人体免疫机制对重要基础设施系统级电磁防护的借鉴

发布时间：2021-07-21 00:53

　　开展重要基础设施系统级电磁防护设计是应对高功率电磁环境威胁的必要措施,电磁防护仿生思想为电磁防护问题提供了新的方法。为此,提出了借鉴人体免疫机制开展系统级电磁防护的思路。首先介绍了人体免疫系统所具有的层次性、免疫识别、免疫记忆、自适应性等功能特点,而后阐述了基于该机制的工程系统级电磁防护体系。该体系具有防护高功率电磁信号的3道防线,可对入侵的高功率电磁信号进行识别、预警和记忆。针对不同类型电磁信号,该体系可进行系统毁伤效应预估,配合后端的弹性防护机制,可为基础设施系统级电磁防护提供一种有效途径。 

【文章来源】：高电压技术. 2019,45(08)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

人体免疫系统的层次性结构Fig.1Hierarchicalstructureofhumanimmunesystem

牟≡?褰?嵩诟貌惚磺宄??逡褐械纳本?镏?(如溶菌酶)和吞噬细胞被称为人体免疫系统的第2道防线。免疫器官及其免疫细胞被称作人体的第3道防线。1.2免疫识别免疫系统要将自身健全的构成成分以外的东西从体内排除出去，首先要辨别自我和非我，这个过程称为免疫识别，其中淋巴细胞对抗原(外来细胞)的特异识别起到了最主要的作用。每个淋巴细胞特异地与有限数目的特定结构的抗原结合，由于每个淋巴细胞的表面含有多个受体，当这些受体与抗原表面的抗原决定基有互补的结构时，这个抗原就被识别，如图2所示。图1人体免疫系统的层次性结构Fig.1Hierarchicalstructureofhumanimmunesystem图2免疫识别过程Fig.2Immunerecognitionprocess1.3免疫应答和免疫记忆适应性免疫系统具有学习和记忆能力，免疫应答可分为初次应答和二次应答。初次应答是指免疫系统首次遭遇未知病原体，并执行其免疫功能的过程；二次应答是在初次应答后，免疫系统通过记忆细胞加速对已出现过病原体的识别、响应过程，二次应答表明免疫系统具有记忆功能。发生二次应答不仅仅是由于再次遇到相同病原体，免疫系统遇到与已知病原体特征类似的新病原体，也会发生二次应答。1.4自适应性免疫系统具有维持免疫平衡的机制。通过对抗体的抑制和促进作用，能自我调节产生适当数量的必要抗体，即免疫调节具有一定的弹性。当B细胞激活后，它通过细胞分裂不断地克隆自身，克隆的速率比正常细胞发育速率高9个数量级，这个过程称作体细胞高突变。突变产生的子B细胞含有与父代B细胞不同的受体，因而具有不同的病原体亲和力。2人体免疫系统与系统级电磁防护体系的相似性2.1基本功能和体系结构相似人体作为一个组织严?

绱拍芰壳秩胪揪栋?ㄖ苯哟┩竿獠坎牧希?谔煜摺?电缆上耦合产生浪涌冲击等。侵入途径的多样性决定了电磁防护体系也必须具有多道防线的层次性防御结构。2.2反应过程相似此处主要针对人体免疫中的特异性免疫过程，包括感应阶段、反应阶段、效应阶段3个阶段[13]。感应阶段对应免疫识别过程；反应阶段是在人体识别抗原后，B细胞迅速增殖分化，产生效应B细胞和记忆B细胞的过程；效应阶段是抗体发生免疫效应的过程。对于系统级电磁防护的作用过程而言，也可分为识别、反应、效应等几个阶段。如图3所示，其中高功率电磁信号识别阶段对应于特异性免疫过程中的感应阶段，主要包括高功率电磁环境监测系统的作用过程和入侵波形分析等内容；系统反应、防护方案选择对应于特异性免疫过程中的反应阶段，主要是防护方案选择等内容；防护作用阶段对应于特异性免疫过程中的效应阶段，主要是防护应答过程。3借鉴人体免疫机制的工程系统级高功率电磁防护体系以重要人防工程设施为例[14]，传统电磁防护思想多针对某种设备或某类电磁威胁，在内部电子信息设备种类较多、分布较广且高功率电磁信号侵入途径多样的情况下，容易造成“欠防护”或“过加固”。可借鉴人体免疫系统建立起系统级电磁防护思维，并通过对免疫机制进行结构仿生和功能仿生，重点从防护体系结构、识别、预警和记忆以及自适应调节机制等几个方面进行借鉴和创新设计，同时运用基于系统辨识的工程电磁毁伤效应评估方法，可建立起系统级的高功率电磁防护体系。3.1防护体系结构针对不同的侵入途径，借鉴人体免疫系统中的层次性结构防御思想，可建立具有3道防线的工程高功率电磁防护体系，如表1所示。人体免疫系统中，皮肤?


本文编号：3293962