中医人工智能方法论的研究

新疆中医药研究院 (乌鲁木齐830000) 杨爱年 王 栋 郭晓蓉 北京智尔康软件技术公司 宋映星 张永强 北京市邮政储汇局 杨逸帆 【摘要】人人享受名医水平的服务，这是人类千百年来的共同梦想。博大精 深、独具特色的中医学是世界医药学宝库的绚丽瑰宝。中医药对疑难痼疾具有神 奇疗效而毒副作用甚少。这顺应了人类向往健康、回归自然的大趋势，因而深受各国人民的青睐。积累有几十年经验的中医药、中西医名家堪称凤毛麟角，这是我国得天独厚的高级“智能资源”。为使当代群体“华佗”得以突破时空、地域和语言等障碍，更快、更高、更强的登上国际大雅之堂。10多年来，先后由数百位中青年学者参加的《中医百病诊疗康复智囊》(以下简称《中医智囊》)研究项目，对全国数十位名老中医(含民族医)专家及名家经验进行了孜孜不倦的继承和智能软件的研究开发。虽然当代计算机、信息科学以及人工智能技术有了长足的进展，但针对以经验思维特征和模糊推理演绎风格著称，民族气息浓郁的中医药学领域，特别是面对这一超巨规模的智能软件知识系统工程，就远非原有逻辑推理等技术模式所能胜任。必须拓宽思路，寻觅和发展相应的技术方法。 围绕《中医智囊》的研制实践，本文着重对“统摄辩证机制”命题进行讨论，期与同道商榷，以共同谋求技术发展对策。 【关键词】人工智能辩证方法论统摄机制 l统摄辩证机制研究是《中医智囊》的核心命题 1．1统摄辩证是中医学的精髓中医药学博大精深的辩证体系，丰富的论治层次，模糊特色鲜明的经验知识，复杂关联的思维结构，高维多向的推理演绎，以及中药“一物二气”的双向调节，继承推论的“二律背反”等现象，这在其它学科中是极为罕见的。 虽然中医学具有典型的经验思维特征和浓郁的模糊演绎风格，但诊疗结果的发生却仍然是明确的，而非模糊、随意的。事实上，无论病人病情多么复杂，中医大夫总能开出“切中病机”的处方来。这不仅说明中医学理论的博大精深和源远流长的经验实践性，而且在关系复杂，多重层次灵活演绎的辨证施治过程中，这种对多元模糊变量进行综合评判的能力，则源自整体辨证论治体系所蕴含的统摄关系规律。而决策水平的优劣则取决于临诊大夫的掌握和运用程度。可以说，在充分了解中医学的实质内涵特点的基础上，只有高屋建瓴的深入发掘，提纲挈领的剖析统摄辩证机制，才可能找到揭示中医辩证思维体系规律的契机。 1．2“组合爆炸”需要控制人类解决问题时若预先不考虑哪种解法最可能成立，而是盲目地对每一种可能的解法都做一番试验，则被称作尝试性搜索法。这种盲目搜索法不适宜解决较大或较复杂的问题。 中医临诊时，由于患者人群的随机性，病人病因病机各不相同，症状表现千差万别，病情病势，复杂多变。这必须对致病成因、病理、病情、症状体征、证候分型层次等广泛论域作全面考虑，才能做出“切中病机”的准确辨证诊断；而立法方药所牵扯的灵活演绎的专家经验、关系复杂的论治法则，以及丰富的知识内涵和辩证体系规律，这都不可避免的使中医诊疗趋向多向、多级、多层次的多元目标辩证思维过程。也就是说，一种疾病专家诊疗系统推理机制所面临的决策信息即已堪称“海量”，这一庞杂密集的信息流又进一步交叉组合、相互增殖，必然导致信息量呈指数式增长。汇集众多专家、囊括百病擅长的《中医智囊》是一个超巨规模的知识决策系统，其知识信息则更呈现出前所未有的“组合爆炸”性增长趋势。 由于经济承受能力，诊疗过程的时间限制等原因，用户对系统的运行效率和硬件环境往往都有(如价格、速率等)苛刻的要求，实际上不可能以无限制地扩充内存、提高硬件成本或降低系统运行效率为代价来满足这一需求。因此我们必须从宏观出发，通过自身优势、发展新的技术方法策略，以避免“信息爆炸”危机的产生。 2辨证论治体系的思维机制 2．1 中医辨证论治的思维特点 人类专家思维除包括形式逻辑、辩证逻辑等广泛内涵和外延外，尚有抽象思维、灵感思维、直觉经验和超思维等知识。 在中医诊疗过程中，一个证候或病症概念的正确形成，必须依靠“四诊合参”。在中医辨证过程中，作为诊疗决策依据的这些属性模糊的概念，不仅内涵极不明确，而且具有更为外延广泛的模糊语意。即令对其描述清楚尚属不易，进行系统归纳、规范操作则更为困难。 临诊患者因人而异，致病成因和病机的多元交叉，病情的轻重缓急，病势的标本虚实，症状的庞杂无序；证候“互参”、“互变”、“相兼”的交织关联；都使辨证诊断、立法论治的推理过程更趋错综复杂，灵活多变。 中医诊疗过程中的判断和推理大都属于模糊逻辑推理范畴。而中医专家在“辨证求因”与“审因论治“期间运用的八纲辨证、病因辨证、六经辨证、三焦辨证、卫气营血辨证、脏腑辨证以及“以法统方“、“以方类证”等论治决策思维，则不仅充满着模糊推理和映射关系，而且具有鲜明的抽象演绎特点。显然，以往解决单调逻辑命题的原有技术模式用于表达中医辩证推理机制是难以胜任的。 2．2中医诊疗思维体系结构 由于人类的思维模式、方法和机制存在着共性原则，具有东方哲学风范的中医学也存在着整体辩证的统一规律。 虽然中医辩证体系中的经验知识法则和逻辑演绎极具模糊、抽象特色，各显特长的中医专家思维更呈气象万千，但其仍具有系统性、有序性、整体一致性、高层导向性和因果关系的必然规律性，不失为一个多向、多层、多面、多点、多样的高维思维结构体系。 系统在多层次推理过程中，不仅含有大量因果形式逻辑推理关系，更多关联的则往往是表象及病因在诊疗各环节中经由多面、多向、多方位的思维投影和模糊映射关系所涉及的整体辩证逻辑。整体辩证的统摄性则往往渗透于诊疗过程的各个环节，病机、病势、病情，甚至处方都可看作是由症状、证候或疗法、药物等点、线、块、面而组成的“混沌”体系。其间的相互映射或推演决策过程多遵循内在的统摄关系和规律。 所谓多向，则是由于疾病发生的原因多种多样、患者病机又各不类同，诊断辨证类型众多，论治方法千差万别，而使诊治思维活动必须从若干方位、不同思维路径出发，进行多向性综合分析。这就是为什么同一位专家能因人、因时、因地而异的开出不同处方，而当不同的专家针对同一患者时，又会从不同的角度出发做出截然不同的诊治结论来。中医“同病异治”、“异病同治”的现象，究其因果，都是中医思维多向性的外在表现。 所谓多层，辨证论治过程中，即使确定为同一疾病，甚或在病机相同、同向属性之下，其聚类分型、立法论治也表现出丰富的递进推理及模糊决策的多层次性。 所谓多面，就必然要涉及中医全方位综合防治的各个方面、层面和界面。如：选择运用治疗方法的方药、针灸、食疗、护理、气功、养生保健等方面。又如：在确定治疗方法之前我们要通过若干诊断层次，完成若干辩证推理层面，才能获取辨证分型结论；在确定治疗方法之后，我们亦需通过若干立法论治层次，完成若干辩证推理层面，才能获取辨证论治处方及咨询结论。再如：在辨证论治各层次中，从四诊症状、诊断分型到立法方药的决策依据和中间推论期间，绝非仅具有单纯的属性。其知识属性的内涵外延，尤其是辩证思维的复杂关联性、推理演绎的模糊映射关系，均使其赋予多重界面特征。 注重证据知识属性在若干诊疗层次上的思维投影或映射。具体辨析综合决策的层次复杂性及错综关系。这将有助于避免临诊事件的简单、片面性。 所谓多点性，中间证据和某一层次结论的获得，都依赖于由多路交叉、多点证据信息组成的集合对前一阶级线、块、面等的隶属来决策。只不过属性在不同节点、不同界面、不同层次确定流向时所赋予的内容多不相同而已。多点性要求我们在医理设计中，重视突出专家经验特色的发掘。 所谓多样，症状、病理、病机、病型的“互参”、“互变”、“交合”、“相兼”及模糊演绎关系的复杂内涵和外延，决定了事件不可能完全重复的多样性。临诊务求巧施机变，灵活对症处方。 此外，中医诊疗思维体系还应注意如下重要特征：中医思维体系虽为多向性，但一般具有主流性。即：专家对患者诊断结论虽不相同，但可能采取大致相同的论治方案。这其实只是反映了中医思维多向性原则，在整体辩证、对立统一规律方面所表现的“殊途同归”情形。 其虽呈复杂关联性，但具统摄性；虽呈多面性，但具有序性：虽呈多层性，但具高层导向性。其虽为多点性，但并非无规则的罗列，而具主从性。一般据其在推理路径上所处位置和对主导流向的决策价值大小等因素，而被赋予合理的“权重”。通过对其多点性的认识和处理，可使离散性的中医知识从杂乱无序的罗列中摆脱出来。 其虽呈多样性，但具规律性。这如同一个多路交叉的反馈循环系统，内在规律存在整体上的一致性。这一理论模式，虽不能用统一标准去套装，但一般可用一定的模式去匹配。 3统摄辩证机制是电脑与中医相结合的关键 《中医智囊》的研究，既面临着电脑与中医的巨大鸿沟，也随时将遭遇到系统在获取各级、各层次目标结论的“信息爆炸”危机。这除了需要利用各种搜索方法、控制策略及推理路径的选择法则来优化搜索技术外，还需要通过对风格独特的中医辩证规律和关系结构的研究，充分利用中医专家的领域特点、辩证体系、思维结构、关系法则、经验模式等决策知识对原确定的搜索推理路径做合理的再修正。 专家系统的智能模拟性能依赖于推理机制的完善，而其性能优劣则取决于推理机的知识获取、表示、组织，搜索技术方法和控制策略的水平。虽然它们相互渗透、共同作用来确定系统的智能行为，但控制法在确定系统智能行为的高级程度上占有主导地位。尤其是统摄辩证控制性知识策略的高层导向性，对信息流向等智能行为的发生具有更大的决策性。 针对搜索问题的控制法，其主要内涵就是抓住搜索的重点，提高搜索的注意力。在具体实施过程中，即对推理搜索方向、路径和信息流进行截割取舍、控制转向、统摄限制、综合约束的统摄控制策略，则是控制法研究的核心命题。 在控制法研究中，注重统摄辩证机制的研究和应用，就能更好的利用多元知识限制和选择法则，统摄组织各种搜索方法、控制策略来有效控制系统知识流向，从而在寻获目标的过程中，简捷、高效地确定最佳路径。 在系统逐层次、多环节，不同场合的搜索推理过程中，尽管不同的控制策略、领域元知识以及局部的策略控制技巧分别对目标的获取起到了程度不同的作用，但高层次控制方法和策略的综合评价和统摄研究，这对中医专家系统的成败具有举足轻重的意义。 为此，我们一方面应加强“智能模拟技术”的研究，特别是通过多种控制方法、多元约束策略等领域信息压缩技术的研究，寻觅和发展新的技术方法策略，从而更为有效地对信息树(疾病诊断分类树或立法论治、辩证推理流程、状态图等)的爆炸性生长和增殖进行有力遏止。另一方面我们还必须在“经验继承方法论”研究和医理设计实践中，对中医专家的学术理论和经验进行分析总结、精炼简缩，尤其要注重那些整体统摄性元知识的理性升华，归纳出中医诊疗过程的思维形式和规律，提炼升华出那些统摄辩证关系的元知识控制策略。 更为重要的是，在以上研究的基础上，注重对中医智能思维体系和人工智能领域的统摄性元知识控制策略展开综合研究。只有中医与人工智能等多领域的控制性多元知识和统摄体系有机的参与知识的组织、共享、处理以及信息流向的决策和控制机制研究，才能卓有成效地防止系统信息的“组合爆炸”趋势，从而真正沟通电脑与中医的嫁接渠道。 4统摄辩证机制的研究和展望 10多年来，我们在中医、民族医专家系统实践中，经过科学总结和理性升华，研制出一套卓有成效的“专家经验继承模拟技术方法论”。在此基础上又展开了《中医智囊》研究。 统摄辩证机制是《中医智囊》研究的纲中之纲，不仅其统摄体系贯穿于整个中医辩证体系和演绎推理的始终，而且其策略思维亦贯穿于中医人工智能技术方法论研究的全过程。 实践说明，尽可能借鉴多学科的策略控制思想原则，加强统摄辩证机制的研究和控制策略的研究 (由于篇幅所限，有关统摄控制策略的研究，将在专门文章中介绍)，最大限度的发挥多元决策、统摄控制的综合优势，才能大大压缩无功信息流、简化推理路径、优化决策质量、提高系统的性能和水平。使这项规模浩大的知识软件系统工程步入坦途。 统摄辩证机制的研究，不仅要从单纯的技术方法上着手进行理论化研究，而且应注意从不同专业领域、多学科知识范畴汲取控制策略思维的养分，尤其应结合中医的辩证规律和知识特点，对推理机制展开交叉控制性统摄思维的综合研究，并在软件模拟的技术实践中进行灵活发挥。这不仅会促进中医系统化、规范化的进程，使经验继承提高到一个新层次，还将进一步丰富和发展人工智能领域的技术策略。因此，对统摄策略性的元知识和高层次控制启发信息的研究并不局限于统摄辩证机制本身，而具有重大实际价值和更为广泛的应用前景。

(如果您认为转载内容侵犯了您的权益，请及时联系我们，本网站将在收到信息核实后24小时内删除相关内容。)