医学信息学，知识整合和三维知识世界

老包

生物医学知识整合论（Ⅴ）已初步完成，等待发表，先刊出其第一节：

生物医学知识整合论（Ⅴ）  
              ——再论知识背景空间

                      包含飞

       上海中医药大学中医学信息化-标准化研究室，200032


摘要  本文沿生物医学知识整合论研究方向进一步探讨生物医学知识的复杂的背景空间。文章介绍了笔者对医学信息学及医学知识领域中物理、人类智能和人工智能世界的三维关系的认识；为了使该理论逐步清晰化，文中提供了一系列的概念定义；接着分别以欧几里得几何、VB编程语言和胆汁淤滞为例描述了人类智能、人工智能和物理（自然）系统三种知识的背景空间的特点；最后探讨了先哲们建立理性学科的背景空间的技巧及对我们的启示。


关键词  生物医学知识整合论  医学信息学  知识背景空间  认知科学  医学人工智能   
  

在某种意义上，生命是一切自然机理的总和，生命科学是一切科学的总和。生命系统及生命科学的奥妙之处不仅仅在于这“一切”二个字，更在于“总和” 二个字，在于生物界的完美无缺的、和谐共济的“总和”！这就是自然界的物理整合，而关于科学知识的“总和”机制的研究就是知识整合科学。在生物医学知识的整合研究[１-７]中，生物医学信息学可起无可取代的作用。

1．医学信息学，知识整合和三维知识世界

医学信息学拥有一个庞大的学者团体，其国内和国际学术会议的规模一般相当大。在有关的各种书刊杂志上发表的，在各种会议上交流的，大都是关于在医疗卫生领域中的应用系统。但有些学者指出，医学信息学并不等于建立形形色色的与医疗卫生有关的应用系统[８]。那么医学信息学究竟是什么？它仅仅是把现成的信息技术引进到医学领域中的努力？它的内容仅仅是开发、引进和维护一些信息系统？它有没有自身的概念系统，深层理论和体系结构？
笔者认为对前两个问题，否定答案是明确的，但对第3个深层次问题就不那么容易回答。首先，生物医学信息学涉及两个大学问信息学和生物医学。信息一词外延极为广泛，常与物质、能量等被并列为构成世界的基本要素或维度，所以几乎是一个无处不在的带有哲学意义的“千面概念”。笔者认为信息这个概念很多方面极类似于另一个无处不在的广义概念：“结构”[４，６]。我们并没有根据物质和能量概念提出“物质学”或“能量学”，但我们却根据信息概念提出了“信息学”。这也许是因为香农曾对关于通信的信息概念给出了定量公式和人类发明了诸如计算机和网络这些被称为信息技术的新事物并且对人类生活产生了绝无仅有的影响之故。我们还在生物学和医学领域中分别提出了生物信息学和医学信息学，并且把财务管理、设备药物管理、医院局域网建设、电子病历、PACS、 疾病诊断-治疗-护理、药理和药物动力学、DNA的表达及调控和蛋白质功能-空间构型-蛋白质网络等的算法-查索-计算机处理、….. 统统地归到“生物医学信息学”这面大旗下。而且，生物学和医学又是个超繁领域，几乎囊括和整合了诸如机械、电、化学、大分子、随机、非线性….. 所有的方面，真可谓集“万千机制于一体”。 因此两个超繁领域的结合的“产儿”生物医学信息学的极端复杂性和内在千差万别的异质性就在所难免。再加上参与到生物医学信息学中来的学者群体的知识背景、追求目标、思维方式又彼此相差甚远。对一些学者来说“理所当然”的事，对另有些学者也许会“莫名其妙”。所以，我们不得不认承认目前生物医学信息学丰富的异质性，它至今更象一个学科群体，尚未真正成为统一的学科。
划时代级的科学大师牛顿和爱因斯坦在追求统一结构和理论时都选择了万古不变的天体系统，没有选择生命系统。另一个大科学家量子力学的奠基人薛定谔研究过生命系统，留下了一句脍炙人口的名言：“生命是负熵”，讲得通俗一点就是“生命的结构会越来越复杂”。他解释的原因是因为生命系统是“开放系统”，任何复杂的生命系统都可“统一”到负熵。这一伟大的论断在哲学界和物理界意义远大于生物学和医学界，因为即使一个老婆婆也拥有生物学基本常识知道她的小鸡崽会“越长越大”。因此，可以想象探索医学信息学的内在统一的结构和理论决非轻而易举的事。相反，它是一件令人望而生畏的苦差事。
MA Musen 指出，“Blois的工作的原理性贡献在于确认了认识论（epistemology）是令人信服地说明医学信息学是一门学科研究的核心元素。［８］”这一点与笔者十多年来的努力方向可谓不期而遇。知识从其本质上来讲是自然物理世界和人类意识世界的对话，是物理世界的规则和意识世界的规则的交流。Weed把病历数据分为主观类（病人主诉），客观类（临床发现，实验室结果），评估类（结论，诊断），计划类（治疗措施）[１４]。其实他的主观类，评估类，计划类均属主观意识类，客观类属客观物理类，所以生物医学知识系统反映了这种对话。因此讨论生物医学知识整合问题不可能离开物理世界的规律，意识世界的规律及人工智能世界的规律及其相互关系。从唯物主义哲学看，人类大脑的知识和思维运动可看成是客观物理世界的抽象或模型，而人工智能可看成人类智能的一部分或“代理”并可作为人工智能或知识整合的具体手段，因此也可看成客观现实世界的一种抽象或模型（见图1，2）。因为人工智能的智能承载体与大脑神经系统不同，具有帮助人类智能大容量积累和大规模联合的潜能。而且正因为人工智能的知识承载体不同，它们一经成立，便获得了自身的个性并按自身的规则运动，成为一种独立于人类智能的自在体。就象一辆汽车固然是人类智慧的产物，但一个人必须掌握汽车的“个性（性能）”，才能获得“驾驶执照”。
生物医学知识整合论（The Theory of Bio-Medical Knowledge Integration, BMKI）［１－７］的宗旨是探讨整合生物医学知识的信息学方法，使较局部和较零碎的生物医学知识能更整体化地反映生物机体和医学过程。诗曰“会当凌绝顶，一览众山小。”目标不高难以“盖全”，笔者有意借此“高难”的生物医学知识整合研究为目标，对生物医学知识“超复杂”世界的哲学-信息学细节作一番神游和苦旅，并且希望有所收获。MA Musen说过意味深长的一句话，“如果我们相信医学信息学的研究对世界的某些方面贡献了自己独特的有内在价值的基本理解,那么阐明医学信息学的理论基础并使之区别于计算机科学和其他科学如信息理论，生物统计学和保健研究等，是我们的当务之急。然而，不幸的是我们学科中没有致力于提出基础理论的哲学家。［８］”看来有责任性的学者之所虑，有很多共通之处。笔者生性偏爱学术的完美性，眼中的医学信息学犹如一位婷婷待妆的“美丽公主”，具有自身的美学潜质，不是人们心目中的生物学和医学的“美丽女仆”。更希望BMKI成为医学信息学的一个新学科，新成员。笔者将尽其所能为MBKI建立一套相对严密的基础概念和学术结构，期望开创一块蓝天碧地，湖影垂柳的学术境地。