[发明专利]一种细胞迁移搜索方法

权利要求书

1.一种细胞迁移搜索方法，其特征在于，把免疫细胞搜索病原体的随机游走运动模式与免疫细胞失效和激活行为相结合，利用细胞耦合的运动速率和方向来提高搜索广度和搜索速度，采用贪婪策略更新细胞位置，并利用免疫细胞的失效和激活行为避免陷入局部最优解中；

所述的免疫细胞搜索病原体的随机游走运动模式是指：运动速率和运动方向相关联，当运动速率大时，细胞能够在一段长时间内保持当前运动方向不发生改变，而当运动速率小时，细胞频繁改变运动方向；设定免疫细胞的运动速率v遵循指数分布：p(v)＝γe^-γv，γ为模型参数；当细胞在[0，2π)上随机选择一个运动方向θ后，细胞保持运动方向θ和运动速率v不变进行直线运动，经过时间τ后重新选择运动速率和方向，τ又称为持续时间，满足τ＝e^λv，λ为模型参数，其中，运动方向θ的概率分布函数为

所述的细胞迁移搜索方法设定如下三个条件：

(1)若激活的免疫细胞在新位置能感受到更强的病原体信号，则细胞发生迁移；

(2)在激活的免疫细胞中，一部分仅感受到微弱病原体信号的细胞发生失效，不再进行迁移；

(3)每当一个免疫细胞失效时，一个新免疫细胞将被激活，被激活的新细胞处于那些感受到强烈病原体信号的细胞附近；

所述细胞迁移搜索方法的具体步骤如下：

步骤1：用f(x)来表示目标函数即病原体信号强度，其中x＝(x₁，x₂，...，x_d)^T，d为搜索空间的维度；

初始化基本参数：激活免疫细胞数目n，失效细胞比例p_d，细胞迁移参数λ和γ，步长因子α，搜索精度ε或最大迭代次数T；以随机的方式激活n个细胞，这些细胞的初始位置为其中是一个d维向量，表示为为常数；

求解初始目标函数值即初始位置处激活细胞感受到病原体信号强度；

步骤2：根据式(1)-(4)计算每个激活免疫细胞迁移后的新位置，

n_t＝[r₁，r₂，...，r_d]，r₁...r_d～Uniform[0，2π)， (4)

其中，为t次迭代时细胞的位置，v_t为t次迭代时细胞的运动速率，r_d为一个均匀分布在0至2π上的随机数；

求解在新位置处目标函数值

当在新位置处细胞感受到较强病原体信号时，即细胞迁移到新位置，而当时，细胞不发生迁移，

步骤3：产生一个在[0，1]上均匀分布的随机数r，当r＞p_d时，激活一个新的免疫细胞，该细胞位于现有激活细胞附近，其位置基于偏好随机游走由式(5)进行计算：

其中，为激活的新的免疫细胞的位置，和为两个随机选择的激活细胞在t代的位置；

求解新激活的免疫细胞的目标函数值

当新激活的免疫细胞比原细胞感受到较强病原体信号时，即原细胞失效，被新激活细胞取代，而当时，原细胞仍保持激活状态，激活细胞位置仍为

步骤4：排列找出感受到最强病原体信号的细胞，其位置为最大目标函数值为

更新t＝t+1；

步骤5：当t≤T或者时，返回步骤2，算法迭代；而当t＞T或者算法结束，得到全局最优解和最大目标函数值