基于DCA的人工免疫網絡及其在地下工程風險辨識中的應用.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，城市化進程的推進，世界各國都開始將目光投向了城市地下空間的開發(fā)和利用，以此作為解決越來越多城市問題的重要手段。然而地下工程施工工藝復雜，技術要求高，環(huán)境變化不確定，特別是在繁華地區(qū)的施工，一旦出現風險后果嚴重，因此對地下工程的風險識別顯得尤為重要。但是，傳統的風險辨識方法不能滿足實際工程在動態(tài)環(huán)境下的應用，而人工智能領域中新興的人工免疫網絡的研究使我們發(fā)現，免疫網絡檢測和抵御抗原的機制與工程風險辨識之間有著驚人的相似

2、性。本文受此啟發(fā)，構建了類似生物免疫系統中“先天免疫系統”與“獲得性免疫系統”協同作用的風險辨識模型。初步實驗證明，該模型在實際的工程數據輸入下是可行有效的，表現了良好的風險識別能力。本文的主要工作與創(chuàng)新點如下： (1)基于樹突狀細胞算法(DCA)中的概念和理論，針對實際工程的應用環(huán)境提出了一種改進的DCA算法-IDCA。相對于原算法，IDCA有著更快的環(huán)境檢測能力和更高的識別精度，這是因為IDCA算法有著更高的“抗原提呈”能力

3、，并在模型中構成了“先天免疫系統”。 (2)把IDCA的抗原提呈與人工免疫網絡結合，提出了基于IDCA的人工免疫網絡——IDCAIN。在傳統人工免疫網絡理論和算法框架的基礎上，IDCAIN融合了人工識別球(ARB)、克隆時間、部分平均距離、子網壓縮等概念和方法對人工免疫網絡做了改進。改進后的人工免疫網絡部分構成了模型中的“獲得性免疫系統”，而IDCA的抗原提呈結果(以mcav表達)通過激勵函數用以指導IDCAIN最終對抗原的評價

4、。實驗證明IDCAIN比IDCA有著更強的適應能力，同時也具有IDCA算法良好的識別精度。 (3)以IDCAIN為核心，提出了一種用于地下工程風險辨識的模型。模型體現了生物免疫系統中“先天免疫系統”與“獲得性免疫系統”的協同作用，并在盾構隧道施工風險監(jiān)控系統中得到應用。論文以上海長江越江隧道推進段施工中土壓力實時監(jiān)測數據與盾構推進數據進行了仿真實驗，發(fā)現模型對風險有著良好的識別精度，而且給出了一些令人感興趣的結果，為工程技術人員