中医药信息学的内涵及原理研究

1、中医药信息学的内涵及原理研究 作者：崔蒙 谢琪 李海燕 胡雪琴 焦宏官【关键词】 中医药信息学是由中医学和信息科学交叉产生，对其内涵与原理的研究将丰富学科理论，促进中医药信息学的学科发展。通过对中医药信息学学科产生的理论基础与学科特点进行了论述，并从中医药信息的形成、获取、识别、转化、反馈控制、经验性知识激活与传播等方面探讨了学科原理和任务。 A Discussion Regarding to the Discipline Connotation and Principle of TCM Informatics Cui Meng,Xie Qi,Li Haiyan，et al Institute

2、 of Information on Traditional Chinese Medicine,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing (100700)Abstract：Traditional Chinese Medicine Informatics is a new branch created by integration of Traditional Chinese Medicine and Information Science.To research the connotation and principle of TCM

3、Informatics will enrich the theory and promote the development of disciplines.This article thoroughly discussed the theoretical foundation and discipline characters of TCM Informatics.Then it discussed the principle and tasks from TCM information formation,acquisition,identification,transformation,f

4、eedback control,activation and dissemination of experiential knowledge.Key words：Traditional Chinese Medicine Informatics;discipline connotation;discipline principle;discipline development中医药信息学是一门应用型交叉学科，它是由中医学发展需求所驱动，先进方法与技术所引领，以处理信息为主要特征的新兴学科，近年来，该学科在资源建设、文献检索、情报研究、网络建设、数据库建设、信息标准研究、医院信息系统、电子病历、信

5、息诊断技术、信息工程建设、信息学学科、信息素养教育的各个研究领域都取得了较快发展，但是理论研究较为薄弱，难以满足指导实践的需要，为此，我们对中医药信息学内涵及原理进行了研究和探讨。经反复论证，可以给定中医药信息学这样的定义：它以中医药信息为研究对象，以中医药系统信息运动规律及其作用为研究内容，以中医药信息学方法论为研究方法，以提高中医药信息获取、转化、传播与利用能力为目标。其内涵可以从以下五个方面理解。1 中医药信息学由中医学与信息科学交叉产生 如何理解中医学与信息科学的交叉呢？信息科学基于西方哲学与西方科学所产生，以一般信息为研究对象，研究一般信息过程基本原理与基本规律的科学；中医学根植于中

6、华文化、基于中国哲学、以天人合一的整体观及辨证论治的个体化诊疗思想为特征，研究人体生命运动的科学；中医学与现代信息学的交叉有充分的条件和可能。1.1 中医学与现代信息学交叉的基础 哲学的共存奠定了学科交叉的思想基础。近百年来西学东渐与东学西渐，使东西方文化有了更多的交流；作为文化核心的哲学，东西方哲学始终是并存的，东西方哲学家开展的一系列研究表明，两种哲学均具有其存在的道理，并在不断的交流中获得进一步的发展。中华文化、中国哲学、中国科学的振兴则进一步促进了对东西方哲学并存的认可。具有强大同化及包容性的中华文化及中国哲学最终有可能与西方哲学协同发展，为人类文化的发展做出自身的贡献。基于西方哲学产

7、生的科学主要是分析科学，基于中国哲学产生的主要是整体科学，而两种科学正处于逐渐交叉融合的过程，这也为两种哲学的沟通创造了更好的条件。哲学属于社会科学的范畴，而现代科学属于自然科学的范畴，在今天社会科学与自然科学交叉融合的趋势起来越明显，医学特别是中医学本身就是自然科学与社会科学的融合，自然科学与社会科学的融合，也为两种哲学的沟通创造了条件。 非线性科学与复杂性科学的虽是从西方传入东方，但两者共有的特征是不再单纯注重基于还原论的分析，而是从事物的复杂性及系统性去认识和把握事物的整体，关注事物在环境中的整体运动状态的变化，以及事物内部，特别是与外部的复杂联系关系，在认识论层次上为东西方文化、哲学、

8、科学以及医学的协同发展创造了条件。 近年来提出新思维1，论述了右脑功能将占有重要地位，但并非因此左脑就不再重要，更不是右脑会替代左脑，而是左右脑相互合作，共同完成任务，只是一直不受重视，或属于不重要地位的右脑的功能受到了特殊的重视。从某种角度看，左右脑的分工与东西方文化、哲学、科学、甚至医学有着类似的关系，左右脑之间无障碍的相互合作，对东西方文化、哲学、科学与医学间的协同发展有着深刻的启迪。 中医学的发展一直是开放胸襟，不断吸收现代科学研究的最新成果，从基础理论上深入，在技术、实践上发展、提高，使其自身不断获得发展，以满足时代发展的需要。这个过程使得中医学具有了更大的包容性，不仅在继承的基础上

9、，保留与发展了基于中国文化、中国哲学及东方科学建立起来的传统中医学的理论体系及方法论体系，而且也在创新的基础上，吸收和借鉴了基于西方哲学建立起的西方科学所产生的大量研究成果。中医现代化本身就是在尝试着在协同东西方文化、哲学、科学和医学的基础上发展中医学，并已取得了一定的成果。1.2 中医学中的物质、能量与信息 中医药信息学能否如同其他生物信息学、资源环境信息学等交叉学科一样，区分中医学所研究的物质、能量与信息，进而通过信息来控制系统的运动呢？ 物质、能量与信息是组成世界的三大要素只是推论，但信息具有独立存在的意义，数学家、控制论创始人诺伯特?维纳（英）在控制论中提到：“信息就是信息，既不是物质

10、也不是能量”。这并没有明确指出世界是由物质、能量与信息组成，因而，该论断只是推论。理论物理学家周光召在复杂适应系统的进化中认为“可以认为物质，能量（运动）和信息是一起构成宇宙形形色色、丰富多彩现象的三大基本要素。”辞海中给信息的定义是：“通讯系统传输和处理的对象，泛指消息和信号的具体内容和意义，通常须通过处理和分析来提取。信息和物质、能量是构成系统的三大要素。”从上述论述中可以看出，尽管物质、能量与信息密不可分，但信息不是物质，也不是能量，因此有其自身的运动规律，在任何系统中信息均具有自身独特的作用。 控制论是研究动态系统在不断变化的环境中如何保持平衡状态或稳定状态的科学。整个控制过程就是一个

11、信息流通的过程，控制就是通过信息的传输、变换、加工、处理来实现的。反馈对系统的控制和稳定起着决定性的作用，无论是生物体保持自身的动态平稳，或是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制实现的。反馈是控制论的核心问题。控制论就是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈作用，使系统能自动按照人们预定的程序运行，最终达到最优目标的学问。控制论表明信息在系统有目的性的运动中具有重要作用。 中医学自古至今一直是在不断包容中发展的，物质、能量与信息概念的引入不会阻碍其发展，反而有可能促进其发展。中医学虽然没有明确的对物质、能量与信息的认识，但并非将中医药及其子系统看作是铁板一块，如对人体精、气、神等的认

12、识，就是将其分别作为非相同的因素认识的。精、气、神不能完全对应物质、能量与信息，但中医学中有对物质、功能与信息的认识是无疑的，只是由于中医学的整体性与系统性，其物质、功能与信息的概念与现代科学所讲的物质、能量、信息相比有更广泛的含意，及更复杂的包含，需要重新认识。 因此，中医药信息是一组特殊信息，其处理方法的研究，有可能促进信息科学方法学的发展，中医药信息处理方法的进步对促进中医药学发展可能具有重要的意义，中医药信息学理论与方法论的发展对中医学理论与方法论的发展可能具有促进作用。2 中医药信息学以中医药信息为研究对象 中医药信息是中医药及其子系统存在以及变化的状态。其特征为：相对重视系统时间上

13、的延续变化状态；相对重视系统包含了大量稳定与不稳定关系的包括本质在内的现象变化状态；相对重视系统（包括子系统）相互间影响后产生的整体变化状态。例如：方剂系统呈现的信息包括中药自身经过长期遗传、以及受自然界环境影响，并在中医理论指导下，通过炮制和配伍，作用于人体后，通过人体整体变化表现出来的包含了稳定与不稳定关系的方剂配伍作用的综合状态；中医诊疗信息采集系统收集的信息包括人体自身经过长期遗传，以及受社会、自然界环境影响形成的，人体内部局部变化所引起的、包含了稳定与不稳定关系的整体综合变化状态。 在信息系统中，信息的表现形式是数据，数据是用字符(通常为数字或字母)、算术符号以及描述来表示，这些表示

14、形式应该对其所涉及的每一个数据都有一个明确稳定的含义，从而达到处理与交流的目的。信息要被不同用户组或应用系统所共享，就必须有一致认可的定义。信息必须是明确的，每一个信息要有概念的语义含义(内涵)、概念的全部实例(外延)以及一致认可的表示法。对各类信息概念的正确理解需要依赖于信息分类;对各类信息做出一致认可的表示需要依赖于信息编码。 数字化的中医药信息即中医药数据具有如下特点：大量古汉语成分，难以与现代数据共同处理；名词术语不规范，一词多义，一义多词的现象十分普遍，造成数据清洗的困难；数据多为定性，缺少量化表达，使得现有计算机程序处理困难；非结构化数据较多，结构化难度较大，给数据分析造成困难；数

15、据内容体现人文科学与自然科学的结合，不利于逻辑推理与一般数据分析工具的应用；数据所具有的高维小样本及个性化特征需要特殊处理等。3 以中医药系统信息运动规律及其作用为研究内容 研究中医药及其子系统信息运动规律及其作用，首先，要建立起包含中医药系统及其全部子系统的系统模型，发现、理清中医药及其子系统之间的信息联系；其次，要在系统模型的基础上展开中医药信息学的原理研究，研究中医药系统及其子系统包含了本质的现象信息产生、获取、转化、激活、控制与传播的原理。图1 中医药系统的钻石理论模型（略）4 以中医药信息学方法论为研究方法 中医药信息学方法，就是运用中医学理论与信息科学的原理，把中医药及其子系统的运

16、动过程看作是信息传递和信息转换的过程，通过对各系统信息流程的分析和处理，获得对中医药及其子系统、以及多个子系统相互作用运动过程规律性认识的一种研究方法，特点是以中医理论和信息概念作为分析和处理中医药系统（包括子系统）运动过程中所产生问题的基础，不侧重中医药及其子系统实体及其具体结构的改变，将中医药及其子系统运动过程抽象为信息变换的过程，通过信息流动过程特别是干预后产生的综合性反馈信息的存在，使得中医药及其子系统运动按照预定目标实现控制。中医药信息学的方法论遵循了信息学的整体准则和功能准则，揭示了中医药及其子系统运动状态之间的信息联系，从而在一定程度上能够帮助中医学更准确地从整体上把握中医药及其

17、子系统的运动状态，同时也揭示了中医药及其子系统运动的信息规律，对过去人们对中医学所认识的、而现代科学难以理解的中医药及其子系统运动现象，从中医药信息学的角度做出了说明。中医药信息学方法论为实现中医药海量数据的有效利用，以及中医药信息管理和中医药知识管理提供了有力的手段。5 以提高中医药信息获取、转化、传播与利用能力为目标 中医药信息整体现象信息获取手段的落后（观察与体验），现象信息转化为经验性知识的困难，经验性知识传播的问题（只可意会不可言传，不可说），现象信息中所包含的规律很难发现与总结。因此，在中医药信息利用方面，应开展基于海量数据发现现象信息中隐含规律方法与技术的研究，在中医药信息传播方

18、面，应充分应用新载体与新技术，开展中医隐性知识与显性知识相互转化的方法学研究，在中医药信息转化方面，应开展基于海量数据的共性规律研究、基于海量数据的特殊知识发现、基于现象信息转化为经验性知识的新途径与方法研究，在中医药信息采集方面，应开展采集信息的数字化、图像化处理相似度比较等研究。原理是具有普遍意义的基本规律，是在大量观察、实践的基础上，经过归纳、概括而得出的，既能指导实践，又必须经受实践的检验。对中医信息学基本原理的理解，可以更好地把握中医药信息学的内涵。5.1 中医药信息形成的原理 中医药信息是在中医理论指导下，主体对中医药及其子系统运动过程中内部与外部全部关系自然整合后生成的综合现象的

19、认识，具有明显的主客相融的特征，其重要任务就是对不同载体表现出来的信息进行载体转化与处理，提高中医药信息学分析和处理中医药信息的能力与效率。5.2 中医药信息获取的原理 中医药信息的获取需要经过感知与识别两个过程，而中医药信息是以复合方式表现出来的具有主客统一特征的现象信息，这种信息已不再单纯是客体本身的信息，而是叠加了主体感知的具有综合特点的现象信息，因而其感知的信息更多地是依赖于体验，而不是观察，仍然具有“感”而不“知”的特性。尽管由于中医药信息本身所具有的特点决定了其复杂性，但其感知的现象信息在理论上，仍有可能做到不丢失客体本身现象信息的基本信息，从而基本把握了各系统现象运动状态及其状态

20、变化的方式，这是正确认识中医药及其子系统现象运动规律的基础。中医药信息的获取任务就是要通过使用中医药信息学方法，尽可能地实现更全面、更准确、更接近实际地感知在自然状态下中医药及其子系统运动过程中所产生的具有稳定和不稳定联系的全部现象信息的基本信息，并使其转化为计算机可识别和分析的形式。5.3 中医药信息识别的原理 中医药信息的识别是在感知的基础上展开的，建立在“比类取象”理论基础上，对感知信息进行的识别。中医药信息的识别任务就是使用中医药信息学方法建立众多、准确、规范的信息模型，并通过数据分析，提高中医药信息识别的速度和准确度。5.4 中医药信息转化的原理 中医药信息转化为经验性知识是一个复杂

21、过程，是在所观察的中医药现象信息中发现其特征，即中医药及其子系统现象运动状态和状态变化方式的个性特征集合的过程，这个过程是由个别现象信息到经验性知识聚类（整合）的关键环节。中医药信息的转化任务是使用中医药信息学方法在海量数据中通过数据分析发现集合特征，加速经验性知识形成的实现过程。5.5 中医药信息反馈控制的原理 从中医药信息学的角度观察中医药系统及其子系统的运动过程可以将其看作是具有自动控制功能的系统动态现象信息的运动过程。通过信息的输入控制系统和输出系统的反馈信息，发现与主体目标间的差异，根据差异，调节输入信息，从而达到控制系统按预定目标进行运动的目的。中医药信息反馈控制的任务就是运用控制论方法，如黑箱方法，分析中医药信息的信息流程、反馈机制和控制原理，从而达到认识中医药系统及其子系统在运动过程中所发生的变化，并通过信息流控制物质流和能量流，从而调节系