錢學森系統(tǒng)工程體系在名老中醫(yī)經驗傳承中的應用模式解析?

駱長永,劉 智,于 河,劉鐵鋼,白 辰,谷曉紅

(1.北京中醫(yī)藥大學東方醫(yī)院,北京 100078;2.北京中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院,北京 100029;3.之江實驗室金融科技中心,杭州 311100)

名老中醫(yī)是中醫(yī)藥薪火相傳的主軸和中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展的源泉,總結和提煉名老中醫(yī)學術思想,繼承發(fā)揚中醫(yī)藥獨具特色的理論體系和臨證診療技能,是培養(yǎng)造就新一代名中醫(yī)、提高中醫(yī)臨床服務水平的重要環(huán)節(jié),也是推動中醫(yī)學術進步和理論創(chuàng)新的迫切需要[1-2]。近二十年來,在國家大力支持下,名老中醫(yī)學術經驗傳承研究先后搶救性采集并儲存了大量名老中醫(yī)寶貴材料,整理和挖掘研究了大批名老中醫(yī)的學術思想、診療經驗和傳承方法,名老中醫(yī)經驗傳承發(fā)展工作取得諸多成果,傳承模式和方法不斷改進[3]。如今,名老中醫(yī)傳承研究工作也迎來了新的機遇與挑戰(zhàn)。

1 名老中醫(yī)經驗傳承研究現(xiàn)狀和困境

1.1 名老中醫(yī)經驗傳承方法研究進展

目前名老中醫(yī)學術思想與經驗傳承研究方法主要包括經驗總結、數據挖掘、定性研究和經驗方或新方的機制研究和開發(fā)利用等[4]。經驗總結是由名老中醫(yī)傳承人在跟診學習后,結合中醫(yī)藥理論進行有效病案的歸納梳理和處方用藥規(guī)律的總結,提煉名老中醫(yī)的學術思想及臨床經驗[5]。數據挖掘是運用描述性分析、監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習等方法,對名老中醫(yī)的辨證思路、診療特點、用藥規(guī)律,進行多維度、多層次探索。研究模式從醫(yī)案整理的經驗總結向結構化病例數據分析轉變[6]。針對中醫(yī)藥數據的特點,多種中醫(yī)藥數據挖掘軟件被研發(fā)出來,包括應用中醫(yī)傳承輔助平臺、中醫(yī)臨床科研信息共享系統(tǒng)、古今醫(yī)案云平臺、中醫(yī)診療大數據智能分析系統(tǒng)等[7]。定性研究是針對名老中醫(yī)經驗具有背景復雜、主觀性強、難以量化的特點,運用扎根理論、主題分析、個案研究等方法,將瑣碎的名老中醫(yī)經驗提升到“理論”和“知識”的層面,可避免定量研究過程中對不可量化的人內在主觀世界描述性信息的丟失[8-9]。

1.2 名老中醫(yī)經驗傳承研究存在的問題

經過數十年來的不懈努力,名老中醫(yī)經驗整理、挖掘、繼承工作取得長足進步,但在研究數據、內容和方法上,依然存在問題并且面臨新的挑戰(zhàn)。數據方面:大部分名老中醫(yī)臨床驗案存在術語不統(tǒng)一、規(guī)范性不足、缺乏高質量完整數據的問題;多數名老中醫(yī)經驗研究的重點圍繞用藥規(guī)律,無法有效體現(xiàn)中醫(yī)辨證論治思維[6];研究集中在文本數據研究,缺乏識證部分的圖像數據研究,例如如何研究并展示名醫(yī)眼中的“額角發(fā)青”和指下的“弦脈”等。內容方面:名老中醫(yī)的研究“重術輕道”。名老中醫(yī)不僅有豐富的臨床經驗、獨特的診療方法,而且有深厚的理論造詣、高尚的醫(yī)德修養(yǎng)。名老中醫(yī)傳承內容中,醫(yī)生的態(tài)度、診療行為、醫(yī)患互動、人文文化都可以與療效產生直接或間接的聯(lián)系[10]。要想全面?zhèn)鞒醒芯棵现嗅t(yī)的臨床經驗和學術思想,就必須從實踐技術、理論知識、道德修養(yǎng)、認知方式等多個方面展開,正確把握傳承中的醫(yī)術、醫(yī)理、醫(yī)道[11]。醫(yī)道方面的非數據性、非線性、不能被定量化的信息,難以應用數據挖掘等科學技術手段進行客觀量化,可以應用扎根理論等定性研究方法綜合研究。方法方面:名老中醫(yī)研究領域主流方法為驗案總結和數據挖掘,存在傳承模式單一、傳承效率低下等問題,數據挖掘作為研究領域前沿已有8年之久,需要新的前沿技術助力領域研究發(fā)展[12]。因此,充分利用現(xiàn)代科學技術又符合中醫(yī)特點的方法學體系,是名老中醫(yī)經驗傳承研究的關鍵問題。要重視方法學的創(chuàng)新研究,進行多學科合作,引入成熟方法,以傳承方法為龍頭,帶動方法學體系的建立。

2 錢學森系統(tǒng)工程體系

“開放的復雜巨系統(tǒng)”的概念、理論及其方法論是以錢學森為代表的科學家于20世紀80年代末提出的有關系統(tǒng)科學的核心內容。在“開放的復雜巨系統(tǒng)”的概念中,“開放的”是指系統(tǒng)與外界有能量、信息或物質等的相互交換;“復雜巨系統(tǒng)”是指子系統(tǒng)的種類很多并有層次結構,相互之間關聯(lián)關系又很復雜。典型的開放的復雜巨系統(tǒng)包括生物體、生態(tài)、社會等系統(tǒng)。它們都包含了大量的、種類多樣的子系統(tǒng),而且子系統(tǒng)之間的相互作用復雜、種類繁多[13]。

由錢學森創(chuàng)立的從定性到定量的綜合集成法,是認識開放的復雜巨系統(tǒng)的重要方法。該方法集中從定性到定量的各個方面的信息,完整表達各個層次的狀態(tài),引入層次間的相互作用模型、外界影響模型,對系統(tǒng)展開多參數、多狀態(tài)、多耦合特征、多環(huán)境影響的定量模擬,從中發(fā)現(xiàn)事物演化結果的多樣性和各個狀態(tài)出現(xiàn)的條件,構成對復雜系統(tǒng)較全面的認識[14]。綜合集成法的原意是在于把專家集體(以直覺的形式儲存)在大腦中的知識和實際收集、測量、分析所產生的(在計算機里儲存)關于系統(tǒng)的定量信息有機結合起來,開展綜合推理、模擬和分析。這一方法重在把人的思維、經驗、知識、智慧以及各種情報、資料和信息加以綜合利用,最終實現(xiàn)集成,產生一個既包含整體性的、又擁有局部精確的定量認識的系統(tǒng)闡述。錢學森主張,對于復雜系統(tǒng),必須先依靠人的直覺來進行定性把握,定性在前[15]。

3 錢學森系統(tǒng)工程體系應用于名老中醫(yī)經驗傳承步驟解析

3.1 從復雜系統(tǒng)思維認識名老中醫(yī)診療過程

開放的復雜巨系統(tǒng)的核心理念是整體觀,這與中醫(yī)學基本特點一致。從整體論出發(fā),以復雜系統(tǒng)研究作為手段,探索解決中醫(yī)藥學發(fā)展中的復雜問題,具有深遠意義[16]。名老中醫(yī)是可以穩(wěn)定進行高水平醫(yī)患互動和診療疾病的一類人群。名老中醫(yī)作為生命體,具備復雜系統(tǒng)的全部特征,其診療病患時,運用眼、耳、鼻、手等感官系統(tǒng)采集信息,同時在大腦思維的反饋下,進行醫(yī)患互動,最終給出以語言、行動為主的干預措施,來預防或糾正患者的身心失衡狀態(tài),體現(xiàn)了其多子系統(tǒng)、多層次結構的復雜系統(tǒng)特征。名老中醫(yī)持續(xù)成長、進而成才的過程是由其生活環(huán)境、臨床導師、喜愛的書籍、診療的患者群體等綜合因素影響形成的,體現(xiàn)了系統(tǒng)的“開放性”。因此,名老中醫(yī)診療過程是一個開放復雜巨系統(tǒng),是善于診療病患的具有高級意識的名老中醫(yī)與患有不同疾病的人進行互動式診療的情景過程。名老中醫(yī)診療過程構成要素包括特定時空下的診療環(huán)境、患者和名老中醫(yī)三個部分。

特定時空下的診療環(huán)境:時間范疇包括五運六氣、季節(jié)、早晚等;地理位置包括地勢、南北等。可用物理學定量理解為診療時期周圍環(huán)境的濕度、溫度、氣壓等?；颊?患者主觀訴說的癥狀,表現(xiàn)出來的體征和情緒狀態(tài)等。名老中醫(yī):可分為獲取信息、處理信息、輸出信息和能量三個部分。獲取信息:獲取信息的感受器官主要包括眼睛、耳朵、鼻子、舌頭、手等,在大腦思維慣性的引導下,進行醫(yī)患互動。如何獲取大量、準確、與疾病相關的信息十分重要?！杜R證指南醫(yī)案》載“醫(yī)道在乎識證、立法、用方,此為三大關鍵,一有草率,不堪司命。然三者之中,識證尤為緊要”。處理信息的思維方式:名老中醫(yī)處理信息的思維方式是經過數十年來,受到來自師父、同行、書籍、患者的影響等,結合自己的思考,不斷更新構建形成的。這種思維方式即為名老中醫(yī)的臨床經驗和學術思想。輸出的信息和能量部分:醫(yī)生干預患者的身心失衡狀態(tài)包括中藥處方、針灸推拿手法,以及醫(yī)患溝通過程中的關懷、訓導等。醫(yī)患溝通的干預過程從問診時就已經開始了。整個診療過程是一種互動式的,并非單項的傳入和傳出的動作。這充分體現(xiàn)了名老中醫(yī)診療過程的復雜性,見圖1。

名老中醫(yī)經驗傳承研究的目的是解密名老中醫(yī)診療過程的思維黑箱,證實、復制、積累名老中醫(yī)與患者互動過程中的意識和行為活動。研究者首先要系統(tǒng)全面地把握名老中醫(yī)診療過程,明確療效相關的要素,再進行全面?zhèn)鞒?。傳承要素包括名老中醫(yī)的處方用藥特點、操作手法、醫(yī)患溝通、體態(tài)氣質等[17]。根據診療過程可將傳承要素概括為:獲取四診信息的能力——識證能力;對某病證的理解和思維方式——學術思想;干預方法——診療特點;醫(yī)患溝通的方式——醫(yī)學人文素養(yǎng)。錢學森系統(tǒng)工程理念屬于方法論的范疇,在個體化名老中醫(yī)傳承研究中起到頂層設計的作用,是一個良好的紐帶,以實現(xiàn)醫(yī)道傳承和醫(yī)術研究相結合、人腦的心智與機器的智能相結合。

3.2 綜合集成法在名老中醫(yī)經驗研究中的作用

名老中醫(yī)的經驗傳承研究應該采用以人為主、人機結合的工程化理念,從定性到定量的綜合集成來解決。綜合集成法可按照以下步驟開展,見圖2。

3.2.1 集成專家意見形成假設 以人為主,定性先行。通過對名老中醫(yī)及其主要弟子進行深度訪談和集中訪談,綜合已有科學理論和專家的經驗知識和判斷力,系統(tǒng)全面地把握名老中醫(yī)診療過程,總結出名老中醫(yī)診治疾病療效的相關要素。通過名老中醫(yī)及其主要弟子和中醫(yī)藥專家意見形成的一系列定性認識,總結概括名老中醫(yī)診療過程中關鍵診斷信息、主要思維方式、重要干預措施。中醫(yī)診療過程可能涉及幾十、幾百甚至上千個參數,基于以人為主,定性先行的研究方法能夠有效減少冗余規(guī)則的數量,總結出名老中醫(yī)診療體系中更為重要的規(guī)則[18-19],基于中醫(yī)思維的特征提取利于提高模型構建效率和泛化能力,并且在某些情況下帶來更好的可解釋性。在有效利用專家經驗的基礎上,開展多參數建模的深度學習是現(xiàn)階段中醫(yī)人工智能開發(fā)的一條既經濟實用又快捷有效的途徑[20]。其次,不同的名老中醫(yī)的術語概念及內涵存在差異,名老中醫(yī)之間缺乏統(tǒng)一、共性的辨證標準和方法,名老中醫(yī)動態(tài)多元的辨證體系、靈活多維的個性化診療模式,導致名老中醫(yī)之間的臨床診療數據難以融合和分析[21]。通過定性為主的研究,總結各名老中醫(yī)之間的共性和個性化術語以及辨治體系,對應適合的模型和模型組合進行深度學習,實現(xiàn)精準化的名醫(yī)經驗傳承。定性先行可以最大限度地利用現(xiàn)有的專家經驗,明確診療要素,聚焦關鍵參數,合理降低數據維度,充分重視各名老中醫(yī)共性和個性化特征,更加高效地構建實用性強的多參數模型。

3.2.2 構建多參數、多算法的綜合模型 名老中醫(yī)診療體系是由中醫(yī)學基本理論、師承學術經驗和臨床實踐經驗融合形成的?？梢越梃b名老中醫(yī)“讀書、臨證、跟師”學習中醫(yī)的模式,構建多參數、多算法的名老中醫(yī)智能決策綜合模型。在中醫(yī)基礎理論學習方面,可以運用語義學習的方法對中醫(yī)經典著作、典范教材等進行預訓練。研究表明,應用語義模型對百萬級無標注名老中醫(yī)經驗集進行中醫(yī)語義預訓練,可顯著提高名老中醫(yī)智能處方模型的效果[22]。限于單一名老中醫(yī)高質量醫(yī)案數據不足的問題,可以利用其師承老師和相同學術脈絡的名醫(yī)醫(yī)案進行預訓練,再進行遷移學習,強化其處方規(guī)律,也可以提高決策模型的效果。上述方法通過充分利用中醫(yī)的多元數據,提高了名老中醫(yī)傳承效率。在構建名老中醫(yī)處方決策模型時,要充分考慮其辨治思路。根據專家經驗假設,確定名老中醫(yī)的主要辨治思想,例如方證對應思想、辨證論治、核心病機、五運六氣以及現(xiàn)代藥理機制等,相對應地采用端對端模型、分類模型、宏觀和微觀融合模型以及多模型結合的綜合模型。

3.2.3 模型驗證與迭代 通過模型的定量計算與實踐結果對比,完成模型評價。再集成專家意見、形成多參數模型及模型驗證這一不斷迭代的循環(huán)。無論是肯定了還是否定了經驗性假設,都是認識上的進步,然后再提出經驗性的假設,繼續(xù)進行定量研究,這是一個循環(huán)往復、不斷深化的研究過程。高效的學習過程是一個多次迭代、逐級逼近真實的過程[23]。這種循環(huán)迭代的學習方式與中醫(yī)傳統(tǒng)師承學習方式極為相近。名老中醫(yī)臨證經驗多為在中醫(yī)基本理論指導下,通過認識—臨床—再認識—再臨床的循環(huán)迭代、遞進式積累的過程形成的。研究表明,通過深度強化學習可縮減訓練時間和所需資源,提高脈象識別的準確率[24]。

3.2.4 構建以人為主、人機結合的傳承方式 將人的“心智”與計算機的“智能”相結合,全面地傳承名老中醫(yī)的診療方法。人可以有效地傳承名老中醫(yī)醫(yī)德醫(yī)風、醫(yī)患溝通方式等,在人工智能、大數據、云計算的輔助下,整合重點四診信息,傳承名老中醫(yī)處方用藥的規(guī)律,以“道術結合”的方法傳承名老中醫(yī)的臨床經驗和學術思想,可縮短傳承時間,提高傳承效率。

4 結語

名老中醫(yī)是當代社會中醫(yī)學的杰出代表,他們的臨床經驗是中醫(yī)行業(yè)的寶貴財富。“從定性到定量”的綜合集成法可將名醫(yī)非線性的、直覺性的經驗與數據挖掘結果有機結合起來,以更符合傳統(tǒng)中醫(yī)成長模式的小樣本迭代建模的方式強化學習,更為全面、客觀、可靠、高效地將名老中醫(yī)“經驗”轉化為“知識”,發(fā)掘名老中醫(yī)學術思想的精髓,讓名老中醫(yī)經驗可積累、可傳播、可復制,為中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展和繼承創(chuàng)新提供新思路。