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Android平台上的免疫系统模拟

发布时间:2018-08-16 17:07
【摘要】:当前,免疫系统是生命科学研究领域的难点,也是热点。免疫系统是我们生命个体的保护系统,如果人体没有它的存在,我们将饱受外来异物的困扰,甚至付出生命的代价。论文根据对免疫系统的需求分析,对其进行设计,系统主要包括以下参与者:抗原Ag(antigen)、T细胞(T Cell)和抗原呈递细胞(APC)。它们是免疫系统中细胞免疫过程的重要工作细胞。仿照这些细胞的运作方式和过程,以元胞自动机和软件工程方法构建模型。通过免疫系统模型可观察不同免疫元素之间的相互作用,期望发现对生命科学有用的规律。UUML不仅从不同角度来考虑系统,而且还从不同侧面对系统进行了详细的描述。它定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、序列图、协作图、构件图、部署图等。本文从中选取了用例图、状态图和类图来描述免疫系统。从系统的各个角度描述,最后将各个角度描述的系统模型进行分析,并将其融合在一起,组成系统的UML模型。UML之所以能受到软件研发领域相关人员的喜爱,是因为它具有图形化描述的特性,与此同时,利用UML做到对项目需求进行完全规范性与标准性的分析与设计,还有一定困难,UML的发展也受制于此。论文结合UML和形式化B方法的优势,将免疫系统中的用例图、状态图和类图进行从UML到B方法的转换,用B语言表达建模。总的来说,用B方法结合UML图形描述,不但能够确保项目需求分析与设计的准确性,而且在一定程度上可以避免了 UML本身存在的二义性、不完整性以及不一致性等缺点。通过ProB的自动模型检测后,我们可以得到准确的规约,还能发现一些目前的工具无法发现或者无法轻易发现的漏洞。目前,硬件不能决定智能设备的未来。安卓具有开放性、跨平台、并行运行模式、非垄断性和趣味性等优势。利用安卓进行仿真工作十分简单,且设置的仿真参数可以视具体情况更改,得到的不同仿真结果对比分析起来更加准确。首先定义细胞基类,用来管理各种不同细胞的共同属性和共同方法。属性即为所有细胞的共性的集合;方法即为所有细胞共同具备的一系列方法,比如自我生长,自我修复,碰撞检测,碰撞处理等方法。然后在细胞基类的基础上,派生出不同的细胞(目前是三种细胞,后续可以扩充完善),如T细胞,Ag细胞,APC细胞。并丰富其各自的特有属性和方法,或者重写父类的方法。定义Draw类,该类主要负责管理细胞,以及将细胞显示在屏幕上。管理细胞包括添加细胞、删除细胞、更新细胞状态、细胞碰撞检测(主要用于细胞相互之间的作用)。程序开始界面中可以通过输入框设置各个细胞的参数和全局设置,进入到第二个模拟activity中,可以通过菜单键来显示包括细胞数量曲线图,来反映细胞的数量特性。在论文文中,我们通过系统的学习,对免疫系统的整体流程进行了解,然后运用形式化B方法对其进行建模分析,而后进行详细分析;使用免疫算法进行程序优化,最后运用Android平台进行模拟仿真。模拟运行后得到细胞碰撞图和相应的数据,最后在特定的平台条件下对图及数据进行详细对比分析,可以发现本文模拟结果与免疫系统的应答机制结果是一致的,并且所仿真出来的感冒病毒数据曲线同样符合免疫系统之作用规律。
[Abstract]:At present, immune system is a difficult and hot spot in the field of life science research. Immune system is the protection system of our life. If the human body does not exist, we will suffer from foreign bodies, even pay the cost of life. The following participants: antigen Ag (antigen), T cell (T cell) and antigen presenting cell (APC). They are important working cells in the cellular immune process of the immune system. UUML defines use case diagrams, class diagrams, object diagrams, state diagrams, activity diagrams, sequence diagrams, collaboration diagrams, component diagrams, deployment diagrams, etc. Immune system is described by graph. At last, the system model described by each angle is analyzed and fused to form the UML model of the system. UML is loved by the people concerned in the field of software development because it has the characteristics of graphical description. At the same time, it makes use of UML to do the right thing. It is difficult to analyze and design the requirement of the project completely normalized and standardized, and the development of UML is also restricted by this. Combining the advantages of UML and formalized B method, this paper transforms the use case diagram, state diagram and class diagram of immune system from UML to B method, and expresses the modeling with B language. It not only ensures the accuracy of project requirement analysis and design, but also avoids the disadvantage of ambiguity, incompleteness and inconsistency in UML to a certain extent. After the automatic model checking of ProB, we can get the accurate specification, and find that some current tools can not be found or can not be lightened. At present, hardware can not decide the future of intelligent devices. Android has the advantages of openness, cross-platform, parallel operation mode, non-monopoly and interesting. It is very simple to use Android to simulate, and the simulation parameters can be changed according to the specific situation. The different simulation results are more comparatively analyzed. Precision. First, we define cell-based classes to manage the common attributes and common methods of different cells. Attributes are a collection of common attributes of all cells; methods are a series of methods common to all cells, such as self-growth, self-repair, collision detection, collision processing, etc. Then, we derive from the cell-based classes. Define the Draw class, which is responsible for managing cells and displaying cells on the screen. Management cells include adding cells, deleting cells, and updating. Cell state, cell collision detection (mainly for the interaction between cells). Program start interface can set the parameters of each cell and global settings through the input box, enter the second simulation activity, through the menu key to display including cell number curve, to reflect the number of cells characteristics. Through the study of the system, we understand the whole process of the immune system, then use the formal B method to model and analyze it, and then do a detailed analysis; use the immune algorithm to optimize the program, and finally use the Android platform to simulate. After the simulation run, we get the cell collision diagram and the corresponding data, and finally in the special case. By comparing and analyzing the graph and data in detail under the given platform conditions, it is found that the simulation results are consistent with the response mechanism of the immune system, and the simulated cold virus data curve also conforms to the immune system's action law.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q81;TP316

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本文编号:2186631

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