中醫藥學是中國古代科學的結晶，如今已逐漸進入國際主流醫學體系。綜述了資訊科學與物質科學背景下中西醫學不同的科學範式，闡明西醫學的核心是基於物質科學的簡單範式，而中醫藥學則是基於資訊科學的複雜範式。提出中醫藥學以“療效”為導向，在“天人合一”與“天人合德”等理念支配下，以人的資訊器官為核心，將醫生與患者、人體健康與自然環境及干預措施、時間與空間因素等緊密關聯，在“辨證論治”等方法體系下實現資訊轉換，並最終實現維護健康、消除病痛和養生延年的目的。隨著大數據、雲計算和人工智慧等技術的興起，以“資訊科學”為特徵的中醫藥學將進一步實現高品質發展，並最終實現中醫藥的現代化。20世紀中葉，英國著名學者李約瑟在《中國科學技術史》中提出：“儘管中國古代對人類科技發展做出了很多重要貢獻，但為什麼科學和工業革命沒有在近代的中國發生？”這便是著名的李約瑟問題。然而，中醫藥學卻是李約瑟充分肯定的中國古代科技的重要成果之一。隨著工業革命高速發展及現代醫學傳入中國200餘年，中醫藥仍然發揮著重大作用。目前中醫針灸作為人類非物質文化遺産代表作，已經在196個國家得到傳播應用，並逐步進入主流醫學體系。中醫藥學這一古代科技的瑰寶，為什麼能夠逆勢發展至今？未來是否要改變其發展方向？本文將從中醫藥的科學類別及其研究範式角度找到明確答案。

資訊科學與物質科學及其範式下的中西醫學體系

科學的使命是揭示事物的本源，從古希臘開始，人類對世界本源認識逐漸從神學過渡到物質本源論，而科學發展到今天，人們已經認識到世界本源不僅是物質的，還包括能量和資訊。控制論創始人、美國科學家諾伯特·維納（Norbert Wiener，1894—1964年）首次提出世界是由物質、能量和資訊三大要素所構成。物質是能量的載體，是事物運動的本源；能量既是事物運動的外在表現，也是物質運動的支撐；而資訊既不是物質，也不是能量，它是事物運動表現在外的一種狀態和方式，是物質、能量、資訊及其屬性的標示。正是由於物質、能量和資訊三者緊密相關，共同構成了整個運動著的世界，但又從不同角度反映著事物運動變化，所以在研究事物運動變化規律時，從物質觀或資訊觀出發就形成了“物質科學”與“資訊科學”的不同科學類別與研究範式（圖1）。對此，國內外學者已開展諸多研究。

圖1認識世界的2種科學類別和研究範式

從物質觀出發，法國數學家皮埃爾－西蒙·拉普拉斯（Pierre－Simon Laplace，1749—1827年）提出：如果有一個超人能夠觀察到每一個原子的位置和動量，能夠解答一切方程式，那麼宇宙的一切事件就都能夠被精確地描述。基於這種觀念，物質科學在“還原論”的指導下，借助能夠將物質分離、分析與鑒別的技術，採用“分而治之”的方法論，將研究主體、研究環境對研究對象的影響降到最低，從而實現其從發現和分析物質結構及其功能這一本源出發，最終掌握事物運動規律的目標，以便回答“為什麼”的問題，形成了物質科學的價值觀、特點及其知識體系。物質科學技術的進步催生了第一、第二以及第三次工業革命的發生，也為第四次産業革命奠定了堅實的基礎。

資訊論的創始人、美國數學家克勞德·艾爾伍德·香農（Claude Elwood Shannon，1916—2001年）認為，資訊是對不確定性的消除，通信的基本問題就是在一端精確地或近似地再現另一端所選擇的訊息。中國資訊學領域科學家鐘義信教授在資訊論與控制論等思想基礎上，通過對物質科學與資訊科學進行比較，在有關人工智慧（AI）發展方向研究中提出要顛覆傳統學科範式對人工智慧研究的束縛，確立資訊學科範式對人工智慧研究的規範和引領，並提出了“通用智慧理論”等。在對“人體研究的方法論挑戰”的分析中對“面向物質和物質系統的科學觀和方法論”與“面向資訊和資訊系統的科學觀和方法論”進行了全新視角的論述，揭示了中西醫2种醫學的發展道路、特點優勢和缺陷等。針對資訊科學，鐘義信認為資訊是事物在物質能量基礎上的運動狀態和方式，所以將發現和掌握事物如何在與外部世界的交互過程中維護和駕馭事物的運動作為其研究的主要目標；在感知、傳遞、存儲、智慧和控制等技術的支撐下，採用“資訊轉換”及從數據到資訊、知識，最後轉換為智慧的方法論，對事物在空間上所呈現的運動狀態、在時間上所發生的過程和規律的觀察、類推等，揭示事物運動內外交互的規律，掌握把控的事物運動，回答“是什麼”的問題。這正是中國古代科技“勤於觀察、善於推類、精於運數、明于求道、重於應用、長于辯證”等特點産生的內在原因。

文藝復興以來的工業革命及其支撐的科技，從物質觀點出發，緊緊抓住事物運動的本源，在分析分離鑒別技術不斷革新的支撐下，以發現新的知識為導向，形成了其價值標準和推進的競爭機制，在認識事物物質構成與功能，並以此來改造世界中取得了巨大的進步；而資訊科學所面對的是一個內外交互和開放的複雜巨系統，隨著研究深化，受資訊獲取、傳輸以及海量數據處理能力的制約，所以在很長一段時間內資訊科學的成就並不顯著。20世紀以來，隨著感測、通信、微電子技術和電腦、網際網路、人工智慧等資訊技術的快速發展，以及“第三範式——倣真範式”向“第四範式——數據密集型範式”的轉換，人類獲取、管理和處理數據的能力發生了革命性的變革。21世紀以來，社會已經全面進入資訊時代，以第五代行動通訊技術（5G）、人工智慧、區塊鏈、大數據等資訊技術為代表的新一輪科技革命和産業變革加速推進，成為推動經濟社會發展的主要動能，整個世界已經開始數字化轉型；與之相適應的價值觀、方法論、運作機制都在進行大的變革和調整，作為以資訊科學為主要支撐的領域將迎來發展的春天。物質科學與資訊科學2種不同的科學類別及其科研範式，也淋漓盡致地反映在人類健康維護中。

在實現維護人體健康過程中，所形成的中醫學和西醫學，分別體現出資訊科學與物質科學的特點和其研究範式，使2种醫學體系形成了各自的發展道路。15世紀文藝復興以後，科學和學術上開始了獨立研究和創作的新時代，15世紀維薩裏關於微觀世界的宏論《人體的構造》創立了西醫學的現代基礎，17世紀哈維在著作《心血運動論》中揭示了“血液迴圈原理”等，醫學逐步形成了與工業革命同步，從物質科學來研究人體的現代醫學體系。西醫學堅持物質科學的分解分析方法論，借助一系列科學儀器設備，從宏觀到微觀，對人體的物質結構從整體到器官、組織、細胞和分子進行了深入細緻的分析研究，在此基礎上針對病因病理（物質結構）的異常來進行對抗性的預防與治療，形成了“疾病醫學”防病抗病體系。中醫學則是從春秋戰國時期《黃帝內經》就形成了自己的理論體系，始終將“天、地、人”看作是一個互動的巨系統。中醫學認為要維持人體健康與消除病痛，必須“天人合一”，強調“其知道者，法于陰陽，和于術數，食飲有節，起居有常，不妄作勞，故能形與神俱，而盡終其天年，度百歲乃去”；通過“有諸內者，必形諸外，視其外應，以知其內臟，則知所病矣”，“從外知內”即“司外揣內、見微知著、以常達變”等，並以此形成了辨證論治的診療方法，且其目前仍然是中醫診療的主體。中醫藥學沒有從物質觀而是從資訊觀入手，將對人體健康直接相關的因素與人體健康狀態關聯，在認真觀察、類比的基礎上，建立了維護健康的理論和方法，取得了一系列輝煌的成就，成為中國古代科技的瑰寶，為中華民族的繁衍昌盛做出巨大貢獻（圖2）。

圖2中醫學與西醫學科技基礎的比較

中西醫在各自的道路上取得了輝煌的成就，目前又都根據自身發展中的局限性和片面性，進行著“醫學目的”“醫學模式”以及研究範式的變革和調整。西醫學的“疾病醫學”體系，已經開始向健康醫學、個體化醫學、精準醫學、4P醫學（指醫學的預見性——predictive、預防性——preventive、個體化——personalized和參與性——participatory）以及“整體醫學”在轉變，其“知識為驅動的醫學研究範式”，也在向“以問題為驅動的範式”轉換，“轉化醫學”“效果比較研究”和“真實世界研究”越來越受到關注；中醫學也將臨床流行病學、循證醫學、實驗醫學的方法引入中醫藥領域，努力説清楚、講明白中醫藥的療效，並將“中西醫結合、中西醫優勢互補”，推進中醫藥現代化、國際化，建立具有中國特色的健康維護體系，作為進一步發展的戰略目標。“遵循規律、傳承精華、守正創新”已經成為中醫藥高品質發展的必由之路，明確中醫藥的科技基礎並使其現代化，則是當務之急！

中醫學是如何從資訊科學角度來建立其醫學體系的

01

以“療效”為導向的天人合一醫學模式

醫學一詞沿于拉丁語“Medeor”，原意為“治愈、醫治”。近代相繼提出許多新的定義，如在英國《大不列顛百科全書》中對醫學的定義是：“醫學是研究如何維持健康和預防、減輕和治療疾病的科學，以及為上述目的而採用的技術。”《中國百科大辭典》對醫學的定義是：“醫學是認識、保持和增強人體健康，預防和治療疾病，促進機體健康的科學知識體系和實踐活動。”可見“療效”始終是醫學永恒的目標。作為醫學的重要組成部分，中醫藥學之所以歷經千難險阻而不衰也正是由於有療效，能解決健康問題，這也正是資訊科學與物質科學不同的研究目標的具體體現。

“中醫藥作為中華文明的傑出代表，是中國各族人民在幾千年生産生活實踐和與疾病作鬥爭中逐步形成並不斷豐富發展的醫學科學。”早在遠古時代，中華民族的祖先為了解除人們的病痛，就開始實踐如何利用自然界存在的山石草木等物體與人的健康狀態結合來消除病痛。所謂的“神農嘗百草”“伏羲治九針”“藥食同源”就是當時的真實寫照，從而創立了以療效為導向的天人合一醫學模式。“天人合一”即以解除病痛、維護健康這個“一”為目的，採用“陰平陽秘”的方法，將自然界即“天地”間存在的各種對健康有益的物質、方法（干預方法）如中藥、針灸、食療等與“人”的病痛、健康狀態相結合。如有寒性藥物，就針對人體熱性狀態，通過“寒則熱之、熱則寒之、實實虛虛”等平衡陰陽方法，調節人的狀態，消除病痛，也就是“合一”，使健康得到維護（圖3）。

圖3“天人合一”醫學模式

《漢書·藝文志·方技略》中寫道“方技者，皆生生之具”，即中醫藥是為人類生命、發展和進化服務的方法、技術和工具。所以著名國醫大師陸廣莘指出“中醫關心的是從哪尋找健康的鑰匙”，是如何“聚毒藥以供醫事”，是把“毒”轉化為“藥”，把“害”轉化為“利”，從而幫助人們實現養生、保健、治病的目的。這也正是資訊科學的宗旨和價值所在，即研究事物在與外界交互過程中，如何維持事物按照主體目標而運動變化的方法和規律，其研究的價值體現在是否能解決維護系統平衡的問題，而非是否發現新的物質基礎。否則就會出現歷史上用物質科學的價值觀指責中醫不科學、中醫是偽科學的現象。例如胡適説過，西醫能説清楚病人得了什麼病，雖然治不好，但西醫是科學的；中醫雖然能治好病，就是因為説不清楚得的是什麼病，所以中醫不科學。大量的實踐證明，中醫如果失去了“健康維護”這一根本目標，就會失去自我，就會徹底西化。可見遵循中醫藥學自身發展規律，回歸到資訊科學的本源，走出自己的發展之路，則是中醫高品質發展的根本出路。

02

資訊器官是中醫實現其醫學模式的技術支撐

中醫為了實現維護健康的目標，巧妙地利用了人的資訊器官，採用最基本的“觀察”與“干擾”法，和原始的“資訊技術”構建了“干預、反饋、調整”的技術體系，實現了“天人合一”維護健康的目標。從圖4可以看到，中醫的診療過程實際上是資訊感測、通信、智慧和控制技術在醫療行為中的體現。感知技術是醫生利用自身的感覺器官通過望聞問切來感知患者臨床表現的過程，通信技術是醫生將四診獲得的資訊通過神經系統傳遞給大腦的過程；智慧技術是醫生通過大腦“四診合參、知性思維、辯證思維”等進行資訊加工，再産生出決策方案即處方用藥的過程；患者利用自身的調控功能，實施醫者提出的干預方案則是一個施用資訊的過程。其後醫者再根據干預後患者健康狀態的變化，重復以上過程，調整方案，最終達到外在干預與人體健康狀態的相合，實現維護健康的目的。在這些過程中，醫者主體與患者客體互動共情，始終以療效為導向、以解決患者健康問題為驅動，充分利用了人的感覺器官、資訊技術實現了資訊轉換，在不知道干預與疾病的物質本源的情況下，卻解決了健康維護這一難題。

圖4辨證論治的資訊原理

這种醫學模式在中國近些年抗擊嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）、新冠疫情的過程中其優勢特色得到了充分體現。在病毒種類、結構以及體內過程尚不清楚或病毒變異不斷發生的情況下，中醫藥往往會根據疾病的外在表現，以及前人的經驗很快形成干預方案，並根據患者的治療反映，即時調整方案，最終達到治療目的。人體資訊器官有其特色優勢，如使用簡單方便、可及性好；人的思維器官其感知、判斷能力很強，但其記憶、計算等能力則遠不如電腦；同時人的感測器官定性較好但定量則不夠。在過去的數千年中，中醫已經通過充分利用人的資訊器官獲取數據、存儲資訊、加工利用資訊，發揮了巨大作用，但人的資訊器官對健康資訊獲取和利用的能力，已經成為中醫藥突破發展的瓶頸；同時人的資訊器官存在個體差異很大、把握應用技巧性很強等問題，給中醫藥的傳承發展帶來了許多的障礙，致使長期以來中醫“特色優勢淡化、傳承發展乏力”等已經成為中醫藥發展中的痼疾。而如今大數據時代已經到來，資訊技術突發猛進，給以資訊科學為基礎的中醫藥學突破發展帶來了機遇，發揮中國多學科的力量，用現代先進的資訊技術來延伸和增強中醫藥感知、理解、判斷和決策的能力，中醫藥“天人合一”醫學模式才能真正做到“守正創新”。

03

辨證論治是一個醫患交互的資訊轉換過程

“辨證論治”是中醫學診療疾病的基本理念和主體方法。包括了辨證、論治與反饋調整3個基本過程。辨證即中醫從治療角度對患者的健康狀態（空間上所呈現的症狀、體徵以及理化檢查結果）和方式（時間上所呈現的過程和規律）所進行的概括和描述；論治則是醫者依據辨證結果、結合臨床經驗，所提出的診療方案和處方用藥等；反饋調整則是以療效為導向，根據患者實施診療方案後的機體的反映變化情況，對干預方案的調整（圖5）。從資訊科學的角度看辨證論治的過程是一個資訊轉換的過程：醫者在中醫理論指導下和臨床經驗的約束下，圍繞著幫助患者解除病痛這一目標，利用自己的感官望聞問切，有目的收集患者的臨床表現及其相關資訊，將其記錄下來，就形成了數據；進一步用原有的資訊如中醫病因、病機、病位、病勢等來理解已收集的數據，形成初步認識，就將來自患者的數據通過理解轉變成了資訊；再利用自己所掌握的疾病、證候等知識做出判斷，形成診斷結果，就將資訊轉換為知識，進一步依據診斷結果、結合自己臨床經驗和所掌握的干預手段提出診療方案和處方用藥，這就將知識進一步轉變為智慧。可見辨證論治的資訊轉換是在醫患交互的過程中，在中醫藥已經構建的知識體系的基礎上，利用人的資訊器官在資訊技術支撐下所實現的。

圖5中醫辨證論治過程

資訊學領域的DIKW層級模型和資訊鏈（information chain）可以更好地揭示辨證論治的資訊轉換過程。DIKW層級模型即數據（data）→資訊（information）→知識（knowledge）→智慧（wisdom），而資訊鏈在數據之前加入了“事實”這個概念，即事實（fact）→數據→資訊→知識→智慧（intelligence）。可以看出，DIKW和資訊鏈模型表達了人類大腦對認知對象的層次結構，其中數據是人類大腦中最基本的認知對象，是現實實體或認知對象的量在特定量化尺度下的抽象表示，或者説數據是現實實體或認知對象在數據空間上的映射。而資訊不僅表達了認識對象的客觀存在，還表達了主體對客體的認知，知識與智慧（或智慧）表示人類對客體的主觀意識，是對客觀世界的認知、提煉、洞察和創造（圖6）。正如一個幼兒對一棵“樹”的認識可能僅在於地表上綠色樹葉與粗大枝幹的組合，而成人卻可以推斷出所有“樹”所隱藏在地表下的根系及四季形態的變化。

圖6 DIKW層次結構

中醫的“司外揣內”正是古人應用DIKW模型對人體及其生命活動現象進行具象表達。到目前為止沒有任何一門科學可以完全解釋人體生命現象，無論中西醫學在詮釋人體生命健康方面都處於“灰箱”水準（圖7）。人類之所以具備舉一反三的能力，其本質上是對數據在不同層次相似性的洞察能力。正如數據科學中的遷移學習一樣，中醫學通過對自然界中的晝夜變換、河流運作、山川向背等現象和規律的掌握，以取象比類思維形成了對人體陰陽轉化、臟腑生克、氣血運化等規律的總結，實現對人體生命認識與中醫理論體系的自洽。

圖7中醫學的灰箱系統

可見DIKW層級模型和資訊鏈的轉換過程，就是中醫利用辨證論治資訊轉換來實現其維護人體健康的過程，是中醫藥診療的能力和水準的具體體現。如何借助數據科學、資訊科技來提升轉換的能力和水準，也是推進中醫藥高品質發展的關鍵。目前以ChatGPT為代表的大語言模型技術的發展，給中醫藥如何利用已有的資訊、知識來提升決策能力，提供了很好的示範和途徑。中醫藥有8000多種古籍，有豐富的臨床經驗積累，如果能夠將這些資源進行數字化加以利用，輔助醫師臨床決策，通過“混合智慧”將會大大提升中醫“天人合一”的能力水準和效率，為健康中國做出更大貢獻。

中醫藥學科研範式的轉化與守正創新高品質發展

2007年1月11日，圖靈獎得主吉姆·格雷在加州山景城召開的NRC－CSTB（National Research Council－Computer Science and Telecommunications Board）上，發表了他的著名演講：“科學方法的一次革命”。在這次演講中他將科學研究的範式分為4類：第一范式，是指以實驗為基礎的科學研究模式。簡單説來，就是以伽利略為代表的文藝復興時期的科學發展初級階段。第二範式，即理論研究為基礎的科學研究模式，在這個階段科學家將無法用實驗模擬的科學原理用模型簡化，去掉一些複雜的因素，只留下關鍵因素，然後通過演算得到結論。如牛頓三大定律解釋了經典力學，麥克斯韋理論解釋了電磁學，以及20世紀初出現的量子力學、相對論等都以理論研究為主；隨著電子電腦的高速發展，産生了第三範式，即利用電子電腦對科學實驗進行模擬倣真的模式，無論在基礎科學研究還是工程實驗中，電腦倣真越來越多地取代實驗，成為科研的常用方法。21世紀，隨著數據的爆炸性增長，數據密集範式已經從第三範式分離出來，成為一個獨特的科學研究範式，即“第四範式”，形成了以資訊科技為龍頭推動著各行各業進行數字化轉型和高速發展局面。這也成為中醫藥學推進現代化而範式轉化的必由之路。

中醫藥學作為古代科學的瑰寶，要使中醫藥學突破瓶頸，高品質發展必須轉化研究範式，守正創新，構建起與其發展相適應的、以資訊技術為主體的技術體系，緊跟時代發展潮流，推進現代化和國際化，這樣才能使中醫辨證論治資訊轉換的能力得到革命性的提升。對此劉保延于2013年提出了“真實世界中醫臨床研究範式”，其核心特點是“臨床科研一體化，以人（醫患）為中心，以問題為導向，以數據為驅動，臨床實踐與科學計算交替，從臨床中來到臨床中去”。並構建了“中醫臨床科研資訊共用的系統”，形成了支撐中醫真實世界臨床研究的術語規範、結構化數據採集系統、自然語言智慧化處理系統、中醫藥臨床海量數據治理的方法和相應的規範標準，組織開展了一系列的真實世界臨床研究。

但我們也清醒地看到，範式轉化就是科學革命，儘管中醫學具有大數據的主要特徵，但傳統的中醫診療過程仍然是通過醫生人體器官和大腦而實現，相較于現代電腦系統來説，人類的強項在於對知識的理解與智慧創造，但其存儲和計算能力要遠遠落後於電腦。現代大數據採集技術將可以更快速和全面地採集客體的症狀、體徵、檢查檢驗等醫學指標，同時基於高速網路和可穿戴技術使客體的數據採集已經可跨越時間和空間，並可以採集數值、文本、聲音、圖像和視頻等多模態數據。大數據預處理技術可以快速實現醫學文本分類、自然語言處理、圖像識別，大數據存儲技術可以解決結構化和非結構化醫學數據的高速存取等。建立在大量合適的模型基礎上的大數據分析技術可以實現多模態、多視圖、非結構化等數據的分析，其人工智慧演算法已經可部分替代人類進行決策。以深度學習為代表的神經網路技術，也可以較好地模擬中醫的非線性思維模式，強化學習演算法體現中醫辨證論治序貫決策的時空觀，遷移學習可以將前人的經驗應用到新的醫學問題的解決，知識圖譜技術解決了中醫多維概念實體關係的具像表達與推理支撐等。所以動員和吸引多學科參與中醫藥研究範式的轉換，全面推進中醫藥的數字化轉型，已經成為中醫藥守正創新高品質發展的必由之路！

結論

中醫學從最初創立開始，就具備了原始的資訊學特徵，它更關注於事物運動表現在外的資訊而非物質本身。從資訊角度來認識人體健康，並以醫者為核心、以療效為導向，採用觀察、類推、求道的方法，將自然界對人體健康有直接作用的方法與人體健康狀態關聯，建立了其堅實的理論體系與科學基礎，並通過辨證論治的診療方法形成了與其科學原理相適應的技術體系，在數千年健康維護的實踐中，積累了豐富的經驗，成為中國衛生健康事業重要組成部分。但隨著時代發展和醫療模式的變化，中醫藥原始的資訊技術方法已經嚴重制約著中醫藥自身的發展速度、阻礙著傳承與創新以及新的服務業態的産生。遵循規律、轉變範式、全面進行數字化轉型，以現代資訊科學和智慧技術為主導，建立中醫知識和智慧快速創生的體系，走出符合中醫特點，可以高速、高品質發展的道路，必將為建立中國式現代化強國、為中華民族的復興、為人類健康做出巨大貢獻。

本文作者：劉保延，中國中醫科學院，首席研究員，研究方向為中醫臨床評價方法；文天才（通信作者），中國中醫科學院中醫藥數據中心，教授級高工，研究方向為智慧醫學與中醫真實世界。