張士舜

（石家莊市中醫(yī)院張士舜國家名老中醫(yī)傳承工作室，河北 石家莊050011）

0 前言

馬克思認(rèn)為，一種科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算達(dá)到了真正完善的地步［1］.為了使中醫(yī)數(shù)學(xué)化，筆者曾經(jīng)進(jìn)行了多年努力，包括學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、老三論、新三論、泛系理論、復(fù)雜性科學(xué)、非線性數(shù)學(xué)、混沌理論.在二十世紀(jì)八九十年代，曾經(jīng)形成過一個(gè)熱潮，當(dāng)時(shí)稱作多學(xué)科研究中醫(yī)，筆者為此也進(jìn)行了相關(guān)研究，在1984年撰寫了 《中醫(yī)現(xiàn)代化研究》專著，并把此著作寄給了錢學(xué)森教授.錢學(xué)森教授肯定了筆者的研究方向并予以回信.著名學(xué)者戴汝為院士在 《系統(tǒng)學(xué)與中醫(yī)學(xué)創(chuàng)新發(fā)展》這本書中是這樣記錄這段歷史的，“經(jīng)歷了在20世紀(jì)80年代中醫(yī)藥現(xiàn)代化蹣跚的過程，錢學(xué)森以一個(gè)科學(xué)大師的堅(jiān)定再次指明了中醫(yī)現(xiàn)代化的科學(xué)觀點(diǎn)和方法，1990年6月4日致張士舜的信中說：必須現(xiàn)代化而現(xiàn)代化又必須引用現(xiàn)代科學(xué)的前沿——系統(tǒng)科學(xué).因此我贊成 《中醫(yī)現(xiàn)代化研究》的基本出發(fā)點(diǎn).但我認(rèn)為所用方法論是不夠的，因?yàn)槿梭w是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，不是開放的簡單系統(tǒng)，這中間有本質(zhì)上的區(qū)別.老方法不行，要用定性與定量相結(jié)合的綜合集成法.”［2］綜合集成法是思維科學(xué)的應(yīng)用技術(shù)，既會(huì)用到思維科學(xué)成果，又會(huì)促進(jìn)思維科學(xué)的發(fā)展.計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、知識(shí)工程的迅速發(fā)展，大大促進(jìn)了綜合集成工程的發(fā)展.應(yīng)用綜合集成工程，能夠找到中醫(yī)學(xué)與數(shù)學(xué)結(jié)合的切入點(diǎn).

1 中醫(yī)學(xué)與數(shù)學(xué)的關(guān)系

中醫(yī)學(xué)與數(shù)學(xué)有著密切的關(guān)系.在兩千年前的春秋戰(zhàn)國時(shí)期，也是我們國家從奴隸制向封建制發(fā)展過程中，出現(xiàn)了孔子、孟子、墨子、韓非子、老子、孫子等優(yōu)秀的思想家和科學(xué)家，當(dāng)時(shí)稱作諸子峰起、百家爭鳴.同時(shí)也出現(xiàn)了天文學(xué)、氣象學(xué)、物候?qū)W、地理學(xué)、哲學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科.當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)稱為大數(shù)法則，這些先進(jìn)的綜合的宏觀的科學(xué)知識(shí)與中國當(dāng)時(shí)的醫(yī)療實(shí)踐相結(jié)合，出現(xiàn)了綿延至今的中醫(yī)學(xué).所以說中醫(yī)學(xué)是古代宏觀科學(xué)，是中國古代數(shù)學(xué)與醫(yī)學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物.在21世紀(jì)的今天，當(dāng)代數(shù)學(xué)的最新成就必將對(duì)中醫(yī)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響.中醫(yī)學(xué)同數(shù)學(xué)的不斷結(jié)合，正是中醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的具體內(nèi)容之一.數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界中的量及量的關(guān)系的科學(xué).一門學(xué)科同數(shù)學(xué)相結(jié)合或者說一門學(xué)科的數(shù)學(xué)化，首先意味著從定性研究進(jìn)入到定量分析，即意味著數(shù)量化.數(shù)量化又意味著符號(hào)化，還意味著抽象化.數(shù)學(xué)的抽象程度比其他科學(xué)的抽象程度要高.因此，有一句名言，數(shù)學(xué)是科學(xué)的皇后.科學(xué)產(chǎn)生于用數(shù)學(xué)解釋自然這一信念.科學(xué)的本質(zhì)是數(shù)學(xué).縱觀科學(xué)發(fā)展的歷史，很多新的科學(xué)都是伴隨著那些不能變成數(shù)學(xué)的事物變成數(shù)學(xué)而得到發(fā)展.新的科學(xué)的創(chuàng)造與數(shù)學(xué)的發(fā)展是并行的.隨著人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)不斷深化，數(shù)學(xué)在各門學(xué)科中的應(yīng)用越來越廣泛和深入.

2 人工智能在中醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)和人工智能的飛速發(fā)展，對(duì)整體科學(xué)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的提高起到了巨大的推動(dòng)作用.中醫(yī)學(xué)也應(yīng)與人工智能相結(jié)合，從而推動(dòng)中醫(yī)學(xué)產(chǎn)生飛躍式的發(fā)展.計(jì)算能力的提高、算法研究的突破以及大量數(shù)據(jù)的積累，這三個(gè)要素的具備為人工智能在中醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).計(jì)算機(jī)日益強(qiáng)大的分析處理能力，使人工智能如虎添翼，異軍突起，引起了政府和社會(huì)廣泛的關(guān)注.在醫(yī)療領(lǐng)域，人工智能僅僅是起步.醫(yī)學(xué)是一門綜合性科學(xué)，醫(yī)療服務(wù)對(duì)象又是個(gè)性化的，疾病產(chǎn)生的原因又是多因素的，因果關(guān)系復(fù)雜.2016年8月，IBM宣稱：人工智能標(biāo)志性產(chǎn)品WATSON在日本東京僅用了10 min，便為一名60多歲患罕見白血病的女性患者作出診斷并給出治療方案.當(dāng)前，人工智能在中醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還是一個(gè)全新的挑戰(zhàn).有挑戰(zhàn)就有機(jī)遇，就有發(fā)展空間.

2.1 早期的人工智能系統(tǒng)在中醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

早在20世紀(jì)80年代，已有學(xué)者對(duì)中醫(yī)辨證中人工智能的應(yīng)用進(jìn)行了初探［3、4］.此后的三十余年里，人工智能技術(shù)在中醫(yī)辨證領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸深入.陸志平等認(rèn)為，中醫(yī)專家系統(tǒng)輸出的信息必須依賴于輸入信息，但是由于中醫(yī) “四診客觀化”的問題一直沒有解決，即輸入信息的客觀化問題沒有被解決，因此系統(tǒng)的輸出信息能否代表原專家的結(jié)果就成為問題了，這導(dǎo)致研發(fā)中醫(yī)專家系統(tǒng)的工作逐漸進(jìn)入低谷［5］.吳蕓根據(jù)中醫(yī)臨床辨證特點(diǎn)，利用軟計(jì)算方法構(gòu)建了具有一定特色的中醫(yī)智能辨證處理系統(tǒng)［6］.褚娜以中醫(yī)辨證和相關(guān)智能算法為基礎(chǔ)，提出適用于中醫(yī)智能辨證的理論方法，研發(fā)了針對(duì)慢性乙型肝炎的中醫(yī)辨證系統(tǒng)原型［7］.在滕文龍?jiān)O(shè)計(jì)的醫(yī)療診斷系統(tǒng)中，中醫(yī)診斷子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較為完整的中醫(yī)診斷功能［8］.

如何將四診信息進(jìn)行快捷、準(zhǔn)確的客觀化，是中醫(yī)辨證智能化必須解決的基礎(chǔ)性問題.目前，有關(guān)脈診［9］和舌診［10］的研究已取得較大進(jìn)展［11］.此外，王憶勤等在中醫(yī)智能問診方面進(jìn)行了嘗試［12］，基于多標(biāo)記學(xué)習(xí)建立中醫(yī)問診模型，對(duì)實(shí)現(xiàn)問診信息的客觀化具有一定的意義.除智能辨證領(lǐng)域外，諸多學(xué)者依托數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別等方式，亦實(shí)現(xiàn)了人工智能技術(shù)在探索組方規(guī)律、建立中醫(yī)診療標(biāo)準(zhǔn)及中醫(yī)人才培養(yǎng)等方面的進(jìn)展［13～15］.

筆者1984年曾經(jīng)參與了電腦中醫(yī)的研究，用當(dāng)時(shí)的微機(jī)和BASIC、TIOBE、LISP模擬當(dāng)時(shí)一位老中醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果通過了省級(jí)鑒定.當(dāng)時(shí)請來一個(gè)病人，老中醫(yī)望聞問切開出處方，然后又到電腦中醫(yī)那開出一個(gè)處方，結(jié)果這兩個(gè)處方基本相同，也就是說當(dāng)時(shí)的電腦中醫(yī)達(dá)到了模擬老中醫(yī)思維的程度.后來，在全國很多中醫(yī)研究機(jī)構(gòu)都研發(fā)了某某老中醫(yī)臨床軟件.但這些軟件在市場應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)了問題，主要的問題是當(dāng)這個(gè)老中醫(yī)的處方變化時(shí)，電腦中醫(yī)不能跟隨變化.所以，電腦中醫(yī)的療效趕不上這個(gè)老中醫(yī)的療效.故此，電腦中醫(yī)風(fēng)行了一時(shí)后夭折.現(xiàn)在看來主要原因有兩個(gè)：（1）老中醫(yī)的知識(shí)庫存量不夠大；（2）計(jì)算方法和計(jì)算模式存在不足.當(dāng)時(shí)，和筆者合作進(jìn)行電腦中醫(yī)研究的數(shù)學(xué)家粟載福先生告訴筆者，目前電腦的技術(shù)模擬中醫(yī)的思維還不成熟，需要人工智能技術(shù)的發(fā)展，等人工智能技術(shù)達(dá)到相當(dāng)高的程度時(shí)，再與中醫(yī)思維相結(jié)合，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)躍升.

2.2 成熟期的人工智能系統(tǒng)在中醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

目前人工智能系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第五代，可以處理海量的信息，也就是進(jìn)行云計(jì)算，并且進(jìn)行推理，模擬富有邏輯推理功能的人類思維，中醫(yī)學(xué)與人工智能相結(jié)合的機(jī)遇到來了.在2017年2月27日開幕的世界移動(dòng)通訊大會(huì) （MWC）上，日本軟銀CEO孫正義表示，2018年人工智能爆發(fā)的 “奇點(diǎn)”就會(huì)到來，我們應(yīng)該加快研發(fā)中國西醫(yī)和中醫(yī)的人工智能自動(dòng)診斷系統(tǒng).這兩個(gè)系統(tǒng)將會(huì)對(duì)中國140萬鄉(xiāng)村醫(yī)生醫(yī)療水平的提高起到巨大的支持作用，為緩解看病難做貢獻(xiàn).

在美國洛杉磯召開的2017年人工智能的國際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議AAAI中筆者發(fā)現(xiàn)，人工智能與專家系統(tǒng)的完美結(jié)合是中醫(yī)學(xué)與人工智能結(jié)合的一個(gè)切入點(diǎn).人工智能系統(tǒng)是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng)，而知識(shí)表示、知識(shí)利用和知識(shí)獲取成為人工智能的三個(gè)基本問題.專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要分支，也是人工智能中最為活躍的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，能讓人工智能突破理論研究而得到實(shí)際應(yīng)用.專家系統(tǒng)指的是由人類專家編制出的一個(gè)具有大量知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng).這個(gè)系統(tǒng)可以模擬人類專家思維來解決復(fù)雜問題，并進(jìn)行推理和判斷.專家系統(tǒng)通常由六部分構(gòu)成，分別是人機(jī)交互界面、知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫和知識(shí)獲取，其中以知識(shí)庫和推理機(jī)相互分離最具特色［16］.知識(shí)庫就是儲(chǔ)存海量的信息.推理機(jī)能夠利用醫(yī)學(xué)知識(shí)庫，按照推理方法解決所遇到的問題.專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是啟發(fā)性、透明性、靈活性［17］.

一位著名數(shù)學(xué)家在討論筆者的理論和海量信息的處理時(shí)說：“現(xiàn)在人工智能技術(shù)模擬你的思維可以完全達(dá)到，但是不能超越你的思維.”當(dāng)前，生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)一直試圖將望聞問切機(jī)器化、符號(hào)化、數(shù)學(xué)化、形象化 （人臉識(shí)別），但是一直沒有成功.望、聞、問都行，但是脈診的自動(dòng)化一直沒有達(dá)到理想的水平.一門科學(xué)要想引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，首要的條件是符號(hào)化.因此中醫(yī)與人工智能的結(jié)合必須另辟新徑.另外，辨證論治本身可變參數(shù)太多，也不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng).所以，中醫(yī)學(xué)理論的抽象化是不能與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的一個(gè)障礙.另外，單純辨證論治理論基本進(jìn)入平臺(tái)期，一直未有巨大突破，以癌癥治療為例，單純辨證論治治療只能是一種輔助治療.

筆者于2000年提出了三辨治癌的理論框架，即辨證論治、辨病理論治、辨病位論治相結(jié)合.中醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)辨證論治，而西醫(yī)學(xué)是辨病論治，中西醫(yī)結(jié)合是辨證論治加上辨病論治，需要強(qiáng)調(diào)的是這里的辨病指的是西醫(yī)的病名.對(duì)于如何辨病論治，三辨論治理論提出了具體的、可操作性強(qiáng)的治療方案，尤其在癌癥治療中實(shí)施了辨病論治的治療體系.它突出了中醫(yī)藥在癌癥治療中比較靈活、具有個(gè)體化治療的特性，副反應(yīng)小，尤其容易被年高體弱、廣泛轉(zhuǎn)移，不能進(jìn)行手術(shù)、放療、化療者，或放、化療后反應(yīng)嚴(yán)重等中晚期患者接受，不僅能夠改善生活質(zhì)量，而且可以延長生存期，長期帶瘤生存，還可以配合其他方法提高治療效果和減輕毒副反應(yīng)［18］.辨證論治加辨病論治在腫瘤的治療上已初步獲得了成功，可將這個(gè)理論框架拓展到所有疾病的治療中來.在目前臨床基礎(chǔ)上，中醫(yī)學(xué)要想顯著提高臨床療效，必須進(jìn)行理論框架的修正，即辨證論治和辨病論治相結(jié)合治療腫瘤，稱為三辨治癌，治療其他疾病稱為三辨論治.我們將這個(gè)理論框架付諸于實(shí)踐15年 （2000年～2015年）.2016年8月6日，《三辨論治治療晚期肺癌臨床應(yīng)用研究》通過省級(jí)鑒定，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平［19、20］，初步證明了這個(gè)理論框架的先進(jìn)性和廣闊的發(fā)展空間.

患者的最終目的是獲得最佳療效，用數(shù)學(xué)語言來說，就是在巨大的搜索空間中，迅速找到滿意解的能力.三辨論治理論框架完全適合于現(xiàn)在的人工智能系統(tǒng).它的優(yōu)點(diǎn)為：（1）把西醫(yī)對(duì)疾病研究的最新進(jìn)展，尤其是西醫(yī)近數(shù)十年來對(duì)中藥藥理、藥效學(xué)研究的最新進(jìn)展融進(jìn)中醫(yī)的臨床治療中來；（2）由于辨證論治的復(fù)雜性和多樣性，可以將中醫(yī)學(xué)兩千年來的各種學(xué)派，以及目前中醫(yī)學(xué)的各種流派的經(jīng)驗(yàn)融入到專家?guī)熘衼?；?）將辨證論治和辨病論治相結(jié)合，即能將中西醫(yī)理論有機(jī)融合.

筆者根據(jù)55年臨床中醫(yī)治療癌癥經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合三辨治癌的臨床應(yīng)用病例，研究參西衷中三辨論治人工智能開方專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的分治法、回溯法、深度算法等，形成 “三辨會(huì)診”模塊.把前臺(tái)提交的患者信息作為一個(gè)命題提交后臺(tái)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)把命題分解成一個(gè)或是多個(gè)小命題，模擬筆者三辨論治理論，結(jié)合病人具體病情，比如病位、病理、年齡、是否有放化療、舌苔脈象等，同時(shí)考慮到中藥藥材特性等因素，先針對(duì)某一癥狀開藥，然后結(jié)合臨床及藥典用量，給出中藥處方的較優(yōu)解.經(jīng)過多次測試后，此人工智能專家系統(tǒng)開出的處方80%～90%和筆者處方思路一致，系統(tǒng)正逐漸修補(bǔ)一些BUG，力爭做到處方符合率達(dá)到95%以上.這個(gè)專家系統(tǒng)暫時(shí)命名為 “張士舜三辨論治人工智能疑難病臨床會(huì)診系統(tǒng)”，它雖不能代替醫(yī)生，但卻是醫(yī)生的有力助手，可以有效地為臨床醫(yī)生提供咨詢、經(jīng)驗(yàn)、研究成果和各種最新信息，并最終提出供醫(yī)生參考的處方組合的最優(yōu)解.這一系統(tǒng)將不斷更新、吸收最新信息，因此它又是動(dòng)態(tài)的，初步體現(xiàn)了錢學(xué)森教授所指出的中醫(yī)學(xué)是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有自組織、自學(xué)習(xí)、自積累、自記憶的功能.

3 結(jié)語

當(dāng)然，中醫(yī)學(xué)與人工智能的結(jié)合，我們只是開始切入，剛剛邁出了一小步，但對(duì)于中醫(yī)學(xué)的前進(jìn)來說，可能是一大步，因?yàn)橹嗅t(yī)學(xué)與人工智能結(jié)合的前景肯定是廣闊的.