immunitysystem.java

利用系统仿真软件swarm及Java的swarm库对人体的免疫功能进行模拟

import swarm.objectbase.SwarmImpl;
import swarm.defobj.Zone;
import swarm.collections.ListImpl;
import swarm.activity.ScheduleImpl;
import swarm.Globals;

import swarm.Selector;
import swarm.activity.ActionGroupImpl;
import swarm.activity.Activity;
import swarm.objectbase.Swarm;

public class ImmunitySystem extends SwarmImpl 
{
	private int now = 0;
	private int endTime = 50;			//免疫反应进行50代
	private int cellNum = 50;			//免疫细胞个数
	private int genLen1 = 15;			//免疫细胞的基因长度

	private double reaction = 1;		//每代参加反应的免疫细胞的比例
	private double multiplication = 0.1;	//参加反应的增值的比例
	private int door = 1024;		//匹配程度高的一个阈值
	private double filtration = 0.05;	//每代免疫细胞的淘汰率
	private double aberrance = 0.5;	//优秀免疫细胞的变异比例

	private Antigen antigen1,antigen2,antigen3;		//定义一个抗原
	private MyListImpl cellList;		//包含免疫细胞群
//	private int[] geneIC = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};		//要从文件读入
	private int[] geneIA1 = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};		//要从标准输入读入
	private int[] geneIA2 = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
	private int[] geneIA3 = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};	

	private ScheduleImpl immuSchedule;
	
	public ImmunitySystem(Zone aZone)
	{
		super(aZone);
	}
/**
*	函数功能：随机建立免疫细胞网络，并载入抗原
*/
	public Object buildObjects()
	{
		super.buildObjects();
		
		Cell cell;			//免疫细胞

		cellList = new MyListImpl(Globals.env.globalZone);
		for (int i = 0; i < cellNum; ++i)
		{
			cellList.addLast(new Cell(Globals.env.globalZone,genLen1));
		}
		antigen1 = new Antigen(Globals.env.globalZone,geneIA1);
		antigen2 = new Antigen(Globals.env.globalZone,geneIA2);
		antigen3 = new Antigen(Globals.env.globalZone,geneIA3);
		return this;
	}
/**
*	函数功能：定义免疫反应全过程，分：
*		训练阶段：抗原初次入侵
*		测试阶段：抗原和类抗原再次入侵
*/
	public Object buildActions()
	{
		Selector sel;
		ActionGroupImpl immuActions;
	
		super.buildActions();
		immuActions = new ActionGroupImpl(getZone());
/**
*	训练阶段：抗原初次入侵，免疫系统与之斗争50代之后，
*		或在平均水平上匹配了抗原 ，则结束这一阶段
*/
		try 
		{
			sel = new Selector(this.getClass(),
				"train",false);
			immuActions.createActionTo$message(this,sel);
		} catch (Exception e) 
			{
				System.err.println("Exception train : "+
					e.getMessage());
				System.exit(1);
			} 
/**
*	测试阶段：将训练后的免疫网络，与再次入侵的抗原或类抗原
*		进行免疫反应，得出：
*			最大匹配度
*			最小匹配度
*			平均匹配度
*/

		try
		{
			sel = new Selector(this.getClass(),
				"test",false);
			immuActions.createActionTo$message(this,sel);
		} catch (Exception e)
			{
				System.err.println("Exception test : "+
					e.getMessage());
				System.exit(1);
			}
/**
*	初始化动作序列
*/		
		immuSchedule = new ScheduleImpl(getZone(),1);
		immuSchedule.at$createAction(0,immuActions);
		return this;
	}
/**
*	指定模型将要执行的动作，包含在immuSchedule中
*/
	public Activity activateIn(Swarm swarmContext)
	{
		super.activateIn(swarmContext);
		immuSchedule.activateIn(this);
		
		return getActivity();
	}
/**
*	函数功能：定义免疫系统免疫阶段（与抗原初次斗争）的动作：
*		免疫反应：	求出每种抗体的匹配度
*		排序：		按匹配度排序（从高匹配度——〉低匹配度）
*		淘汰：		
*/
	public void train() 
	{
		Antigen antigen;
		MyListImpl my;

		++now;
		if (now == 1 | now == 50)
			cellList.print();
		antigen = choose();				//随机选择一个免疫细胞进行免疫反应
		my = cellList.immunoreaction(antigen,reaction);		//将部分的免疫细胞与抗原进行反应
		my = my.sort();				//按匹配度排序——从高到低

		my.filtration(filtration);	//淘汰低匹配度的免疫细胞
		my = my.multiplacation(multiplication,aberrance,antigen);	//匹配度高的细胞增殖、变异

		cellList.conformity(my);				//将my中免疫细胞并入cellList中
//		System.out.println("i = "+i+"\tnum : "+cellList.getCount());
		
		System.out.println("num of cell : "+cellList.getCount());
	}
	public void test()
	{
	    	if (now == endTime) Globals.env.getCurrentSwarmActivity().terminate();		
	}
/**
*	函数功能：随机选择抗原参加免疫反应
*/
	private Antigen choose()
	{
		double rate = Math.random();
		if (rate < 0.33)
			return antigen1;
		else if (rate < 0.66)
			return antigen2;
		else 
			return antigen3;		
	}
/**
*	函数功能：返回免疫细胞群
*/
	public ListImpl getCellList() {
		return cellList;
	}
/**
*	函数功能：得到系统的截止时间
*/
	public int getEndTime() {
		return endTime;
	}
}