细胞组成、各细胞功能及其相互作用作一综述。 1990年，bos等1]提出皮肤免疫系统（sIS）的概念，1993年，nickoloff等2]进一步提出真皮免疫系统（dIS），对sIS作了重要的补充。近年对真皮免疫细胞功能和特点的研究又取得了许多新的成果，本文对其研究进展综述如下。 一、真皮免疫系统的细胞 真皮内参与免疫应答的细胞主要集中于真皮浅层微血管丛周围，有树突状细胞（包括郎格罕细胞和单核巨噬细胞）、血管内皮细胞、t淋巴细胞、肥大细胞等。近年研究发现，参与真皮免疫反应的成分除上述细胞外，还有成纤维细胞，多种结缔组织成分及细胞因子，它们对于免疫细胞的活化、游走、增殖分化、免疫应答的诱导及炎症损伤和创伤修复均具有重要作用。 （一）树突状细胞：真皮树突状细胞为组织树突状细胞。目前关于树突状细胞的来源尚未统一，因真皮树突状细胞既表达凝血因子ⅩⅢa，也表达白细胞分化抗原（cD）34,故有人提出它可能来源于真皮cD34+间叶干细胞2]。但目前大部分证据支持树突状细胞起源于骨髓，经血液循环进入各组织器官。如巨噬细胞前体为血液中的幼单核细胞；人类外周血中cD34+CLA+树突状细胞CD71（low）/CD11a+/CD11b+/CD49d+/CD45RA+]体外经粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和肿瘤坏死因子（tNF）-α诱导可分化为郎格罕细胞，cD34+CLA-树突状细胞CD71+/CD11a（low）/CD11b（low）/CD49d+/CD45RA（low）]则仅分化成树突状细胞3]。树突状细胞的游走及吞噬功能可能与其表面cD44分子有关。接触抗原后，郎格罕细胞和树突状细胞上调cD44的表达，抗cD44表位的抗体抑制郎格罕细胞的迁移，阻止活化的郎格罕细胞和树突状细胞与淋巴结内t淋巴细胞区结合，抑制迟发型超敏反应4]。树突状细胞受刺激后除分泌tNF-α、白介素1（iL-1）、干扰素（iFN）等多种细胞因子外，最近研究发现，其经脂多糖处理后，细胞内编码巨噬细胞炎性蛋白γ、巨噬细胞炎性蛋白α、c10、iL-1β的mRNA 增多5]，这些因子为免疫应答的诱导及调节提供了有利的微环境。 （二）内皮细胞：虽然内皮细胞不直接参与免疫反应，但内皮细胞的活化是免疫反应答起动的重要前提。内皮细胞在iL-1、tNF-α等作用下活化，引起形态和功能的改变；①由上皮型转变为纺缍型并伴有波形蛋白丝（vimentinfilaments）的重组；②内皮细胞表面标志逐渐减少直至消失；③被覆胶原后形成管状结构的能力增加6]；④表达主要组织相容性复合体（mHC）Ⅱ类抗原及e-选择蛋白，增加细胞间粘附分子（iCAM）-1的表达，粘附白细胞能力增加，这是炎症细胞在皮肤中聚集的关键。内皮细胞经iL-1β、tNF-α、iFN-γ等刺激，可合成单核细胞趋化蛋白（mCP）-1、iL-8、一种“调控正常t细胞活性、表达和分泌”的趋化因子（rANTES）、iL-10等多种白细胞趋化因子7]。内皮细胞结构和功能异常亦会给机体带来危害。皮肤淋巴瘤晚期，内皮细胞通过细胞因子介导机制表达iCAM-3，该分子可能与淋巴瘤的全身性播散有关8]。 （三）淋巴细胞：淋巴细胞中只有t淋巴细胞能进入皮肤器官，目前已发现多种分子与t淋巴细胞归巢至皮肤有关。正常皮肤中40%T淋巴细胞表达皮肤淋巴细胞相关抗原（cLA），而机体其它部位只有极少数t淋巴细胞表达该分子9]，cLA与e-选择蛋白结合对t淋巴细胞外渗具有十分重要的作用10]。因此多数学者认为cLA可能为皮肤特定的归巢受体9-12]。最近研究发现，t淋巴细胞和内皮细胞结合及其在皮肤炎症区聚集与cD73分子有关。外周血淋巴细胞中，cD73+者占13%，cLA+者占9%，同时表达cD73和cLA者仅占1%，而浸润皮肤的淋巴细胞大部分同时表达这两种分子。若用cD73单克隆抗体4G4处理外周血淋巴细胞，其

人工免疫系统及其算法综述

基于异构网络环境的人工免疫系统及其算法研究综述 摘要：人工免疫作为一种新型的研究领域，有着广泛的应用范围，人工免疫算法的研究也已成为人工智能研究领域的一个重要内容，它突出地体现了现代科学发展的多层次、多学科和多领域的相互渗透、相互交叉和相互促进的特点。因此，将人工免疫系统的原理应用在计算机领域有着重要的理论意义和实际应用价值。本文详细介绍了几种常见的免疫算法机理，并指出了人工免疫系统的研究方向。 关键词：人工免疫系统，人工免疫算法 1、人工免疫系统介绍 1.1 人工免疫系统 20世纪70年代，Jerne[1,2]首先提出了人工免疫系统的网络假说，并以此开创了独特型网络理论。独特型网络理论为人工免疫系统以后的应用和研究提供了理论指导，并发展成为人工免疫的基础理论之一。 Perelson[3]在独特型网络理论的基础上进一步给出了免疫网络的数学框架，从而加快了人工免疫系统在计算机科学方面的发展。1986年，Farmer【4】基于免疫网络的假说，构造了一个免疫系统的动态模型，并提出了一些学习算法的构造思想。此后Forrest 又提出了阴性选择算法，他的工作对于人工免疫系统的发展尤其是在信息安全领域应 用的发展具有十分重要意义。随后的研究者不断从生物免疫系统中吸取精髓，使之广泛用于优化、数据分析、机器学习、聚类分析、模式识别、故障诊断、机器人控制、自适应控制领域、计算机及网络安全领域等各个应用领域。人工免疫系统主要关注的是用计算和数学模型对免疫学进行模拟，更好地了解免疫系统。人工免疫包括：免疫系统，遗传系统和神经系统。 按照目前人们普遍接受的观点，基于免疫系统仿生机理开发的入工免疫系统[9-12]的理论研究主要在集中在人工免疫网络模型 和人工免疫算法两个方面。针对人工免疫网络模型的研究多集中在以Jerne的独特性免疫网络为基础的不同模型仿真实验上。而针对人工免疫算法的研究主要是在已有系统 模型的基础上，制定一些目的性较强的计算方法或实施策略，主要包括免疫遗传算法、克隆选择算法、阴性选择算法和免疫学习算法等。 1.2 人工免疫系统处理特性 从信息处理的角度上分析，人工免疫系统具有如下特点： （1）多样性：免疫系统抗体库的多样性特征，能及时对不同类型的入侵抗原进行有效的保证和消除。 （2）容错性：免疫系统在分类和响应中突发的一些比较小的信息处理错误不会使整个信息处理结果造成严重影响。 （3）分布自律性：免疫系统没有集中控制系统，它是由许多局部的并且相互作用的基本信息单元联合起来达到对全局的保护。 （4）动态稳定性：免疫系统要消除各种外来的不断变化的入侵抗原，并保持整个系统的稳定。 （5）自适应鲁棒性：免疫系统具有非常强的自我学习能力，并且通过此学习使其成为能够随环境不断变化而不断改变和完善的一个自适应型的鲁棒进化系统。 2、免疫算法[6-8]介绍 人工免疫系统是借鉴免疫系统机理特点和功能的智能系统，具有广泛的应用和理论基础。在此着重阐述免疫算法的研究和AIS的应用研究。 2.1 免疫遗传算法 为了使遗传算法在个体多样性和群体收敛性之间取得平衡，并克服遗传算法的缺

植物免疫反应研究进展

植物免疫反应研究进展 摘要：植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。植物的先天免疫系统可大致分为两个层面:PTI 和ETI 。病原物相关分子模式（PAMPs）诱导的免疫反应PTI 是植物限制病原菌增殖的第一层反应，效益分子（effectors）引发的免疫反应ETI 是植物的 第二层防卫反应。本文主要对植物与病原物之间的相互作用以及植物的免疫反应作用机制进 行了综述，为进一步广泛地研究植物与病原微生物间的相互作用提供了便利条件。 关键词：植物免疫；机制；PTI ；ETI 植物在长期进化过程中形成了多种形式的抗性，与动物可通过位移来避免侵染所不同的 是，植物几乎不能发生移动，只有通过启动内部免疫系统来克服侵染，植物的先天免疫是适应的结果是同其他生物协同进化的结果。植物模式识别受体(pattern recognition receptors)识 别病原物模式分子(pathogen associated molecular patterns, PAMPs), 激活体内信号途径，诱导 防卫反应, 限制病原物的入侵, 这种抗性称为病原物模式分子引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI) [1] 。为了成功侵染植物，病原微生物进化了效应子(effector) 蛋白来抑制病原物模式分子引发的免疫反应。同时，植物进化了R 基因来监控、识别效应子, 引起细胞过敏性坏死(hypersensitive response, HR)，限制病原物的入侵，这种抗性叫效应 [2] 分子引发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI) 。 1 病原物模式分子引发的免疫反应 1.1 植物的PAMPs PAMPs 是病原微生物表面存在的一些保守分子。因为这些分子不是病原微生物所特有 的，而是广泛存在于微生物中，它们也被称为微生物相关分子模式 （Microbe-associated molecular pattern, MAMPs ）。目前在植物中确定的PAMPs 有：flg22 和 elf18，csp15，以及脂多糖，还有在真菌和卵菌中的麦角固醇，几丁质和葡聚糖等。有研究 证明在水稻中发现了两个包含LysM 结构域的真菌细胞壁激发子，LysM 结构域在原核和真 核生物中都存在，与寡聚糖和几丁质的结合有关，在豆科植物中克隆了两个具有LysM 结构域的受体蛋白激酶，是致瘤因子（Nod-factor ）的受体，在根瘤菌和植物共生中必不可少， 这说明PAMPs 在其它方面的功能。在这些PAMPs 中flg22和elf18的研究比较深入，Felix 等

中医护理学发展史与展望

中医护理学发展史与展望 兰州市中医医院妇产科周梅琳 概述 中医护理在各历史阶段的发展特点 ■《黄帝内经》 ■《伤寒杂病论》 ■《外科精义》 ■《侍疾要语》对中医护理学基础的贡献 ■《千金方》等在妇儿科护理的内容。 ■中医护理之展望 中医学根植于中华民族传统文化沃土，并不断汲取外来文化营养，形成了极为系统、缜密的理论体系，积累了卓有成效的治疗方法与养生保健手段，其属生命科学范畴，独具中国医学特色。为中华民族乃至全人类的繁衍昌盛做出了巨大的贡献。 中医学的形成，源于人类的生产与生活实践，但必须以人类求生本能为先导，而中医理论的形成，必脱胎于医疗经验。 站在哲学的角度来看中医理论，则可发现,传统的中医理论是以临床实践为基础，以哲学思想为依托。 “医学经验”与“哲学思想”，构成了中医理论的两大支柱。 中医护理学的定义 以中医药理论为指导，结合预防、养生、保健、康复及各项医疗护理活动等对患者加以照料，并施以独特的中医护理技术，以保护、维持、恢复人类的健康的一门应用学科。 既继承了中国传统的护理特点，又汲取了现代护理学在理论和实践方面的新成就、新技术、新进展。 是临床护理中最常用、最具普遍性的基本理论与技术。 中医护理学基础起到了中医基本理论与临床辨证施护之间的承上启下的桥梁作用。 整体观念、辩证施护及独特的中医临床操作技术与护理方法三个基本特点，是中医护理的重要指导原则和措施。 各时期对中医护理的贡献 夏、商、周至春秋时期，随着社会生产力和文化的发展，护理学也得到相应发展。如河南安阳殷王墓中发掘出来的甲骨文中记载的“沐”字，很像人在盆中用水洗澡，说明当时人们已有定期沐浴的卫生习惯。 春秋时期，人们已了解四时气候变化与疾病的关系，如《周礼》记载四季发病：“春时有病首疾，夏时有痒疥疾，秋时有疟寒疾，冬时有咳上气”说明四季气候变化影响

免疫学发展简史

薇免疫学发展简史 芈 芄分三个时期：①经验免疫学时期（公元前400年?18世纪末）；②免疫学科建立时期（19世纪?1975年）；③现代免疫学时期（1975年至今）。 莁一、经验免疫学时期（公元前400年?18世纪末） 羈（一）天花的危害 螆天花是一种古老的、世界流行的烈性传染病，死亡率可高达25%?40%，我 国民间早有生了孩子算一半，得了天花才算全”的说法。患天花痊愈后留下永久的疤痕，但可获得终身免疫。 肃16世纪由于西班牙殖民者侵略，将天花传播到美洲，墨西哥土著人从16世 纪初（1518年）的2000?3000万人到16世纪末减少到100万人，阿茨特克帝国消亡。16世纪中期之后向南进发，在美洲中部毁灭了玛雅和印加文明，随后又毁灭了秘鲁。 蒁（二）人痘苗接种 荿1.人痘苗接种实践： 蒇中医称天花为“痘疮”据史书记载人痘苗接种预防天花的方法是在公元前约400年由我们中华民族的祖先建立的。Zinsser微生物学（1988）:发明于中国2000 多年之前。 螂明庆隆年间（1567?1572）; 16?17世纪人痘苗接种预防天花已在全国普遍展开。清康熙27年（1688）俄国曾派医生到北京学习种痘技术。并经丝绸之路东传至朝鲜、日本和东南亚国家，西传至欧亚、北非及北美各国。 薁1700年传入英国/Momtagu夫人在英国积极推广人痘苗接种中起了重要的作用。 蝿1721?1722年天花在英国爆发流行期间，英国皇家学会在国王的特许下，主持进行了用犯人和孤儿做人痘苗接种的试验，均获得了成功，试验者无一人死于

天花。在此基础上，1722年给英国威尔士王子的两个女儿（一个9岁，一个11 岁）也进行了人痘苗接种，也都获得成功。 羅2.人痘苗接种意义：有三个方面： 袄①能有效预防天花。 蚁②在接种方法、痘苗的制备和保存建立了一整套完整的科学方法，为以后疫 苗的发展提供了丰富的经验和借鉴。 羆清代吴谦所著的《医宗金鉴?幼科种痘心法要旨》（1742年）中介绍了四种接种法：痘衣法-痘浆法-旱苗法-水苗法。并指出这些方法的优劣：“水苗为上，旱苗次之，痘衣多不应验，痘浆太涉残忍。” 蚇对痘苗保存指出：“若遇热则气泄，日久则气薄，触污秽则气不清，藏不洁则气不正，此蓄苗之法。” “须贮新磁瓶内，上以物密覆之，置之洁净之所，清凉之处。” 薃痘苗有“时苗”和“熟苗”之分，开始采用的痘痂叫时苗，经人体接种传代后制备的叫熟苗。清代朱奕梁编著的《种痘心法》中写道：“其苗传种愈久，则药力之提拔愈清。人工之选炼愈熟，火毒汰尽，精气独存，所以万全而无害也。若‘时苗’ 能连种七次，精加选炼，则为‘熟苗'，不可不知。” 蚁③“以毒攻毒”的思想对防治疾病意义深远。 莇首届诺贝尔医学奖获得者贝林（Emil von Behring）深受“以毒攻毒”这种观念的影响，开创了抗毒素免疫治疗的方法。他说：“中国人远在两千年前即知’以毒攻毒’的医理，这是合乎现代科学的一句古训！” 肅（三）牛痘苗接种 莂英国乡村医生琴纳（Edward Jenne）1798发明牛痘苗接种，1804年传入中国。牛痘接种预防天花既安全又有效，是一划时代的发明。 螀他于1796年9月17日给一个8岁男孩的右臂划痕接种了牛痘，两天后男孩感到有些不适，可是很快就好了。6周后再接种天花患者的痘浆，未发生天花。以后又继续试验，证实了牛痘苗接种预防天花的作用。于1798年公布了他的研 究论文。

中医护理学基础：中医护理发展简史——充实

中医护理学基础：中医护理发展简史——充 实 中医护理学的充实阶段（宋金元时期） 宋代以后，随着造纸业的发展，医籍的整理、发行和研究也得到了相应的发展，并且国家重视医药事业，宋政府设置了翰林医官院、御药院、尚药局等机构，金元政府有太医院等。宋政府还组织编撰了《太平圣惠方》、《圣济总录》、《太平惠民和剂局方》、《开宝本草》、《本草图经》等中医名著。同时也出现了影响较大的医家，后世称为“金元四大家”，他们的理论主张与临证实践开创了医学发展的新局面。 视营养学，发展食疗养生护理 注意饮食保健，维持人体健康，是金元时期的一大特点，蒙古族饮膳太医忽思慧所著《饮膳正要》就是这一时期营养学的代表著作，书中收集了各种奇珍异馔、汤膏、煎药238方，常用谷、肉、果菜230种，介绍了各种食物的性质、烹饪、饮食卫生要求以及它的食用、养生与医疗的关系，并列举了“妊娠食忌”、“乳母食忌”、“食疗诸病”、“养生避忌”等饮食护理内容。并提倡先饥而食，勿令食饱；先渴而饮，饮勿令过；不可饱食而卧，尤其夜间不可多食；勿食

不洁或变质之物等。 宋代蒲虔贯的《保生要录》详细记载了古代医家有关养神气、调肢体、穿衣、饮食、居处、服药等方面的经验，还特别提出药枕方，有利于发展预防保健的护理。 重视脾胃的调护 李杲，金元四大家之一，著有《脾胃论》，创立了脾胃学说，主张“内伤脾胃，百病由生”，并发挥了《内经》中“有胃气则生，无胃气则死”的观点，认为脾胃为元气之本，元气是健康之本，脾胃伤则元气衰，元气衰则疾病所由生，所以他非常重视对脾胃的调养和护理，在医疗上善用温补脾胃之法，被后世称为“补土派”。他认为造成内伤病的原因多为饮食不节、劳役过度和精神刺激等。由于大喝大饮造成“饮伤”，饥饱失常造成”食伤”，以及药物失当导致的“肠胃复伤”等，属于“饮食不节”酿成内伤的原因。还论述了由于战乱奔波“形体劳役”造成脾胃损伤，特别分析了因“喜、怒、忧、恐损耗元气，资助心火”，结果损害脾胃，导致内伤疾病的发生。认为在饮食、劳倦、情志三者形成的内伤中，精神因素起着先导作用。 在《脾胃论》中，详细论述了脾胃内伤病的精神调养、饮食起居的调理以及用药宜忌等问题，强调不论有病还是无病之时，都应注意调理饮食，不宜过食大咸、大辛之味。提出日常摄养“宜温暖，避风寒，省语，少劳役”，要“安于

1.1中医护理学发展概况

一、建国以后的中医护理（1949至1965年） （一）低谷时期 建国以后，中医工作受到党和政府的重视，制定了一系列保护和发展中医的政策。1949年，毛主席指示：“必须很好团结中医，搞好中医工作，才能担负起几亿人口艰巨的卫生工作任务。 1950年，毛主席为第一届全国卫生工作会议题词：“团结新老中西医各部分医药卫生工作人员，组成巩固的统一战线，为开展伟大的人民卫生而奋斗。”由于在建国初期，卫生行政领导部门没有从根本上解决发挥中医的作用问题，使整理和发展中医的工作进展缓慢。 （二）起步时期 1953年，毛主席批评了卫生部某些领导轻视、排斥中医的错误做法。1954年，毛主席对当时中医存在的问题作了重要指示：“中医对我国人民贡献是很大的，中国有六亿人口，是世界上人口最多的国家，我国人民所以能够生衍繁殖，日益兴盛，当然有许多原因，但卫生保健工作必是其中重要原因之一，这方面首先要归功于中医，今后最重要的是西医学习中医，而不是中医学习西医。” 1954年，毛主席指示：“即时成立中医研究院，罗致好的中医进行研究，派好的西医学习中医，共同参加研究工作。” 为发扬祖国医学遗产，加强对中医的研究和提高，1955年12月19日，由卫生部直接领导的第一所中医研究院在北京正式成立。中医研究院所属的附医院和中医研究班也同时宣告成立并举行了开学典礼。 1956年，卫生部和高教部决定，在北京、上海、广州、成都四城市筹建中医学院，培养具有研究、教学、医疗工作能力的高级中医人才。1958至1959年，南京和北京先后开办中医护士学校。可以认为，中医护理教育是自50年代后期随着落实党的中医政策，全国各地大力开展中医事业，为了适应中医护理工作的需要，而开始举办的。从此改变了过去的由西医护校毕业分配到中医医院后再重新学习中医护理知识的局面。 随着中医治疗、教学和研究机构的建立，广大护理人员通过学习中医药理论和临床实践，不断总结出具有中医、中西医结合护理方面的经验和论著，如《小儿肺炎的中西结合护理》、《破伤风的中医治疗和护理》、《中暑的中医护理》、《中医护理概论》等，为中医护理发展迈出了可喜的一步。 二、“文革”十年动乱中的中医护理（1966至1976年） 在十年“文革”动乱期间，中医护理工作受到很大的损失。 （一）正常秩序被破坏，原有机构被拆散。

免疫学发展简史及其展望

免疫学练习题 绪论部分 一、名词解释 1.免疫 2.固有性免疫 3.适应性免疫 二、选择题 A型题 1.免疫是指 A.机体抗感染的过程 B.机体识别和排除抗原性异物的过程 C.机体对病原微生物的防御过程 D.机体清除自身衰老死亡细胞的过程 E.机体清除自身突变细胞的能力 2.免疫监视功能低下时易发生: A.自身免疫病 B.超敏反应 C.肿瘤 D.免疫缺陷病 E.移植排斥反应 3.免疫对机体 A.有利 B.有害 C.有利又有害 D.无利也无害 E.正常情况下有利，某些条件下有害 4.免疫防御功能有缺陷可表现为 A.免疫缺陷病 B.自身免疫病 C.超敏反应 D.免疫耐受性 E.恶性肿瘤 5.免疫功能过于强烈时可表现为 A.自身免疫病 B.超敏反应 C.恶性肿瘤 D.免疫缺陷病， E.免疫耐受性 6.免疫系统不包括 A.免疫器官 B.免疫组织 C.免疫分子 D.免疫细胞 7.人患传染病后产生的免疫属于 A.人工被动免疫 B.自然自动免疫 C.人工自动免疫 D.非持异性免疫 E.自然被动免疫 8.给人注射胎盘球蛋白属于 A.人工被动免疫 B.人工自动免疫 C.自然自动免疫 D.非持异性免疫 E.自然被动免疫 9.以下哪种属于死疫苗 A.鸡霍乱杆菌疫苗 B.炭疽杆菌疫苗 C.破伤风杆菌抗毒素 D.狂犬病病毒 E.白喉杆菌抗毒素 10.可清除突变细胞，防止肿瘤发生的免疫功能是 A.免疫防御功能 B.免疫监视功能 C.免疫耐受功能 D.免疫调节功能 E.以上均不是 X型题 11.适应性免疫 A.有特异性，无记忆性 B.无特异性，有记忆性 C.后天接触抗原获得 D.先天遗传获得 E.有特异性和记忆性 12.由T、B淋巴细胞介导免疫称为 A.固有性免疫 B.特异性免疫 C.获得性免疫 D.非特异性免疫 E.适应性免疫 13．以下属于人工被动免疫的方法是 A.用白喉杆菌抗毒素治疗白喉 B.用炭疽杆菌疫苗预防和治疗炭疽病 C.接种牛痘预防天花 D.用破伤风杆菌抗毒素治疗破伤风 E.用破伤风杆菌类毒素免疫动物 14.免疫功能的正常表现有 A.清除病变细胞 B.抗病毒 C.自身稳定

免疫学发展简史

免疫学发展简史 分三个时期：①经验免疫学时期（公元前400年～18世纪末）；②免疫学科建立时期（19世纪～1975年）；③现代免疫学时期（1975年至今）。 一、经验免疫学时期（公元前400年～18世纪末） （一）天花的危害 天花是一种古老的、世界流行的烈性传染病，死亡率可高达25％～40％，我国民间早有“生了孩子算一半，得了天花才算全”的说法。患天花痊愈后留下永久的疤痕，但可获得终身免疫。 16世纪由于西班牙殖民者侵略，将天花传播到美洲，墨西哥土著人从16世纪初（1518年）的2000～3000万人到16世纪末减少到100万人，阿茨特克帝国消亡。16世纪中期之后向南进发，在美洲中部毁灭了玛雅和印加文明，随后又毁灭了秘鲁。 （二）人痘苗接种 1．人痘苗接种实践： 中医称天花为?痘疮?，据史书记载人痘苗接种预防天花的方法是在公元前约400年由我们中华民族的祖先建立的。Zinsser微生物学（1988）：发明于中国2000多年之前。 明庆隆年间（1567～1572）；16～17世纪人痘苗接种预防天花已在全国普遍展开。清康熙27年（1688）俄国曾派医生到北京学习种痘技术。并经丝绸之路东传至朝鲜、日本和东南亚国家，西传至欧亚、北非及北美各国。 1700年传入英国/Momtagu夫人在英国积极推广人痘苗接种中起了重要的作用。 1721～1722年天花在英国爆发流行期间，英国皇家学会在国王的特许下，主持进行了用犯人和孤儿做人痘苗接种的试验，均获得了成功，试验者无一人死于天花。在此基础上，1722年给英国威尔士王子的两个女儿（一个9岁，一个11岁）也进行了人痘苗接种，也都获得成功。 2．人痘苗接种意义：有三个方面： ①能有效预防天花。 ②在接种方法、痘苗的制备和保存建立了一整套完整的科学方法，为以后疫苗的发展提供了丰富的经验和借鉴。 清代吴谦所著的《医宗金鉴〃幼科种痘心法要旨》（1742年）中介绍了四种接种法：痘衣法－痘浆法－旱苗法－水苗法。并指出这些方法的优劣：?水苗为上，旱苗次之，痘衣多不应验，痘浆太涉残忍。? 对痘苗保存指出：?若遇热则气泄，日久则气薄，触污秽则气不清，藏不洁则气不正，此蓄苗之法。??须贮新磁瓶内，上以物密覆之，臵之洁净之所，清凉之处。? 痘苗有?时苗?和?熟苗?之分，开始采用的痘痂叫时苗，经人体接种传代

人工免疫算法介绍

Immune(免疫)是从拉丁文Immunise衍生而来的。很早以前，人们就注意到传染病患者痊愈后，对该病有不同程度的免疫力。因此，在相当长时期内，免疫在微生物学和病毒学上是指免除瘟疫；换言之，是指对传染因子的再次感染有抵抗力，这是机体在初次感染后对该传染因子产生了免疫应答的结果。在医学上，免疫是指机体接触抗原性异物的一种生理反应。免疫系统有能力产生很多种抗体，免疫系统的控制机制可完成这一调节功能，即只产生所需数量的抗体。根据网络理论，如果任一细胞系中的细胞由于抗原的刺激而被激活并开始繁殖，其它能识别这种基因类型的细胞系也被激活并开始繁殖。这样，如果这一过程连续地进行，就构成了对自身的免疫，并且通过所有淋巴细胞的作用实现了调节机制。 基本免疫算法 基本免疫算法基于生物免疫系统基本机制，模仿了人体的免疫系统。基本免疫算法从体细胞理论和网络理论得到启发，实现了类似于生物免疫系统的抗原识别、细胞分化、记忆和自我调节的功能。如果将免疫算法与求解优化问题的一般搜索方法相比较，那么抗原、抗体、抗原和抗体之间的亲和性分别对应于优化问题的目标函数、优化解、解与目标函数的匹配程度。 通俗地说，抗原就是入侵人体的病原体，而人体内的免疫系统会相应地产生免疫应答，产生抗体。而其中B细胞和T细胞的重要作用： B 细胞的主要功能是产生抗体，且每个B细胞只产生一种抗体．免疫系统主要依靠抗体来对入侵抗原进行攻击以保护有机体．T细胞的主要功能是调节其它细胞的活动或直接对抗原实施攻击．成熟的B细胞产生于骨髓中，成熟的T细胞产生于胸腺之中。B细胞和T 细胞成熟之后进行克隆增殖、分化并表达功能．两种淋巴细胞共同作用并相互影响和控制对方功能，形成了机体内部高度规律的反馈型免疫网络． 对于不同的系统，你所要关注的量不同的话，人工免疫的应用也就有不同的意义． 比如说，我要应用到通过估计饭堂里吃饭的人数，来寻优哪个时间点是最好的吃饭点（人数较少，饭又比较多等条件），这是你可以先定义一个目标函数minf (x)+约束条件来作为抗原，而争对抗原的变量计算，可以产生很多抗体（就是许多种可以选择的情况），再通过判断抗原和抗体的亲和力（亲和力高表示这个抗体是比较好的），和抗体之间的排斥力（相似度，相似度高的两个可以排除一个，使抗体多样化），再同通过交叉变异等操作来更新抗体，一直循环到满足一定条件就可以退出循环。 免疫的机理是具有特定性的，最可以说明问题的就是种牛痘只能防止天花，他不可能产生免疫防止肝炎。并且多目标优化多是互相矛盾的，没有又想让马儿跑还想让马儿不吃草的好事情。解决优化最简单的是图论中著名的柯尼斯堡七桥问题和欧拉示性一笔画方法。再就是优选法的0.618黄金分割和QC的质量控制方法。免疫算法是基于生物免疫学抗体克隆的选择学说，而提出的一种新人工免疫系统算法-免疫克隆选择算法ICSA（Immune Clonal Selection Algorithm），ICSA算法具有自组选择学习、全息容错记忆、辩证克隆仿真和协同免疫优化的启发式人工智能。由于该方法收敛速度快，求解精度高，稳定性能好，并有效克服了早熟和骗的问题，成为新兴的实用智能算法。