基于細胞因子的生物網(wǎng)絡協(xié)同進化理論與應用研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡應用需求日益朝著高性能、大規(guī)模、多樣性的方向發(fā)展，對Internet網(wǎng)絡提出了更高的分布式要求。對網(wǎng)絡系統(tǒng)逐漸提出自擴充性、可移動性、可生存性、簡單易操作性的要求。并且，隨著用戶和網(wǎng)絡環(huán)境變化的自適應性等特點，有必要進一步優(yōu)化Internet網(wǎng)絡體系結構，并設計其應用。生物系統(tǒng)是分布式自治系統(tǒng)，能提供給科學和工程領域各種富有成效的技術和方法。在生物界中，像人體系、蜂群和人類社會這樣的大規(guī)模系統(tǒng)，已形成許多重要的原理和機理，正好可

2、以滿足以上對Internet的未來需求。
　　 本課題將生物細胞因子網(wǎng)絡的一些相關原理和機理，應用到Internet網(wǎng)絡中，提出新穎的生物網(wǎng)絡計算模型和相關智能算法語應用。
　　 首先，本文對人工神經(jīng)網(wǎng)絡、人工免疫系統(tǒng)和人工內分泌系統(tǒng)等生物智能理論及各種智能技術發(fā)展進行了綜述，指出了目前發(fā)展存在的問題以及將來的發(fā)展方向。并介紹了細胞因子網(wǎng)絡的生理基礎及其調控機理和網(wǎng)絡模型，為本文智能網(wǎng)絡模型及算法的研究設計奠定了生物理論

3、基礎。介紹了智能移動Agent的特性及應用領域，為生物網(wǎng)絡模型的設計提供技術支撐。
　　 其次，從細胞因子網(wǎng)絡的理論和研究結果中抽象出一種新穎的生物網(wǎng)絡集成計算框架，設計了一種細胞因子網(wǎng)絡結構及其中間件，該中間件包括網(wǎng)絡平臺和生物實體。生物網(wǎng)絡平臺由通用基礎組件、網(wǎng)絡服務模塊和關聯(lián)模塊三部分組成，生物實體是網(wǎng)絡應用中的最小組件。并設計了生物結構的通信機制。
　　 接著，對初步激活輔助性T細胞前體提出了一個“兩步雙信號”模

4、型，用來了解外周的自我-非我區(qū)分的機制?；谶@個“兩步雙信號”模型，我們提出了一種新穎的人工免疫算法用來產(chǎn)生不同的“兩步雙信號”生物實體，而且設計了基于一個“兩步雙信號”生物實體的分布式入侵檢測系統(tǒng)用來保護生物網(wǎng)絡結構的安全，對它的運行機制進行了討論。
　　 借鑒造血細胞因子模型的協(xié)同調整模型，擴展生物實體的設計，提出了一種Web服務的協(xié)同調度。造血細胞因子模型研究了細胞因子之間的促進與抑制機制，以及對于造血祖細胞的控制調節(jié)作用

5、。在細胞因子網(wǎng)絡基礎上，對Web合成服務請求與調度的建模，融入基于造血細胞因子調節(jié)模型，設計了一種資源的實時計算方法。并結合兩種服務選擇策略，在擴展的生物網(wǎng)絡平臺上研究系統(tǒng)的響應能力和服務質量。仿真實驗表明基于造血細胞因子網(wǎng)絡的Web服務實時調度方法是有效的，具有很好的性能。
　　 借鑒生物神經(jīng)內分泌免疫系統(tǒng)的協(xié)同進化機制，基于細胞因子網(wǎng)絡平臺提出了Web服務的合成方法。在細胞因子網(wǎng)絡調控下的生物實體代理Web服務，構成為一個帶

6、有條件的米蘭機單元，Web服務的合成可以轉換為米蘭機進化過程。生物實體通過消息匹配和條件約束形成細胞因子網(wǎng)絡，Web服務的合成通過生物實體細胞因子網(wǎng)絡支持。在服務協(xié)同進化過程中可以動態(tài)調整其合成的服務，完成服務的動態(tài)自組織合成和管理等工作。仿真結果表明該方法在環(huán)境動態(tài)變化時具有適應性。
　　 然后，借鑒生物細胞因子網(wǎng)絡的協(xié)同進化機制，為生物實體設計協(xié)同感知的屬性與計算能力，提出了Web服務合成中的方法。在細胞因子網(wǎng)絡調控下的生物