Mineração De Dados

Universidade Federal Fluminense

Ciência da Computação

Disciplina: Mineração de Dados

Sistemas Imunológicos Artificiais

Janeiro/2014

Sumário:

1. Introdução

2. Sistemas Imunológicos Naturais

3. Sistemas Imunológicos Artificiais

3.1. Categorias dos Sistemas Imunológicos

3.1.1. Redes Imunológicas

3.1.2. Seleção Clonal

3.1.3. Seleção Negativa

4. Aplicações – Jogos

4.1. 4.1 Funcionamento do jogo

5. Referências

1. Introdução

O sistema imunológico humano vem sendo, há algum tempo, pesquisado por cientistas da computação, onde existe uma relação de outras áreas, como a biologia, com a área de computação, afim de obter resultados similares, ou seja, tenta-se reproduzir de maneira artificial as características da área estudada para que se possam obter soluções computacionais melhores. O sistema imunológico natural evoluiu para resolver um único problema, o de fornecer proteção ao organismo contra uma infinidade de agentes patogênicos, essa evolução apresenta um certo interesse, podendo ser muito útil para solucionar vários problemas na área de computação.

Um agente Patogênico pode ser um microrganismo como bactérias, vírus, fungos, protozoários, helmintos e alguns tipos de vermes. Os agentes patogênicos são capazes de produzir doenças infecciosas aos seus hospedeiros, sempre que estejam em circunstâncias favoráveis, inclusive do meio ambiente. O agente patogênico pode se multiplicar no organismo do seu hospedeiro podendo causar infecção e outras complicações. Pode ser chamado de agente infeccioso ou etiológico animado.

Com o estudo sobre sistemas imunológicos humano, espera-se fornecer novas soluções para problemas na ciência da computação ou indicar um modo de tratá-los, como por exemplo solucionar problemas relacionados a segurança do computador.

Existem algumas propriedades dos sistemas imunológicos que são de grande importância, como alguns citados a seguir:

• Unicidade: o sistema imunológico de cada indivíduo é único.

• Detecção distribuída: os detectores usados pelo sistema imunológico são pequenos e eficientes, são altamente distribuídos, e não estão sujeitos a um controle centralizado.

• Detecção imperfeita: não é necessário que todo agente patogênico seja completamente detectado; o sistema imunológico é mais flexível, podendo haver um compromisso entre os recursos usados na proteção e a abrangência da cobertura.

• Detecção de anomalias: o sistema imunológico pode detectar e reagir a agentes patogênicos com os quais não se encontrou antes.

• Aprendizado e memória: o sistema imunológico pode aprender as estruturas dos agentes patogênicos e lembrar destas estruturas, para que futuras respostas a estes agentes sejam bem mais rápidas.

Essas propriedades fazem com que o sistema imunológico seja escalável, robusto e flexível.

2. Sistema imunológico natural

O sistema imunológico utiliza a detecção distribuída para resolver o problema de distinguir entre o próprio, que são os elementos do organismo, e o não-próprio, que são os elementos estranhos ao organismo. Na verdade, o sucesso do sistema imunológico depende de sua habilidade de detectar elementos não-próprios nocivos (Hofmeyr, 1997).

Para detectar tais elementos não é fácil e envolve vários fatores a serem considerados:

• o número de padrões não-próprios é bem maior do que o número de padrões próprios;

• o ambiente é altamente distribuído;

• o organismo deve continuar funcionando;

• os recursos disponíveis são escassos.

O sistema imunológico desenvolveu uma arquitetura de várias camadas de defesas para contornar esses problemas, como pode ser visto na figura abaixo:

A pele funciona como uma primeira barreira contra infecções. Uma segunda barreira é fisiológica, onde condições de temperatura e pH são impróprias para a sobrevivência de organismos estranhos. Uma vez que os agentes patogênicos tenham entrado no corpo, eles são combatidos pelo sistema imunológico inato e pelo sistema imunológico adquirido.

O sistema inato consiste basicamente em células capazes de digerir certos tipos de materiais, limpando um organismo, por exemplo, de agentes patogênicos desativados. O sistema adquirido é mais complexo porque é responsável por uma imunidade que é adquirida de modo adaptativo durante a vida do organismo. É no sistema adquirido que se concentram os maiores estudos. A sua adaptabilidade é que pode fornecer soluções interessantes para problemas na ciência da computação.

3. Sistemas Imunológicos Artificiais

Com base nos conceitos de sistemas imunológicos naturais, surgiram propostas e arquiteturas para a modelagem e aplicação de princípios imunológicos no desenvolvimento de ferramentas computacionais, originando os sistemas imunológicos artificiais (SIA). Essa tecnologia vem sendo utilizada em diversas áreas, incluindo reconhecimento de padrões, detecção de faltas e anomalias, otimização, controle, robótica, escalonamento,

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