1、信息科学与中医研究信息科学与中医研究钟义信钟义信北京邮电大学北京邮电大学yxzhongieee.org10/15/20221目目 录录1、信息科学简介、信息科学简介2、中医研究的信息问题、中医研究的信息问题10/15/20222一、信息科学简介一、信息科学简介10/15/20223认知主体认知主体知识知识客体对象（人或物）客体对象（人或物）信息信息策略策略信息问题的抽象模型信息问题的抽象模型10/15/20224基本概念基本概念信息信息 事物的信息（称为事物的信息（称为“本体论信息本体论信息”）是事物的运动状态）是事物的运动状态及其变化方式的自我表述。及其变化方式的自我表述。人们所获得的某事物
2、的信息（称为人们所获得的某事物的信息（称为“认识论信息认识论信息”），），是主体关于该事物的运动状态及其变化方式的表述。是主体关于该事物的运动状态及其变化方式的表述。由于主体具有由于主体具有“感知能力感知能力”、“理解能力理解能力”和和“目的属目的属性性”，认识论信息就相应地具有了三个分量，即：认识论信息就相应地具有了三个分量，即：“语法信息语法信息”（状态（状态/方式的形式）方式的形式）“语义信息语义信息”（状态（状态/方式的内容）方式的内容）“语用信息语用信息”（状态（状态/方式的效用）方式的效用）10/15/20225基本概念基本概念符号符号客体客体主体主体语法信息语法信息 符号序列符号
3、序列（形式结构）（形式结构）序列内容序列内容序列价值序列价值语义信息语义信息语用信息语用信息全信息全信息：语法信息、语义信息、语用信息的有机整体。：语法信息、语义信息、语用信息的有机整体。认识论信息（全信息）的概念认识论信息（全信息）的概念10/15/20226基本概念基本概念本体论信息的表示本体论信息的表示x1 x2 xn xNc1 c2 cn cN认识论信息的表示认识论信息的表示x1 x2 xn xNc1 c2 cn cNt1 t2 tn tNu1 u2 un uN状态状态状态的肯定度状态的肯定度状态状态状态的肯定度状态的肯定度状态的真实度状态的真实度状态的效用度状态的效用度10/15/2
4、0227基本概念基本概念知识知识 主体关于某类事物的知识，是主体关于该类事物的运动主体关于某类事物的知识，是主体关于该类事物的运动状态及其变化状态及其变化规律规律的表述。的表述。由定义可知，知识可以由信息由定义可知，知识可以由信息提炼提炼而成。而成。由于主体具有感知能力、理解能力和目的属性，只是也由于主体具有感知能力、理解能力和目的属性，只是也具有具有形态性知识形态性知识、内容性知识内容性知识、价值性知识价值性知识三个分量。三个分量。知识不是一成不变的东西，按照生长成熟程度，它具有知识不是一成不变的东西，按照生长成熟程度，它具有经验性知识经验性知识、规范性知识规范性知识、常识性知识常识性知识的
5、生长过程。有时，的生长过程。有时，本能性知识也回归入常识性知识这一类。本能性知识也回归入常识性知识这一类。10/15/20228本能性知识本能性知识经验性知识经验性知识规范性知识规范性知识常识性知识常识性知识知识的内生态系统知识的内生态系统信息信息基本概念基本概念10/15/20229信息认知信息认知策略生成策略生成知识的外生态系统知识的外生态系统信息信息基本概念基本概念知识知识智能智能10/15/202210基本概念基本概念策略策略 解决问题的方法、步骤和程序解决问题的方法、步骤和程序智能智能 针对给定的针对给定的“问题问题”、“约束约束”、“问题求解目标问题求解目标”，有，有针对性地获取相
6、关针对性地获取相关信息信息、并把信息提炼成为、并把信息提炼成为知识知识、进而在目标、进而在目标引导下把信息和知识激活为解决问题的引导下把信息和知识激活为解决问题的智能策略智能策略和相应的和相应的智能智能行为行为、最终解决问题、满足约束、达到目标的能力。、最终解决问题、满足约束、达到目标的能力。策略是知识的升华，知识来源于信息。因此，智能求解策略是知识的升华，知识来源于信息。因此，智能求解的过程应是的过程应是“信息信息-知识知识-智能智能”的转换的转换。10/15/202211信息科学的基本定义信息科学的基本定义信息科学信息科学是是 以信息为研究以信息为研究对象、对象、以信息过程的规律为研究以信
7、息过程的规律为研究内容、内容、以信息科学方法论为研究以信息科学方法论为研究方法、方法、以扩展人的信息功能（它的整体就是智能）为研究以扩展人的信息功能（它的整体就是智能）为研究目的目的的的一门横断科学。一门横断科学。10/15/202212基本过程的基本模型基本过程的基本模型问题问题/约束约束信息信息获取获取信息信息传递传递信息处信息处理理信息认信息认知知策略生成策略生成策略传递策略传递策略执行策略执行认识论信息认识论信息知识知识智能策略智能策略智能智能行为行为本体论本体论 信息信息认识论信息认识论信息智能策略智能策略10/15/202213信息科学的研究内容：信息与信息转换信息科学的研究内容：
8、信息与信息转换-信息理论：定性（定义、性质、功能），定量（度量方法）信息理论：定性（定义、性质、功能），定量（度量方法）-信息获取：直接获取（感测），间接获取（检索）信息获取：直接获取（感测），间接获取（检索）-信息表示：充分性，简洁性，机器可读性信息表示：充分性，简洁性，机器可读性-信息存取：明确性，高效性，方便性信息存取：明确性，高效性，方便性-信息传递：时效性，可靠性，安全性信息传递：时效性，可靠性，安全性-信息处理：为便于应用而进行的操作信息处理：为便于应用而进行的操作-信息认知：把信息转换为知识（由表及里）信息认知：把信息转换为知识（由表及里）-策略生成：由信息和知识生成解决问题的策
9、略策略生成：由信息和知识生成解决问题的策略-策略执行：把策略转换成为解决问题的行为策略执行：把策略转换成为解决问题的行为-系统优化：行为效果的反馈与策略调整系统优化：行为效果的反馈与策略调整10/15/202214信息科学的研究方法：新的方法论信息科学的研究方法：新的方法论-信息分析方法（认识系统）信息分析方法（认识系统）-信息综合方法（设计系统）信息综合方法（设计系统）-信息系统进化方法（优化系统）信息系统进化方法（优化系统）-信息、能量、物质三位一体准则信息、能量、物质三位一体准则-信息、知识、智能升华转换准则信息、知识、智能升华转换准则科学研究方法论的变革：笼而统之；分而治之；分合互动。
10、科学研究方法论的变革：笼而统之；分而治之；分合互动。“分而治之分而治之”的缺点：忽视表现的缺点：忽视表现“要素之间相互作用的要素之间相互作用的”信息。信息。信息科学方法论的要点：三个方法，两个准则。信息科学方法论的要点：三个方法，两个准则。10/15/202215方法论变革的动因方法论变革的动因古代古代近代近代现代现代物质物质对象对象物质物质-能量能量对象对象物质物质-能量能量-信息信息对象对象表层观察表层观察深入研究深入研究全局处理全局处理笼而统之笼而统之分而治之分而治之分合互动分合互动对象对象目标目标方法方法10/15/202216方法论转变的方式方法论转变的方式量变与质变的规律量变与质变
11、的规律时间时间影影响响度度目前：目前：“文火煮鱼文火煮鱼”期期10/15/202217信息科学的研究目标：智能机器信息科学的研究目标：智能机器问题问题/约束约束信息信息获取获取信息信息传递传递信息处信息处理理信息认信息认知知策略生成策略生成策略传递策略传递策略执行策略执行感觉感觉器官器官传导传导神经神经思维器官思维器官传导传导神经神经效应效应器官器官10/15/202218智能机器与人类的关系智能机器与人类的关系劳动者劳动者劳动对象劳动对象工具工具科学技术科学技术创制创制先进工具先进工具，扩展人类能力，构成社会生产力，扩展人类能力，构成社会生产力资源资源10/15/202219智能机器与人类的
12、关系智能机器与人类的关系科学技术辅人律科学技术辅人律科学技术拟人律科学技术拟人律科学技术共生律科学技术共生律10/15/202220发展趋势发展趋势-继续深化信息理论的研究继续深化信息理论的研究 -强化对于信息转换规律的研究强化对于信息转换规律的研究 -扩展扩展“信息与信息转换理论信息与信息转换理论”在各领域的应用在各领域的应用10/15/202221近期进展：人工智能理论的三分归一近期进展：人工智能理论的三分归一 人工智能的研究存在三大学派：结构模拟（神经网络），人工智能的研究存在三大学派：结构模拟（神经网络），功能模拟（专家系统），行为模拟（感知功能模拟（专家系统），行为模拟（感知-动作系
13、统）动作系统）根据根据“知识内生态理论知识内生态理论”，我们发现：三大学派原来可以，我们发现：三大学派原来可以在机制主义方法框架内实现和谐统一。在机制主义方法框架内实现和谐统一。机制主义机制主义 信息信息 知识知识 智能策略智能策略结构主义结构主义 信息信息 经验性知识经验性知识 经验型智能策略经验型智能策略功能主义功能主义 信息信息 规范性知识规范性知识 规范性智能策略规范性智能策略行为主义行为主义 信息信息 常识性知识常识性知识 常识性智能策略常识性智能策略 后来，我们提出后来，我们提出“机制主义机制主义”方法：信息方法：信息-知识知识-智能转换。智能转换。10/15/202222二、中医
14、研究的信息问题二、中医研究的信息问题10/15/202223医疗过程的信息模型医疗过程的信息模型患者患者/环境环境信息获取信息获取信息传递信息传递信息处信息处理理信息认信息认知知策略生成策略生成策略传递策略传递策略执行策略执行观察观察诊断与处方诊断与处方治疗治疗10/15/202224信息模型的医学解释信息模型的医学解释信息获取：信息获取：望闻问切（中医）；望闻问切（中医）；解剖解剖+化验化验+测量（西医）测量（西医）信息传递：信息传递：医生感知（中医）；医生感知（中医）；数据传输（西医）数据传输（西医）信息处理：信息处理：系统经验处理（中医）；系统经验处理（中医）；局部信息加工（西医局部信息
15、加工（西医）策略传递：医生处方（中医；西医）策略传递：医生处方（中医；西医）策略执行：医生施治（中医；西医）策略执行：医生施治（中医；西医）信息来源：人体的健康状态及其变化方式（症候）信息来源：人体的健康状态及其变化方式（症候）信息认知：信息认知：系统辨证（中医）；系统辨证（中医）；相关部位诊断（西医）相关部位诊断（西医）策略生成：策略生成：辨证施治（中医）；辨证施治（中医）；“头痛治头头痛治头”（西医）（西医）10/15/202225医学研究的方法论医学研究的方法论医学研究的对象是一个高度复杂的系统医学研究的对象是一个高度复杂的系统复杂系统的研究有不同的途径：复杂系统的研究有不同的途径：结构
16、结构研究（解剖观察）研究（解剖观察）功能功能研究（能力观察）研究（能力观察）行为行为研究（外表观察）研究（外表观察）机制机制研究（病理分析）研究（病理分析）中医：中医：全面全面观察；观察；经验性辩证经验性辩证推断；推断；系统系统施治施治（辨证施治）（辨证施治）西医：西医：深入深入观察，观察，分析性病理分析性病理推断，推断，局部局部施治施治（分而治之）（分而治之）10/15/202226观察观察 诊断（信息诊断（信息 知识）知识）由现象到本质，符合人类认识的基本规律。但是，由现象由现象到本质，符合人类认识的基本规律。但是，由现象到本质，需要经过到本质，需要经过质的飞跃质的飞跃，即，即“认知认知”
17、。这个飞跃的基本形态，是这个飞跃的基本形态，是“归纳归纳”与与“抽象抽象”。但是，归。但是，归纳算法的重要特点是纳算法的重要特点是不能保真不能保真。医学医学“由观察到诊断由观察到诊断”的过程，等效于信息科学的过程，等效于信息科学“由由信息到知识信息到知识”的认知过程，的认知过程，可见，医学研究与信息（智能）可见，医学研究与信息（智能）科学的研究有异曲同工之妙。科学的研究有异曲同工之妙。10/15/202227诊断诊断 处方（知识处方（知识 策略）策略）医学医学“由诊断生成处方由诊断生成处方”的过程对应于信息科学的过程对应于信息科学“由知识由知识生成策略生成策略”的过程，这实际上是的过程，这实际
18、上是“另一个飞跃另一个飞跃”决策，它要决策，它要完成完成由由理论到实践的飞跃。理论到实践的飞跃。如果知识是完备的，由知识生成策略可以得到唯一的正确如果知识是完备的，由知识生成策略可以得到唯一的正确策略。但是，策略。但是，在复杂情况下，存在大量的不确定性在复杂情况下，存在大量的不确定性，“知识的知识的完备性完备性”难以成立。因此策略未必正确，需要实践的检验。难以成立。因此策略未必正确，需要实践的检验。在实施治疗之后必须观察疗效，以获得新的信息，并以在实施治疗之后必须观察疗效，以获得新的信息，并以此调整对病因的认识和治疗的策略此调整对病因的认识和治疗的策略 反反馈优化馈优化过程。过程。这里再次这里
19、再次看到：医学研究与信息（智能）科学研究确实异曲同工。看到：医学研究与信息（智能）科学研究确实异曲同工。10/15/202228信息信息-知识知识-智能转换的研究智能转换的研究信息获取：望闻问切得到的信息获取：望闻问切得到的信息信息 信信息的规范表示息的规范表示信息传递：医生的传导神经系统信息传递：医生的传导神经系统 规范规范信息的共享信息的共享信息处理：医生的思维系统对信息进行加工信息处理：医生的思维系统对信息进行加工 信信息的加工息的加工策略传递：医生把方案写成治疗策略传递：医生把方案写成治疗策略策略-策略的规范表示策略的规范表示策略执行：医生对病人实施治疗策略执行：医生对病人实施治疗 策
20、策略的实施略的实施信息来源：人体的健康状态及其变化方式（症候）信息来源：人体的健康状态及其变化方式（症候）信息认知：医生在思维系统形成疾病的信息认知：医生在思维系统形成疾病的知识知识 信信息息-知识转换知识转换策略生成：医生的思维系统形成的治疗方案策略生成：医生的思维系统形成的治疗方案 知识知识-策略转换策略转换10/15/202229几个基本问题几个基本问题2、望闻问切得到的信息怎样规范表达？、望闻问切得到的信息怎样规范表达？3、望闻问切得到的信息怎样供他人方便共享？、望闻问切得到的信息怎样供他人方便共享？4、怎样建立望闻问切的信息和病因的关联（病理分析）？、怎样建立望闻问切的信息和病因的关联（病理分析）？5、处方的每一味药对治疗疾病的定性定量贡献是什么？、处方的每一味药对治疗疾病的定性定量贡献是什么？6、处方中各味药之间的相互作用是什么？、处方中各味药之间的相互作用是什么？7、普遍医理与具体医法之间的关系？、普遍医理与具体医法之间的关系？8、怎样描述自然、人体、生理、心理、社会的系统作用？、怎样描述自然、人体、生理、心理、社会的系统作用？1、是否有必要使中医、是否有必要使中医“信息获取信息获取”的手段客观化？的手段客观化？10/15/202230
