信息科學(xué)與中醫(yī)研究-中國中醫(yī)藥信息網(wǎng)

1、4/15/20221信息科學(xué)與中醫(yī)研究信息科學(xué)與中醫(yī)研究鐘義信鐘義信北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)4/15/20222目目 錄錄1、信息科學(xué)簡介、信息科學(xué)簡介2、中醫(yī)研究的信息問題、中醫(yī)研究的信息問題4/15/20223一、信息科學(xué)簡介一、信息科學(xué)簡介4/15/20224認(rèn)知主體認(rèn)知主體知識(shí)知識(shí)客體對(duì)象（人或物）客體對(duì)象（人或物）信息信息策略策略信息問題的抽象模型信息問題的抽象模型4/15/20225基本概念基本概念信息信息 事物的信息（稱為事物的信息（稱為“本體論信息本體論信息”）是事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）是事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的自我表述。及其變化方式的自我表述。 人們

2、所獲得的某事物的信息（稱為人們所獲得的某事物的信息（稱為“認(rèn)識(shí)論信息認(rèn)識(shí)論信息”），），是主體關(guān)于該事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的表述。是主體關(guān)于該事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的表述。 由于主體具有由于主體具有“感知能力感知能力”、“理解能力理解能力”和和“目的屬目的屬性性”，認(rèn)識(shí)論信息就相應(yīng)地具有了三個(gè)分量，即：認(rèn)識(shí)論信息就相應(yīng)地具有了三個(gè)分量，即： “語法信息語法信息”（狀態(tài)（狀態(tài)/方式的形式）方式的形式） “語義信息語義信息”（狀態(tài)（狀態(tài)/方式的內(nèi)容）方式的內(nèi)容） “語用信息語用信息”（狀態(tài)（狀態(tài)/方式的效用）方式的效用）4/15/20226基本概念基本概念符號(hào)符號(hào)客體客體主體主體語法信息語

3、法信息 符號(hào)序列符號(hào)序列（形式結(jié)構(gòu)）（形式結(jié)構(gòu)）序列內(nèi)容序列內(nèi)容序列價(jià)值序列價(jià)值語義信息語義信息語用信息語用信息全信息全信息：語法信息、語義信息、語用信息的有機(jī)整體。：語法信息、語義信息、語用信息的有機(jī)整體。認(rèn)識(shí)論信息（全信息）的概念認(rèn)識(shí)論信息（全信息）的概念4/15/20227基本概念基本概念本體論信息的表示本體論信息的表示x1 x2 xn xNc1 c2 cn cN認(rèn)識(shí)論信息的表示認(rèn)識(shí)論信息的表示x1 x2 xn xNc1 c2 cn cNt1 t2 tn tNu1 u2 un uN狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)的肯定度狀態(tài)的肯定度狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)的肯定度狀態(tài)的肯定度狀態(tài)的真實(shí)度狀態(tài)的真實(shí)度狀態(tài)的效用度狀態(tài)的效

4、用度4/15/20228基本概念基本概念知識(shí)知識(shí) 主體關(guān)于某類事物的知識(shí)，是主體關(guān)于該類事物的運(yùn)動(dòng)主體關(guān)于某類事物的知識(shí)，是主體關(guān)于該類事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化狀態(tài)及其變化規(guī)律規(guī)律的表述。的表述。 由定義可知，知識(shí)可以由信息由定義可知，知識(shí)可以由信息提煉提煉而成。而成。 由于主體具有感知能力、理解能力和目的屬性，只是也由于主體具有感知能力、理解能力和目的屬性，只是也具有具有形態(tài)性知識(shí)形態(tài)性知識(shí)、內(nèi)容性知識(shí)內(nèi)容性知識(shí)、價(jià)值性知識(shí)價(jià)值性知識(shí)三個(gè)分量。三個(gè)分量。 知識(shí)不是一成不變的東西，按照生長成熟程度，它具有知識(shí)不是一成不變的東西，按照生長成熟程度，它具有經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)、規(guī)范性知識(shí)規(guī)范性知識(shí)、

5、常識(shí)性知識(shí)常識(shí)性知識(shí)的生長過程。有時(shí)，的生長過程。有時(shí)，本能性知識(shí)也回歸入常識(shí)性知識(shí)這一類。本能性知識(shí)也回歸入常識(shí)性知識(shí)這一類。4/15/20229本能性知識(shí)本能性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)規(guī)范性知識(shí)規(guī)范性知識(shí)常識(shí)性知識(shí)常識(shí)性知識(shí)知識(shí)的內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)的內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)信息信息基本概念基本概念4/15/202210信息認(rèn)知信息認(rèn)知策略生成策略生成知識(shí)的外生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)的外生態(tài)系統(tǒng)信息信息基本概念基本概念知識(shí)知識(shí)智能智能4/15/202211基本概念基本概念策略策略 解決問題的方法、步驟和程序解決問題的方法、步驟和程序智能智能 針對(duì)給定的針對(duì)給定的“問題問題”、“約束約束”、“問題求解目標(biāo)問題求解目標(biāo)”，有

6、，有針對(duì)性地獲取相關(guān)針對(duì)性地獲取相關(guān)信息信息、并把信息提煉成為、并把信息提煉成為知識(shí)知識(shí)、進(jìn)而在目標(biāo)、進(jìn)而在目標(biāo)引導(dǎo)下把信息和知識(shí)激活為解決問題的引導(dǎo)下把信息和知識(shí)激活為解決問題的智能策略智能策略和相應(yīng)的和相應(yīng)的智能智能行為行為、最終解決問題、滿足約束、達(dá)到目標(biāo)的能力。、最終解決問題、滿足約束、達(dá)到目標(biāo)的能力。 策略是知識(shí)的升華，知識(shí)來源于信息。因此，智能求解策略是知識(shí)的升華，知識(shí)來源于信息。因此，智能求解的過程應(yīng)是的過程應(yīng)是“信息信息-知識(shí)知識(shí)-智能智能”的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換。4/15/202212信息科學(xué)的基本定義信息科學(xué)的基本定義信息科學(xué)信息科學(xué)是是 以信息為研究以信息為研究對(duì)象、對(duì)象、 以信息

7、過程的規(guī)律為研究以信息過程的規(guī)律為研究內(nèi)容、內(nèi)容、 以信息科學(xué)方法論為研究以信息科學(xué)方法論為研究方法、方法、 以擴(kuò)展人的信息功能（它的整體就是智能）為研究以擴(kuò)展人的信息功能（它的整體就是智能）為研究目的目的的一門橫斷科學(xué)。的一門橫斷科學(xué)。4/15/202213基本過程的基本模型基本過程的基本模型問題問題/約束約束信息信息獲取獲取信息信息傳遞傳遞信息處信息處理理信息認(rèn)信息認(rèn)知知策略生成策略生成策略傳遞策略傳遞策略執(zhí)行策略執(zhí)行認(rèn)識(shí)論信息認(rèn)識(shí)論信息知識(shí)知識(shí)智能策略智能策略智能智能行為行為本體論本體論 信息信息認(rèn)識(shí)論信息認(rèn)識(shí)論信息智能策略智能策略4/15/202214信息科學(xué)的研究內(nèi)容：信息與信息轉(zhuǎn)換

8、信息科學(xué)的研究內(nèi)容：信息與信息轉(zhuǎn)換- 信息理論：定性（定義、性質(zhì)、功能），定量（度量方法）信息理論：定性（定義、性質(zhì)、功能），定量（度量方法）- 信息獲取：直接獲?。ǜ袦y），間接獲?。z索）信息獲?。褐苯荧@?。ǜ袦y），間接獲?。z索）- 信息表示：充分性，簡潔性，機(jī)器可讀性信息表示：充分性，簡潔性，機(jī)器可讀性- 信息存取：明確性，高效性，方便性信息存?。好鞔_性，高效性，方便性- 信息傳遞：時(shí)效性，可靠性，安全性信息傳遞：時(shí)效性，可靠性，安全性- 信息處理：為便于應(yīng)用而進(jìn)行的操作信息處理：為便于應(yīng)用而進(jìn)行的操作- 信息認(rèn)知：把信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)（由表及里）信息認(rèn)知：把信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)（由表及里）- 策

9、略生成：由信息和知識(shí)生成解決問題的策略策略生成：由信息和知識(shí)生成解決問題的策略- 策略執(zhí)行：把策略轉(zhuǎn)換成為解決問題的行為策略執(zhí)行：把策略轉(zhuǎn)換成為解決問題的行為- 系統(tǒng)優(yōu)化：行為效果的反饋與策略調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)化：行為效果的反饋與策略調(diào)整4/15/202215信息科學(xué)的研究方法：新的方法論信息科學(xué)的研究方法：新的方法論- 信息分析方法（認(rèn)識(shí)系統(tǒng)）信息分析方法（認(rèn)識(shí)系統(tǒng)）- 信息綜合方法（設(shè)計(jì)系統(tǒng)）信息綜合方法（設(shè)計(jì)系統(tǒng)）- 信息系統(tǒng)進(jìn)化方法（優(yōu)化系統(tǒng)）信息系統(tǒng)進(jìn)化方法（優(yōu)化系統(tǒng)）- 信息、能量、物質(zhì)三位一體準(zhǔn)則信息、能量、物質(zhì)三位一體準(zhǔn)則- 信息、知識(shí)、智能升華轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則信息、知識(shí)、智能升華轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則科學(xué)

10、研究方法論的變革：籠而統(tǒng)之；分而治之；分合互動(dòng)?？茖W(xué)研究方法論的變革：籠而統(tǒng)之；分而治之；分合互動(dòng)。“分而治之分而治之”的缺點(diǎn)：忽視表現(xiàn)的缺點(diǎn)：忽視表現(xiàn)“要素之間相互作用的要素之間相互作用的”信息。信息。信息科學(xué)方法論的要點(diǎn)：三個(gè)方法，兩個(gè)準(zhǔn)則。信息科學(xué)方法論的要點(diǎn)：三個(gè)方法，兩個(gè)準(zhǔn)則。4/15/202216方法論變革的動(dòng)因方法論變革的動(dòng)因古代古代近代近代現(xiàn)代現(xiàn)代物質(zhì)物質(zhì)對(duì)象對(duì)象物質(zhì)物質(zhì)-能量能量對(duì)象對(duì)象物質(zhì)物質(zhì)-能量能量-信息信息對(duì)象對(duì)象表層觀察表層觀察深入研究深入研究全局處理全局處理籠而統(tǒng)之籠而統(tǒng)之分而治之分而治之分合互動(dòng)分合互動(dòng)對(duì)象對(duì)象目標(biāo)目標(biāo)方法方法4/15/202217方法論轉(zhuǎn)變的方

11、式方法論轉(zhuǎn)變的方式量變與質(zhì)變的規(guī)律量變與質(zhì)變的規(guī)律時(shí)間時(shí)間影影響響度度目前：目前：“文火煮魚文火煮魚”期期4/15/202218信息科學(xué)的研究目標(biāo)：智能機(jī)器信息科學(xué)的研究目標(biāo)：智能機(jī)器問題問題/約束約束信息信息獲取獲取信息信息傳遞傳遞信息處信息處理理信息認(rèn)信息認(rèn)知知策略生成策略生成策略傳遞策略傳遞策略執(zhí)行策略執(zhí)行感覺感覺器官器官傳導(dǎo)傳導(dǎo)神經(jīng)神經(jīng)思維器官思維器官傳導(dǎo)傳導(dǎo)神經(jīng)神經(jīng)效應(yīng)效應(yīng)器官器官4/15/202219智能機(jī)器與人類的關(guān)系智能機(jī)器與人類的關(guān)系勞動(dòng)者勞動(dòng)者勞動(dòng)對(duì)象勞動(dòng)對(duì)象工具工具科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)制創(chuàng)制先進(jìn)工具先進(jìn)工具，擴(kuò)展人類能力，構(gòu)成社會(huì)生產(chǎn)力，擴(kuò)展人類能力，構(gòu)成社會(huì)生產(chǎn)力資源資源

12、4/15/202220智能機(jī)器與人類的關(guān)系智能機(jī)器與人類的關(guān)系科學(xué)技術(shù)輔人律科學(xué)技術(shù)輔人律科學(xué)技術(shù)擬人律科學(xué)技術(shù)擬人律科學(xué)技術(shù)共生律科學(xué)技術(shù)共生律4/15/202221發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢- 繼續(xù)深化信息理論的研究繼續(xù)深化信息理論的研究 - 強(qiáng)化對(duì)于信息轉(zhuǎn)換規(guī)律的研究強(qiáng)化對(duì)于信息轉(zhuǎn)換規(guī)律的研究 - 擴(kuò)展擴(kuò)展“信息與信息轉(zhuǎn)換理論信息與信息轉(zhuǎn)換理論”在各領(lǐng)域的應(yīng)用在各領(lǐng)域的應(yīng)用4/15/202222近期進(jìn)展：人工智能理論的三分歸一近期進(jìn)展：人工智能理論的三分歸一 人工智能的研究存在三大學(xué)派：結(jié)構(gòu)模擬（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），人工智能的研究存在三大學(xué)派：結(jié)構(gòu)模擬（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），功能模擬（專家系統(tǒng)），行為模擬（感知功能

13、模擬（專家系統(tǒng)），行為模擬（感知-動(dòng)作系統(tǒng)）動(dòng)作系統(tǒng)） 根據(jù)根據(jù)“知識(shí)內(nèi)生態(tài)理論知識(shí)內(nèi)生態(tài)理論”，我們發(fā)現(xiàn)：三大學(xué)派原來可以，我們發(fā)現(xiàn)：三大學(xué)派原來可以在機(jī)制主義方法框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一。在機(jī)制主義方法框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一。機(jī)制主義機(jī)制主義 信息信息 知識(shí)知識(shí) 智能策略智能策略結(jié)構(gòu)主義結(jié)構(gòu)主義 信息信息 經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)性知識(shí) 經(jīng)驗(yàn)型智能策略經(jīng)驗(yàn)型智能策略功能主義功能主義 信息信息 規(guī)范性知識(shí)規(guī)范性知識(shí) 規(guī)范性智能策略規(guī)范性智能策略行為主義行為主義 信息信息 常識(shí)性知識(shí)常識(shí)性知識(shí) 常識(shí)性智能策略常識(shí)性智能策略 后來，我們提出后來，我們提出“機(jī)制主義機(jī)制主義”方法：信息方法：信息-知識(shí)知識(shí)-智能轉(zhuǎn)換。

14、智能轉(zhuǎn)換。4/15/202223二、中醫(yī)研究的信息問題二、中醫(yī)研究的信息問題4/15/202224醫(yī)療過程的信息模型醫(yī)療過程的信息模型患者患者/環(huán)境環(huán)境信息獲取信息獲取信息傳遞信息傳遞信息處信息處理理信息認(rèn)信息認(rèn)知知策略生成策略生成策略傳遞策略傳遞策略執(zhí)行策略執(zhí)行觀察觀察診斷與處方診斷與處方治療治療4/15/202225信息模型的醫(yī)學(xué)解釋信息模型的醫(yī)學(xué)解釋信息獲?。盒畔@取：望聞問切（中醫(yī)）；望聞問切（中醫(yī)）；解剖解剖+化驗(yàn)化驗(yàn)+測量（西醫(yī)）測量（西醫(yī)）信息傳遞：信息傳遞：醫(yī)生感知（中醫(yī)）；醫(yī)生感知（中醫(yī)）；數(shù)據(jù)傳輸（西醫(yī)）數(shù)據(jù)傳輸（西醫(yī)）信息處理：信息處理：系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)處理（中醫(yī)）；系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)處理

15、（中醫(yī)）；局部信息加工（西醫(yī)局部信息加工（西醫(yī)）策略傳遞：醫(yī)生處方（中醫(yī)；西醫(yī)）策略傳遞：醫(yī)生處方（中醫(yī)；西醫(yī)）策略執(zhí)行：醫(yī)生施治（中醫(yī)；西醫(yī)）策略執(zhí)行：醫(yī)生施治（中醫(yī)；西醫(yī)）信息來源：人體的健康狀態(tài)及其變化方式（癥候）信息來源：人體的健康狀態(tài)及其變化方式（癥候）信息認(rèn)知：信息認(rèn)知：系統(tǒng)辨證（中醫(yī)）；系統(tǒng)辨證（中醫(yī)）；相關(guān)部位診斷（西醫(yī)）相關(guān)部位診斷（西醫(yī)）策略生成：策略生成：辨證施治（中醫(yī)）；辨證施治（中醫(yī)）；“頭痛治頭頭痛治頭”（西醫(yī)）（西醫(yī)）4/15/202226醫(yī)學(xué)研究的方法論醫(yī)學(xué)研究的方法論醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)的研究有不同的途徑

16、：復(fù)雜系統(tǒng)的研究有不同的途徑：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)研究（解剖觀察）研究（解剖觀察）功能功能研究（能力觀察）研究（能力觀察）行為行為研究（外表觀察）研究（外表觀察）機(jī)制機(jī)制研究（病理分析）研究（病理分析）中醫(yī)：中醫(yī)：全面全面觀察；觀察；經(jīng)驗(yàn)性辯證經(jīng)驗(yàn)性辯證推斷；推斷；系統(tǒng)系統(tǒng)施治施治（辨證施治）（辨證施治） 西醫(yī)：西醫(yī)：深入深入觀察，觀察，分析性病理分析性病理推斷，推斷，局部局部施治施治（分而治之）（分而治之）4/15/202227觀察觀察 診斷（信息診斷（信息 知識(shí)）知識(shí)） 由現(xiàn)象到本質(zhì)，符合人類認(rèn)識(shí)的基本規(guī)律。但是，由現(xiàn)象由現(xiàn)象到本質(zhì)，符合人類認(rèn)識(shí)的基本規(guī)律。但是，由現(xiàn)象到本質(zhì)，需要經(jīng)過到本質(zhì)，需要經(jīng)過

17、質(zhì)的飛躍質(zhì)的飛躍，即，即“認(rèn)知認(rèn)知”。 這個(gè)飛躍的基本形態(tài)，是這個(gè)飛躍的基本形態(tài)，是“歸納歸納”與與“抽象抽象”。但是，歸。但是，歸納算法的重要特點(diǎn)是納算法的重要特點(diǎn)是不能保真不能保真。 醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)“由觀察到診斷由觀察到診斷”的過程，等效于信息科學(xué)的過程，等效于信息科學(xué)“由由信息到知識(shí)信息到知識(shí)”的認(rèn)知過程，的認(rèn)知過程，可見，醫(yī)學(xué)研究與信息（智能）可見，醫(yī)學(xué)研究與信息（智能）科學(xué)的研究有異曲同工之妙。科學(xué)的研究有異曲同工之妙。4/15/202228診斷診斷 處方（知識(shí)處方（知識(shí) 策略）策略） 醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)“由診斷生成處方由診斷生成處方”的過程對(duì)應(yīng)于信息科學(xué)的過程對(duì)應(yīng)于信息科學(xué)“由知識(shí)由知識(shí)生成策略生

18、成策略”的過程，這實(shí)際上是的過程，這實(shí)際上是“另一個(gè)飛躍另一個(gè)飛躍” 決策，它要決策，它要完成由理論到實(shí)踐的飛躍。完成由理論到實(shí)踐的飛躍。 如果知識(shí)是完備的，由知識(shí)生成策略可以得到唯一的正確如果知識(shí)是完備的，由知識(shí)生成策略可以得到唯一的正確策略。但是，策略。但是，在復(fù)雜情況下，存在大量的不確定性在復(fù)雜情況下，存在大量的不確定性，“知識(shí)的知識(shí)的完備性完備性”難以成立。因此策略未必正確，需要實(shí)踐的檢驗(yàn)。難以成立。因此策略未必正確，需要實(shí)踐的檢驗(yàn)。 在實(shí)施治療之后必須觀察療效，以獲得新的信息，并以在實(shí)施治療之后必須觀察療效，以獲得新的信息，并以此調(diào)整對(duì)病因的認(rèn)識(shí)和治療的策略此調(diào)整對(duì)病因的認(rèn)識(shí)和治療的

19、策略 反饋優(yōu)化反饋優(yōu)化過程。過程。這里再次這里再次看到：醫(yī)學(xué)研究與信息（智能）科學(xué)研究確實(shí)異曲同工。看到：醫(yī)學(xué)研究與信息（智能）科學(xué)研究確實(shí)異曲同工。4/15/202229信息信息-知識(shí)知識(shí)-智能轉(zhuǎn)換的研究智能轉(zhuǎn)換的研究信息獲?。和剢柷械玫降男畔@取：望聞問切得到的信息信息 信息的規(guī)范表示信息的規(guī)范表示信息傳遞：醫(yī)生的傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)信息傳遞：醫(yī)生的傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng) 規(guī)范信息的共享規(guī)范信息的共享信息處理：醫(yī)生的思維系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行加工信息處理：醫(yī)生的思維系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行加工 信息的加工信息的加工策略傳遞：醫(yī)生把方案寫成治療策略傳遞：醫(yī)生把方案寫成治療策略策略 - 策略的規(guī)范表示策略的規(guī)范表示策略執(zhí)行：醫(yī)生對(duì)病人實(shí)施治療策略執(zhí)行：醫(yī)生對(duì)病