计算机在中医药处理方面的认识.doc

二、应用于中药研究的信息技术简述 目前，信息技术已在中药研究中得到较广泛运用，其技术方法涉及数值计算、逻辑推理、模式识别。统计分析、模糊计算、神经元计算。数据库管理等方面。 众所周知，现代中药研究工作离不开对各相关信息的采集、提炼。获取和利用，而获取和处理这些化学或生物信息必须运用计算机技术。例如，中药物质基础研究中的首要任务是如何辨识中药方剂化学物质体系，其最基本问题是辨识构成该物质体系的各化学组成及化学结构；其深层问题是辨识所考察物质体系的药效性能、类属及其各组分间的相互关系。前者是化学物质的定性定量分析问题，后者则是化学与生物模式识别问题。这就不仅涉及到仪器分析数据的自动采集和计算辨析，而且需要对化学与生物信息进行智能处理和相关性解释，才能揭示中药化学组分与生物活性间的内在关系及其药效作用规律。因此，信息技术已成为中药物质基础研究的重要工具。 三、中药信息技术的主要应用领域 随着信息科学的飞速发展，信息技术在中药现代化研究中得到日益广泛的应用，主要应用领域有： 1中药化学及药效物质基础研究 在中药化学及药效物质基础研究领域，信息技术主要用于分析仪器信号处理、化学谱图数据处理与解析、中药化学信息获取与处理等方面。 仪器分析信号处理是准确和全面地获取中药化学组成及结构定性定量信息的基础环节，通过对仪器信号（原始量测数据）进行滤波加工、平滑拟会、求导变换、广义积分变换、线性组合变换或数据压缩等针对性处理，可达到消除干扰、减小噪声误差、增强谱线信号、检测微弱信号、分辨重叠信号及节省存储空间等目的。 化学谱图数据处理主要是运用计算数学、机器智能推理、模式识别、神经元计算及计算机搜索等手段，对中药化学量测数据进行计算解析，从而深入和全面地获取待测物质化学组份定量及结构定性等方面的分析信息。随着化学信息学科的蓬勃发展，已研究成功许多实用化的计算机辅助化学谱图数据处理系统，用于自动解析化学谱图的数据处理设备层出不穷，促进了中药化学研究水平的提高。 为揭示中药药效物质基础，需对大量的化学分析数据及药效检测数据进行相关性研究，这就涉及中药化学信息获取与处理，其主要技术工具是化学模式识别。 2中药质量控制 在中药质量控制研究领域，信息技术主要用于药材质量鉴别、中药制造过程参数检测与分析、中成药质量分析检测、质量分析数据管理等方面。 药材质量鉴别及中成药质量分析检测主要是通过运用模式识别。多元统计分析、神经元计算、数值计算等方法处理各类理化数据，根据数据处理结果对中药质量进行评价。指纹图谱分析方法是近年广受关注的一种中药质量检测技术，它包括指纹图谱获取和指纹图谱相似性评价两部分任务。显然，前者是仪器分析工作，后者则是化学信息处理工作，需要运用信息技术手段对分析谱图进行辨识。 中药制造过程参数检测与分析主要是获取各类仪器仪表检测信号，并运用多元统计计算、神经元计算、数值计算等方法处理各类量测数据，从而对中药制造过程进行监控，为中药产品质量的稳定均一奠定基础。 3中药药效评价 在中药药效检验与评价研究领域，信息技术主要用于药理数据处理、药效定量检测、药理仿真实验等方面。 药效定量检测主要是运用计算机图像处理与识别等技术对获取的生物显微电视图像、超微生物传感信号、激光共聚焦扫描显微信号、放射自显影图像等进行数据处理，实现快速、定量、动态的中药药效检测与评价。 4现代中药优化设计与研发 为实现中药现代化，必须创建和发展现代中药设计技术，加快中药新药研制步伐。在现代中药优化设计与研发领域，信息技术能用于中药组效关系辨识、组方代化等方面。通过运用模式识别、计算机建模仿真与优化计算、多元统计分析。神经元计算等方法可对化学分析数据与生物活性数据进行相关性研究，搜索化学组分与药效相随变动规律，仿真预测药效活性，设计最优化学组分配伍等。 5中药数据库管理和利用 随着全球范围数码科技时代的到来，出现了中医药数字化发展趋势，各类中医药数据的产出规模呈现爆炸性增长。在此情况下，使用现有的中医药信息技术手段去分析中医药及相关医学数据、整理病案病例、研究治法治则规律等已显力不从心，急待提供更有力的技术支援。为此，极有必要尽快开展中医药信息计算智能分析技术、基于各类中医药数据库的数据挖掘技术。研究中医药科学数据及其隐含规律的模式发现技术等方面研究，从而提高中医药科研人员对各类信息的综合处理能力，为中医药科研事业构筑新的技术发展平台，创造攻克世界医学难题的基础性条件。 通过采用多元统计分析、计算智能技术、数据挖掘技术、模式发现技术等信息技术对中药数据库进行多方位、多学科、多层次、多目标的计算智能分析，可以从大量的中药方剂数据中获取有用信息并发现隐含规律，有效地利用和管理中药数据库，实现信息增值服务。 四、中药信息技术的若干发展思路与展望 1建立计算机辅助中药新药优化设计方法 基于先导化合物的西药研究模式已经运用信息技术建立了计算机辅助药物设计系统，通过构筑计算药物化学、组合化学、快速通道筛选三位一体的新药创制体系，大大加快了新药发现和研制速度。相比之下，中药研发模式仍停留在落后的人工实验方式裹足不前，由于缺乏现代化研究手段，中药新药研发速度相当缓慢，技术水平差距日益扩大。因此，以新的技术理念建立现代中药新药创制体系已是刻不容缓的艰巨任务。 作者认为，建立现代中药新药创制体系的首要任务是，尽快创建基于先导混合物的中药研究模式，建立计算机辅助中药设计系统。这就需要采用信息科学、生物科学、化学工程、精密机械电子工程等领域的高新技术，开展多学科交叉综合研究，协同攻关。一方面，综合运用现代分析技术、药液制备技术、机器人技术、模态化工艺技术、微结构组态控制技术等先进手段，建造中药先导混合物制备实验室技术平台；另一方面，建造智能化中药方剂知识库、计算机仿真配伍虚拟实验系统、药效组分配伍代化设计系统等计算机软件系统，构筑起计算机辅助中药复方新药设计技术平台。通过运用计算智能及信息工程方法研究传统中药复方配伍规律，进行中药复方计算机虚拟仿真，辅助中药研发的常规实验，不断发现中药先导混合物，辨识其组效关系及量效关系，优化设计中药复方新药，为大规模筛选、设计及开发中药复方新药提供强有力的技术支持，发展形成传统中药验方与现代高技术相结合的中药复方开发新模式。 2.建立智能化的中药数据分析与规律发现技术平台 随着数据库的规模日益扩大，人们需要有新的、更为有效的手段对各种信息资源进行开采，以发挥其应用潜能。数据发掘技术正是在这样的应用需求背景下产生，并迅速发展起来的一整套开发信息资源的知识工程技术、算法、软件工具与环境。 千百年发展形成的中医药宝库蕴藏着丰富的科研资源，近几十年建立的中药数据库存储了巨量信息资料。为开展中药现代化的整体性研究，抢占国际天然药物研究领域的学科制高点，必须重视中药信息资源的开采和利用。因此，应当尽快构建智能化的中药数据分析与规律发现技术平台，建立中医药信息智能处理与解析系统，为实现从中医药数据库中发现隐含的、前所未知的知识，进而揭示中医药学某些规律及作用机理提供技术工具。通过运用多元统计分析技术、计算智能技术、数据挖掘技术、模式发现技术等先进的信息技术，对数据库中的海量中药数据进行多方位、多学科、多层次、多目标的智能辨析，搜索发掘其有用信息，探索方剂的组成配伍规律、药效物质基础、作用机理及药物间的相互作用，寻找传统四气五味及药物归经理论与中药所含有效组分和临床效