[发明专利]基于人工免疫抗原-抗体结合能的模式识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于人工免疫系统中抗原表位与抗体对位结合机理启发下的模式识别方法，属识别领域范畴。

背景技术

模式识别作为信息科学和人工智能的重要组成部分，根据对已知模式的学习，来对待识别模式样本进行归类。

人工免疫作为人工智能的一个重要分支，借鉴生物体免疫系统模型、功能和原理解决了很多复杂问题，近年来受到越来越多的重视。免疫系统具有天生的、并行的、非线性识别能力，在正常的免疫应答条件下能够有效区分自体和异体，由生物免疫系统启发而来的人工免疫系统同样具有较强的模式识别能力。应用在模式识别领域的智能算法相对比较复杂，且准确率有待提高。目前，抗体识别抗原过程中的更细微部分引起人们注意。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种基于人工免疫抗原-抗体结合能的模式识别方法，其算法简便，提高模式识别的准确率。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明是根据抗原表位与抗体对位结合过程，实际是抗原表位与抗体对位相对对应位置的化学键的结合过程，抗体对位对抗原表位识别的好坏取决于局部结合能的大小，满足局部结合能的局部结合位越多，识别效果越好。本发明是在整体识别以后，即计算抗原表位与抗体对位的亲和度基础上，根据相对应位置满足局部结合能的局部结合位的数量，对抗原表位进行二次模式识别。本发明算法简便，可以实现提高模式识别准确率的目的。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

针对模式识别领域，给出几个基本定义：

抗原表位：测试样本；

抗体对位：训练样本；

亲和度：抗原表位与抗体对位之间的欧氏距离；

局部结合位：抗原表位与抗体对位相对应的化学键；

局部结合能：相对应的局部结合位的结合能；

匹配参数：评价局部结合能是否达到抗体表位与抗体对位中的局部结合位结合的标准。

一种基于人工免疫抗原表位与抗体对位结合能的模式识别方法，具体步骤是首先完成整体识别，通过计算欧氏距离来确定抗原表位与抗体对位之间的亲和度，根据亲和度大小，完成对抗原表位的初次模式识别；根据多种国际标准数据试验分析，完成匹配参数最佳取值范围的确定；根据抗原表位与抗体对位之间满足局部结合能的局部结合位个数，实现局部识别，即完成对抗原表位的二次模式识别。通过整体识别以后的二次模式识别，可以有效的改进初次识别的准确率。

把给定的数据样本中的一部分作为抗体对位，剩余用于测试算法性能的部分作为抗原表位，均用n维实数向量表示。第i类抗体对位集合                                                可表示为：

其中，表示共有m个抗体对位，其中每一个抗体对位都包含n个局部结合位：

其中，局部结合位代表第i类中第k个抗体对位的第l个局部结合位，为n维实数集合。

第j个抗原表位可以表示为：

其中，为抗原表位的n个局部结合位。

在对抗原表位（即测试样本）进行识别的过程中，首先利用欧式距离计算抗原表位与每一类中每一个抗体对位的亲和度，计算公式如下：

                                                   （1）

其中，表示抗原表位与第i类中第k个抗体对位的亲和度。抗体对位包含q类m个样本，抗原表位共有p个样本。要得到待识别抗原表位与每一类抗体的平均亲和度，计算公式如下：

                                                        （2）

根据计算出的平均亲和度，将抗原表位划分到平均亲和度最高的那一类。针对错误分类的抗原表位，进行二次模式识别，即计算抗原表位的每一个局部结合位与相应抗体对位中的每一个局部结合位的局部结合能，如果满足，这里s是匹配参数，则记录下满足条件的抗体对位和满足局部结合能的局部结合位的个数，放入矩阵C中，C=[抗体对位，满足匹配参数的局部结合位个数]，抗体对位中满足局部结合位的个数越多，证明该抗体对位可以越好的识别抗原表位。算法整体流程如图1所示。