Sistemas Imunológicos Artificiais: Revisão Bibliográfica



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Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação – FEEC

Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial – DAC

Disciplina: Computação Evolutiva

Professor: Fernando José Von Zuben

Sistemas Imunológicos Artificiais:

Revisão Bibliográfica

Ana Maria de Seixas Pereira

RA: 790045

Tatiane Jesus de Campos

RA: 007022
Campinas, 27 de Setembro de 2001
Indice


1. Introdução 4

2. Sistema Imunológico Biológico 5

2.1.Histórico da pesquisa em imunologia 5

2.2.Elementos do Sistema Imunológico 5

2.2.1.Sistema Imune Adaptativo 6

2.2.2.Reconhecimento de Padrões e Diversidade Populacional 6

2.2.3.Princípio da Seleção Clonal 6

2.2.4.Memória Imunológica e Aprendizagem 7

2.2.5.Maturação de Afinidade 7

2.2.6.Distinção Próprio / Não-próprio 7

2.2.7.Material bibliográfico relacionado a Sistema Imunológico Biológico 7

2.3.Rede Imunológica 19

2.3.1.Material bibliográfico relacionado a Teoria de Redes Imunológicas 19

3. Sistema Imunológico Artificial: 24

3.1.Introdução: 24

3.2.Propriedades: 24

3.3.Engenharia Imunológica: 25

3.3.1.Introdução: 25

3.4.Modelagem e Simulação: 28

3.5.Aplicações: 30

3.5.1.Robótica 30

3.5.2.Controle 32

3.5.3.Otimização 33

3.5.4.Rede Neural 36

3.5.5.Detecção de Anomalia 39

3.5.6.Segurança Computacional 40

3.5.7.Abordagens baseadas em Agentes 45

3.5.8.Aprendizagem de Máquina 46

3.5.9.Autômatos Celulares 47

3.5.10.Problemas Indutivos 48

3.5.10.1.Material bibliográfico relacionado a Problemas Indutivos 48

3.5.11.Reconhecimento de Padrões 48

3.5.11.1.Material bibliográfico relacionado a Reconhecimento de Padrões 48

3.5.12.Modelo Computacional 51

3.5.12.1.Material bibliográfico relacionado a Modelo Computacional 51

3.5.13.Scheduling 54

3.5.13.1.Material bibliográfico relacionado a Scheduling 54

3.5.14.Análise de Dados – Data Mining 55

3.5.14.1.Material bibliográfico relacionado a Análise de Dados – Data Mining 55

3.5.15.Sistemas Classificadores 56

3.5.15.1.Material bibliográfico relacionado a Sistemas Classificadores 56

3.5.16.Outras aplicações 57

4. Sistemas Imunológicos Artificiais e Outras Abordagens de Sistemas Inteligentes 58

4.1.Redes Neurais 58

4.1.1.Material bibliográfico relacionado a SIA e Redes Neurais 58

4.2.Computação Molecular 60

4.2.1.Material bibliográfico relacionado a SIA e Computação Molecular 61

4.3.Sistemas Nebulosos 61

4.3.1.Material bibliográfico relacionado a SIA e Sistemas Nebulosos 61

4.4.Sistemas Classificadores 62

4.4.1.Material bibliográfico relacionado a SIA e Sistemas Classificadores 62



1.Introdução

Sistemas Imunológicos Artificiais propõem um novo paradigma computacional, baseado em princípios de sistemas imunológicos naturais, e têm por objetivo a solução de problemas de engenharia, além do melhor entendimento destes sistemas. A área de pesquisa em sistemas imunológicos é conhecida como AIS (Artificial Immune Systems), ou SAI em português, é uma área em grande desenvolvimento e objeto de muitas pesquisas.

O sistema imunológico natural é um sistema complexo e fascinante, que se desenvolve para solucionar problemas específicos. Resolve os problemas de forma distribuída, não possui controle centralizado, utiliza aprendizagem e memória na solução dos problemas. O sistema imunológico deve identificar e distinguir os componentes que pertencem ao sistema (próprios) dos estranhos ou invasores (não-próprios), principalmente, deve identificar os elementos estranhos que possam causar problemas.

À medida que a complexidade dos sistemas computacionais aproxima-se da complexidade dos sistemas biológicos, é natural que os sistemas biológicos sejam utilizados como inspiração para o desenvolvimento dos sistemas computacionais.

Algumas das principais características dos sistemas imunológicos, que interessam ao desenvolvimento de sistemas computacionais são:


  • reconhecimentode padrões;

  • aprendizado;

  • aquisição de memória;

  • geração de diversidade;

  • tolerância a ruídos;

  • generalização;

  • detecção distribuída;

  • otimização.

2.Sistema Imunológico Biológico


A Tese de Doutorado de Leandro Nunes de Castro, do DCA/FEE/UNICAMP (http://www.dca.fee.unicamp.br/~vonzuben/research/lnunes_dout/index.html), foi usada como base para esta introdução ao sistema imunológico biológico.

Todos os organismos vivos apresentam algum tipo de resistênia a invasores. A imunologia aborda, quase exclusivamente, as reações de defesa dos vertebrados e, em particular, dos mamíferos. O sistema imunológico é fundamental para a sobrevivência do animal e, por isso, precisa atuar de forma eficiente.

“Imunologia: estudo dos mecanismos pelos quais o organismo é capaz de reconhecer e eliminar as substâncias heterólogas estranhas à sua composição” – Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa.

“A imunologia é o ramo da biologia responsável pelo estudo das reações de defesa que conferem resistência a doenças” – [Klein, 1990].

“ O sistema que defende o animal contra o ataque constante de microorganismos é chamado de sistema imunológico” – [Tizard, 1995].

Os sistemas imunológicos naturais são exemplos de sistemas evolutivos, onde os mecanismos de aprendizagem possuem memória endereçável e habilidade de “esquecer” informações não relevantes. Também são exemplos de redes adaptativas, onde o controle é descentralizado e os problemas são processados de forma eficiente e efetiva.




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