1、中医药信息学重点领域研究进展,崔蒙中国中医科学院中医药信息研究所,目录,引言一、理论科学二、应用科学三、工程技术结语,引言,中国科学院白春礼院长在光明日报上发表了一篇题名为创新驱动发展战略靠什么支撑？从科学、技术、工程的概念说起的文章。从本质上讲，科学、技术和工程三者是不同类型的创造性活动，有着不同的发展规律，体现着不同的价值，需要不同的评价标准和支持政策。 “科学”源于拉丁文scientia，本义是知识和学问的意思。通常认为，科学以探索发现为核心，主要是发现、探索研究事物运动的客观规律。科学发现，特别是纯科学的原始性创新突破，也就是纯基础研究，在于人们对科学真理的自由思考和不懈探索，往往不是
2、通过人为地计划和组织来实现的。 “技术”由希腊文techne（工艺、技能）和logos（词，讲话）构成，意为工艺、技能。一般认为，技术以发明革新为核心，着重解决“做什么、怎么做”的问题。 “工程”一词，最早产生于十八世纪的欧洲，其本义是兵器制造、军事目的的各项劳作，后扩展到许多领域，如制造机器、架桥修路等。一般认为，工程着重解决“做出了什么”的问题。,根据基础研究、应用研究和开发试验三者的不同特征和发展规律，世界各国都有适当比例的经费投入。根据美国科学工程指标2014的统计，2011年按购买力平价的总研发、基础研究投入及比例、企业和政府投入占总研发的比例，美国、中国、日本、韩国、法国、英国六国
3、中，我国总研发投入稳居第二；但是基础研究投入占总研发投入的比例其他各国均超过10%，大部分科技发达国家平均为20%左右，只有我国仅仅4.7%；况且我国有73.9%的投入来自企业，来自政府财政的只有21.7%。根据国家2012年科技经费投入统计公报，2012年我国研发经费（R&D）达到10298.4亿元，其中基础研究、应用研究、试验发展占比分别为4.8%、11.3%和83.9%，基础研究投入差距仍然很大。,中医药信息学,目前已有13家国家中医药管局重点学科建设单位，1个中医药信息数字化三级实验室，1个中医药信息方法学重点研究室6家国家教育部二级自主博士、硕士学位授予单位，1家国家人事部博士后工作
4、站，2016年将有首批中医药信息学硕士、博士研究生毕业有了自己的学术交流平台：一批相关学会已经建立，如中国中医药信息研究会、中国中西医结合学会信息专业委员会、世界中医药学会联合会信息专业委员会等，目前中华中医药学会中医药信息学专业委员会正在筹建中有了自己的出版物：中国中医药信息杂志和中国中医药图书情报杂志出版了学科专著中医药信息学，系列丛书即将出版在即将出版的中华医学百科全书医学信息学卷中，中医药信息学作为独立的二级目录,一、理论科学,非线性科学大数据中医药信息学的内涵中医药信息的主要特征,1883年8月15日，美国著名物理学家、美国物理学会第一任会长亨利奥古斯特罗兰(Henry August
5、us Rowland, 1848-1901)在美国科学促进会(AAAS)年会上做了题为“为纯科学呼吁”的演讲。该演讲的文字后发表在1883年8月24日出版的Science杂志上，并被誉为“美国科学的独立宣言”他在文章中有这样的论述：,美国的科学只存在未来，它没有今天和过去。在我这个位置上的人应该思考的问题是：我们必须要做些什么才能创造出我国的物理学，而不是把电报机、电灯和其它的便利设施称之为科学。我并不是想低估所有这些东西的价值，世界的进步需要依靠它们，成功发明这些东西的人应该受到世界的尊重。人们将应用科学与纯科学混为一谈并不是罕见之事，特别是在美国的报纸上。一些卑微的美国人偷取过去伟大人物的
6、思想，通过这些思想在日常生活中的应用让自己富裕，他们得到的赞美高于那些提出这些思想的伟大原创者。如果这些原创者思想中有一些庸俗成分，他们早就可以做出成百种这样的应用。我时常被问及这样的问题：纯科学与应用科学究竟哪个对世界更重要。为了应用科学，科学本身必须存在。,假如我们停止科学的进步而只留意科学的应用，我们很快就会退化成中国人那样，多少代人以来他们(在科学上)都没有什么进步，因为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问过他们所做事情中的原理。这些原理就构成了纯科学。中国人知道火药的应用已经若干世纪，如果他们用正确的方法探索其特殊应用的原理，他们就会在获得众多应用的同时发展出化学，甚至物理学。因为
7、只满足于火药能爆炸的事实，而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界的进步。我们现在只是将这个所有民族中最古老、人口最多的民族当成野蛮人。然而，我们的国家也正处于同样的状况。不过，我们可以做得更好，因为我们获得了欧洲世界的科学，并将它们应用到生活的方方面面。我们就像接受从天空中落下的雨水那样理所应当地接过这些科学知识，既不问它们究竟从哪里来，也没有感激为我们提供这些知识的伟大、无私的人们的恩情。就像天堂之雨一样，纯科学降临到我们的国家，让我们的国家更加伟大、富裕和强壮。,对于今天已经文明化的一个国家来说，科学的应用是必需的。迄今为止，我们的国家在这条路上走得很成功，因为纯科学在世界上的某些国家中
8、存在并得到培养，对自然的科学研究在这些国家中被尊敬为高贵的追求。但这样的国家实在稀少，在我国，希望从事纯科学研究的人必须以更多的道德勇气来面对公众的舆论。他们必须接受被每一位成功的发明家所轻视的可能，在他们肤浅的思想中，这些人以为人类唯一的追求就是财富，那些拥有最多财富的人就是世界上最成功的人。每个人都理解100万美元的意义，但能够理解科学理论进展的人屈指可数，特别是对科学理论中最抽象的部分。我相信这是只有极少数人献身于人类至高的科学事业的原因之一。,中国科学院白春礼院长在光明日报上发表了一篇题名为创新驱动发展战略靠什么支撑？从科学、技术、工程的概念说起的文章。文章一开始，他写到，“基础研究有
9、什么用？”这是大家常常讨论的话题。我想，明代徐光启所说的“无用之用，众用之基”，法拉第所说的“问基础研究有什么用就好像问一个初生的婴儿有什么用”，都是很好的回答。基础研究的“用”，首先体现在它对经济社会发展无所不在的作用，在我们现实生活中广泛使用的半导体、计算机、激光技术等，都是基础研究成果的实际应用。现在知识产权的保护已从基础研究阶段开始，原始性创新是核心关键技术的源泉。基础研究还体现了人类不断追求真理、不懈创新探索的精神，也培育了创新人才，是现代社会文明、进步、发展的重要基石。,量子力学,是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，与相对论一起构成了现代物理学的理论基础量子力学中关于微观粒子
10、运动规律的理论与中医学对气的认识有相似性，可以尝试用波函数来阐释中医学天人相应、气与阴阳、诊法辨证、处方遣药等理论相关概念： 波和粒子 测量过程 不确定性 叠加态,非线性科学,老三论,系统论,美籍奥地利生物学家塔朗菲创立，认为：世界上的一切事物、现象和过程几乎都是有机整体且自成系统、互为系统,信息论,美国数学家克劳德香农创立，认为：系统正是通过获取、传递、加工与处理信息而实现其有目的的运动,控制论,1948年，美国数学就维纳首次提出，是研究动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学,新三论,耗散结构论,1969年，比利时物理学家普利高津提出，耗散结构论者认为：系统只有在远离平衡的
11、条件下，才有可能向着有秩序、有组织、多功能的方向进化,突变论,法国数学家托姆创立，非线性系统从某一个稳定态（平衡态）到另一个稳定态的转化，是以突变形式发生的,协同论,联邦德国科学家哈肯创立。系统从无序到有序的过程中，不管原先是平衡相变，还是非平衡相变，都是遵守相同的基本规律，即协调规律,用分数维度的视角和数学方法描述和研究客观事物，跳出了一维线、二维面、三维立体乃至四维时空的传统藩篱，更加符合客观事物的多样性与复杂性。自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则,分形理论,复杂性科学,混沌理论,混沌是决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动，其本质是系统的长期行为对初始条件的敏感性,以复杂性
12、系统为研究对象，以超越还原论为方法论特征，以揭示和解释复杂系统运行规律为主要任务，以提高人们认识世界、探究世界和改造世界的能力为主要目的的一种“学科互涉”的新兴科学研究形态,大数据,大数据与中医药信息学的结合中医药数据目前并不是以数据量大为特点，而是以其多样性和价值性为特点的大数据，更准确的说，是一种全数据和知识密集型数据,大数据关注整体数据，不求精确，这与中医药学注重人体整体性的健康状态和疾病反应以及与社会、环境、心理因素等综合影响相一致，使得中医药意象思维和体验感受的表达越来越成为可能,中医从现象理论出发的脏腑关系、气血相关、天人相应等角度认识疾病、治疗疾病的实践活动都体现了中医药理论重视
13、关系本体性的特点。相关关系帮助中医发现机体及其相关环境改变导致的平衡与和谐的破坏( 病因) ，以及这种状态的改善( 疗效)。这种中医学所重视的相关关系在大数据时代得到认可,中医药信息学的内涵中医药信息学是一门新兴学科由中医学与信息科学交叉产生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,主要特征,相对重视客体内部与外部相互间影响后产生的整体变化状态与方式（整体信息，与部分信息相对）相对重视主体认识与客体信息融合后包括观察在内的体验（认识信息，与本体论信息相对）相对重视客体包含了大量稳定与不稳定关系
14、的包括本质在内的现象变化状态与方式（现象信息，与本质信息相对）相对重视体验对象在时间上延续变化的状态与方式（时间信息，与空间信息相对）,二、应用科学,中药信息学中医临床信息学中医药图书馆学中医药情报学,中国科学院白春礼院长在光明日报上发表了一篇题名为创新驱动发展战略靠什么支撑？从科学、技术、工程的概念说起的文章。提出：国家科研机构的定位也不能都以科学家个人的兴趣为导向，要有效整合资源，致力于重大产出。应面向国家经济社会重大需求，与科技前沿有机结合，大力组织应用性基础研究和市场竞争前关键共性技术研究。强化科技面向经济社会发展的导向，面向未来高技术和我国新兴产业发展需求，还需要我们积极适应初现端倪
15、的新科技革命和产业革命趋势，整合创新资源，加强物质、生命、信息、地球等可能出现革命性突破的科学前沿及交叉领域方向布局，加强在信息、生物、能源、空天、海洋、网络等关键技术领域的前瞻系统布局，努力抢占未来科技制高点，不断增强我国经济社会持续发展、长远发展的后劲。,中药信息学,（）中药信息学对中药系统科学与系统工程发展的促进作用（）中药信息学对计算机辅助中药新药研发的促进作用（）中药信息学对中药安全性评价的促进作用（）中医药知识工程研究对中药研发与生产的全链条的支撑作用,中医药信息学对中药系统科学与系统工程的支撑作用中国药科大学的黄泰康1995年在科学通报上发表了题为中药系统工程体系的建立与发展初探
16、的文章，探讨了建立 中药系统工 程的科技背景、中药系统工程研究的目的、研究中药系统工程 的重要性、中药系统工 程的研究原则及任务、中药系统工程 的层次性、中药系统工程 的发展方向等问题。北京中医药大学乔延江教授的团队进一步将其发展成为中药系统科学与系统工程，运动信息技术将中药系统研究推向更深的层次。,(2) 中药信息学对计算机辅助中药新药研发的促进作用,中药信息学在计算机辅助新药研发中发挥了重要的作用。中药新药的研发主要有三条途径：,基于数据的科研模式已成为科研的第四模式，而在西药研发中计算机辅助新药研发，不但早已开始，而且已经成为西药研发的主要手段计算机中药新药辅助研发主要包括饮片和组分层次
17、，这是由中药配伍的特性所决定的。目前国内外已经开展了大量相关研究，尚未取得突破性成果,(3) 中药信息学对中药安全性评价的促进作用,中药安全性评价是近年来困扰中药发展的重大问题之一。从饮片的安全性到注射剂的安全性，已成为被人关注的焦点问题。中药信息学利用数据在此方面开展的研究，为解决这一问题提供了新的思路。主要做了以下方面的工作：相关数据库及数据平台的建立安全性分析计算机模型的建立配伍问题的逐渐深入研究影响因素的深入研究,(4)中医药知识工程研究对中药研发与生产的支撑作用,全面收集中药从研发到生产的数据，基于这些规模数据的分析与挖掘，不仅为中药新药研发提供了有力的支持，而且为中药生产质量控制提
18、供了数据保障,中医临床信息学,（）中医临床信息学对中医临床发展的促进作用（）中医知识工程对中医临床发展的促进作用（）中医临床术语对中医临床发展的促进作用,中医知识工程服务于中医临床主要是解决中医临床数据的知识发现与知识重组问题，以期通过临床知识的发现及有效利用，推动中医临床创新发展主要开展了以下几方面的工作：服务于中医电子病例的书写与信息交换数据库建设数理统计与数据挖掘,中医临床术语系统的构建，主要是为了解决中医电子病历交换的基础问题，同时为中医临床数据的挖掘利用奠定基础其主要原则：与SNOMED沟通解决同义、近义词问题解决概念间的关联关系解决病历输入的组配与 后组配问题,中医药图书馆学,中医
19、药图书馆学在中医药资源建设中发挥了重要的作用中医药文献资源建设中医药文献信息组织中医古籍资源积累方法研究中医药图书馆核心竞争力研究中医古籍数据处理是目前研究的热点，代表的研究团队有中国中医科学院中国医史文献研究所柳长华研究员的团队和中国中医科学院张华敏研究员的团队,中国中医科学院中国医史文献研究所柳长华研究员的团队主要是从知识元、知识体的角度展开研究,知识元是知识系统中可以表达一个完整概念的不可再分解的最小知识单位。在形式上它是由多个语词、词组或短语构成的集合，在内容上它表达一项相对完整的知识。知识体是位于知识元上一层次的知识。通常将一部文献作为一个最大的知识体，一部书往往包含多个不等的层次（
20、如卷、门类、篇章等），知识元之上的所有层次均为知识体。他们在此基础上建立自己的知识分类系统和数据加工平台，并研制了相应的中医古籍知识库,以温病古籍为例,语义本体方法,数据挖掘方法,10种温病辨治规律的知识挖掘,本草知识检索平台,温病知识检索系统,知识组织方法,中国中医科学院中医药信息研究所 张华敏研究员的团队主要是采用以下的研究思路：,中医药情报学,中医药战略情报研究中医药竞争情报研究中医循证医学 研究中医药文献计量学科技查新与统计数据应用,三、工程技术,中医药知识工程中医药信息标准中医药科学数据,中国科学院白春礼院长在光明日报上发表了一篇题名为创新驱动发展战略靠什么支撑？从科学、技术、工程的
21、概念说起的文章。提出：应积极促进技术、工程与经济社会紧密结合，发挥技术创新在支撑当前经济转型和持续发展中的核心作用。 加强产学研合作，推动科研院所、大学与企业共建技术研发平台、创新联盟，打通创新链与产业链，集中力量突破关键核心技术。要采取多种切实有效的举措，综合施策，努力通过技术创新支撑当前经济转型增效，通过创新驱动打造经济升级版。,中医药信息学为现代工程技术引入中医药学做出了突出的贡献，例如：中医药知识工程,中医药知识工程,中医药知识工程研究使用本体和语义网络等技术为中医药知识的表示提供更为强大的表示能力和推理能力，从而使中医药概念体系得到完整、系统的表达我们与浙江大学吴朝晖教授的团队长期合
22、作开展了大量相关研究，主要取得了如下成果,中医药知识服务平台: 体系架构,中医药知识服务平台及关键技术,支持知识服务平台的基础1DartGrid语义网格平台,支撑构建了国际上规模最大的中医药科学数据应用网格支撑构建了国家高分辨率对地观测网格服务平台在Springer出版国际上首部语义网格英文专著获国际语义互联网顶级会议ISWC最佳论文奖2008年作为亚洲唯一入选国际万维网联盟W3C挑选的十个最典型语义Web技术示范系统,支持知识服务平台的基础2DartCloud云平台,DartCloud是跨域的支持计算资源、存储资源和数据资源协同共享的云开发一套软件系统：DartCloud客户端软件、Dart
23、Cloud管理员端软件、DartCSim模拟软件、后台代理软件、及系统运行环境等提供云基础设施服务平台功能提供多协作单位间的跨域云文件共享中心提供云数据中心模拟平台DartCSim基于DartCloud支撑了一个跨单位的语言翻译云服务平台,中医药信息标准,中医药信息标准建设在支撑中医药创新发展中具有重要的作用，标准化、规范化是中医药创新发展的基础目前，中医药信息标准研究主要是在国际标准领域展开的，包括：ISOWHOHL7CDSIC 等等,ISO标准研制TC249TC215项TS标准发布项IS标准通过CD投票项TS标准通过DTS投票项TS标准通过WD投票项TS标准准备立项,WHOICD-11相关
24、工作,ICD-11（疾病名称国际分类第11版）的修订工作，专门设置了传统医学章节，拟将传统医学纳入，以证统病，三个国家分别处理，ICTM版120年来首次加入传统医学中国政府给予了高度重视，已经取得了很大的进展,我们参与了这项工作计划，配合WHO和中国专家组和工作组做了大量具体而实际的工作，为了促使WHO能客观、实际地落实好ICTM的研制计划，与西医部分接轨，提出了建立“ICD-TM术语池”的建议,CDISC相关工作,中医临床数据采集标准协议草案(CDASH TCM)，是对采集临床数据采集标准协议（CDASH）的补充标准,本草案定义了中医临床数据采集的基本内容，用于指导中医临床试验中数据标准化采
25、集，以及作为确定中医专科专病临床试验数据采集内容的基础，并且将随着CDISC相关标准的修订而修订目前项标准正在酝酿中,HL7 标准化组织,中医药科学数据,在国家科技部基础工作项目的支持下，依托国家科学数据共享平台，从1999年至今，联合全国37家中医药大学、研究院所，组建成虚拟研究院共同建设中医药科学数据平台中医药虚拟研究院是在数字化、信息化、网络化环境背景下，以课题项目为纽带，以科研创新为目的,形成的结构灵活的研究联盟目前，该项目正朝向构建全球最大的中医药科学数字资源的方向发展,结语,很长一段时间我们一直以为，阻碍中医药学发展的重要因素之一是技术发展缓慢，我们探讨了20世纪还原论带来的科学进
26、步所产生的技术，探讨了小数据理念下产生的技术，当然也探讨了大数据理念下产生的技术对中医药发展的影响，得出技术是阻碍中医药发展的重要因素之一的结论。实际上，科学发展缓慢才是导致技术发展缓慢的根本原因。中医药的传统技术在很长的一段时间内没有得到明显的发展，确实严重阻碍了中医药学的发展，但这些技术所以不能为中医药学很好地利用，其根本原因还在于科学，中医药学基于的科学基础无法很好地利用基于还原论科学产生的技术，甚至即使是复杂科学基础上产生的技术也未必就能很好地为中医药学所利用。因此，如果不发展中医药科学，那么无论怎样机械地引入技术都很难助力于中医药学传统技术的发展。,那么为什么中医药学的理论发展会滞后
27、哪？我们认为是理念发展滞后是造成科学发展缓慢的重要原因。如果我们不能更新我们发展中医药学的理念，就无法在理论创新上放开手脚，使中医药学的理论从哲学思辨成为哲学思辨与科学推理相结合，进而将整体论与还原论相结合，宏观观察与微观分析相结合，定性判断与定量计算相结合，最终使得中医药学的理论得到创新发展，进而支持传统技术的创新发展。因此，从这个意义上讲，重视理念创新，是中医药获得快速发展的初始动力。在这里我们用了大幅篇幅探讨自量子力学以来非线性科学的发展，并不是要引用他们的理论，也不是要借用他们的公式，而是吸收他们的理念，来创新我们的理念，促进我们自身的发展。,中医药信息学在中医药学的创新链中不仅扮演着服务的角色，同时还以自身的创新推动着中医药学的创新发展 无论是在理论科学层面，还是应用科学层面，甚或工程技术层面都已经和正在发挥其应有的作用 随着学科的不断发展壮大，必将成为中医药学创新发展的全链条中不可或缺的部分,感谢聆听！,中医药信息学中医药创新,
