中医学为复杂性科学的涌现性及其方法论难题提供了解决之道01

中医学为复杂性科学的涌现性及其方法论难题提供了解决之道01
2006-4-19 18:11:00
            
                             赵宏杰 张笑波
                         （吉林市中医院  吉林 吉林132011）
    摘  要：复杂性科学的涌现性及其方法论难题，源于还原论思想和方法面对海量信息的力不从心。与之对应，越来越多的学者认为东方科学思想和方法可以解决这个不足。中医学是惟一的体系完整又继续发挥着功能影响的东方科学，它研究人体这个复杂巨系统的时空整体论和时空还原论思想方法，解决了涌现性难题。从信息、系统与复杂性角度可以为时空整体论和时空还原论提供现代科学的解读。信息中医学的提出与论述以及人工智能学科方法所体现的象数学思想方法和具体例证，再次证明了这种解读的正确性。
    关键词: 信息中医学 涌现性难题  复杂性  时空整体观  时空还原论  时间维分形  取象比类 模式识别 人工智能  定性推理
1.复杂性科学的涌现性及其方法论难题
    复杂性科学是用以研究复杂系统和复杂性的一门方兴未艾的交叉学科，被有些科学家誉为是“21世纪的科学”,关于复杂性的研究受到了科学家们越来越强烈的关注。复杂性科学研究的复杂系统特别是复杂巨系统涉及到非常广的范围。[1]
    若干部分按照一定方式相互关联起来形成系统，就会产生出整体具有而部分及其总和没有的特性。不同的关联方式产生不同的整体特性，一旦把系统整体分解为它的组成部分，这些特性便不复存在。这种整体特性就叫做涌现性。涌现性的另一种表述是：高层次具有低层次没有的特性，一旦还原到低层次这些特性便不复存在。面对生命、社会、思维等复杂巨系统，组分不但数量巨大，而且种类繁多，相互关联又异常错综复杂，从微观到宏观有许多中间层次，不同层次之间关系也很复杂。这种系统的组分本身往往已是复杂系统，可能具有主动性、适应性，甚至是智能主体，有价值追求，能够运用策略。这就使系统产生了更高级更复杂的整体涌现性，远远不能归结为统计特性，无法通过对微观子系统的统计综合得到宏观总系统的涌现特性。[2]
    400年来科学的还原论思想和方法显得力不从心。这就是复杂性科学的涌现性及其方法论难题，它同时要求我们必须超越还原论，创立全新的方法论去描述复杂巨系统才具有的高级涌现性。[2]
    苗东升认为要从信息科学的发展中吸取营养来研究整体涌现性，是一个非常正确的预见。[2]
    与还原论相对应，越来越多的学者认为东方整体论指导下的东方科学思想和方法可以解决还原论思想和方法的不足。第58次香山科学会议，“中国传统文化与当代科学前沿发展”会议与会高级专家呼吁书，对此有充分的介绍。[3]姜岩在《东方科学与文明伟大复兴》文中和《东方科学文化的复兴》一书中也有详细的论述。[4][5]
    在众多东方科学里面，中医学有着非常独特的地位，中医学是中国的传统医学,和其他传统东方科学相比,它是惟一的体系完整、科学思想与操作技术完美结合的发明创造,又是惟一的继续发挥着功能并仍旧产生着影响的东方科学。[6]所以，研究中医学所具体体现的东方科学思想和方法有重要意义。
2.中医学体现的复杂性与东方整体论
    中医学是生命科学的重要组成部分，人的生命这个复杂巨系统，是公认的复杂巨系统，它决定了中医学必须面对人体生命活动的复杂性，[7][8][9]而中医学具体体现的东方科学思想和方法正是基于它的方法论基础：东方整体论。
    因此，中医学研究人体生命活动的思想和方法，就是研究人的生命这个复杂巨系统的思想和方法，也就是解决复杂巨系统的涌现性及其方法论难题的思想和方法。
    中医学以有机论整体观审视人体，重点研究人体功能和变化过程而非实体结构；中医学重视人体的时间特性，以时间统摄空间，明显区别于西医学着重阐述人体空间，以空间统摄时间；在理论构建方面，中医以模型化的方式和西医、西方科学的公理化有别。[10]
3.信息科学、系统科学与复杂性科学对东方整体论与还原论的当代解读
3.1时空整体论和时空还原论   
    复杂性科学的涌现性及其方法论难题，固然在于还原论与东方整体论的对立，更在于现代科学整体论和还原论的不彻底。我们习惯中谈到的还原论，即传统还原论，其实基本上是空间结构的还原论，而不是东方整体论基础上的还原论：时空还原论；而我们习惯中谈到的整体论，传统整体论，其实基本上是空间结构的整体论，而不是东方的整体论：时空整体论。
    时间维上世界的同源性是空间维整体规律普遍性的基础(例如，生物进化的同源性保证了绝大部分生物的遗传密码是一致的)，而空间维上每一局部既遵循整体规律，又作为对整体规律的补充，而这也就是中医有效性的基础。[11]
    “故从时间的角度认识事物，着眼在自然的原本的整体，表现为现象和自然的流程。……这条路线主要采用统计、归纳、感应、取象比类等方法，也不排斥抽象方法和分析方法，甚至不排斥封闭式的实验方法，但是用这些方法获得的知识，一定要经过消化、改制，使之纳入到以时间为本位的知识体系的规范中来。” [12]
    时空还原论这种方法把时空整体论落到了实处。时空整体论和时空还原论还认为，一个整体之时间结构的确定性的破缺在于其空间结构，而其空间结构的确定性的破缺在于其时间结构，整体的时间结构与空间结构互为确定性的破缺，并因此结合为一个整体。这同样是构成论与生成论的整体统一。而确定性破缺的基础就是时空整体的复杂性。
    系统的复杂性因此可以划分为，时间（即功能）结构的复杂性，空间结构的复杂性和时空整体的复杂性。单独从时间复杂性或者空间复杂性着手，都不能解决复杂性问题，只有结合时间复杂性和空间复杂性才能解决。
    这种系统的划分方法是以时间结构为主导并结合空间结构进行划分的，是时空整体观基础上的时空还原论，它区别于系统科学传统的以空间结构为主对系统或者整体划分为下一层次组分（子系统）的方法。
    由此，可以看出，涌现性及其方法论难题其实是由其自身的系统划分方法和方法论基础决定的，以时空整体观和时空还原论处理整体的方法就不存在涌现性及其方法论难题，或者说时空整体观基础上的时空还原论，解决复杂性科学的涌现性及其方法论难题。因此，我们可以把钱学森“系统论是还原论和整体论的辨证统一”的话理解为“系统论是时空整体观和时空还原论的辨证统一” 。
3.2当代的时空整体观和时空还原论将实现对已有复杂性科学成果的吸纳整合
    系统是开放的，它与环境有密切的联系，能与环境相互作用，并能不断地向更好适应环境的方向发展变化。[13]而时间和空间是一切系统最底层的环境，是一切系统无时无刻不存在于其中的环境。时间和空间的动态最终决定了系统的动态。时间和空间的演化也最终决定了系统的不断的从简单走向复杂，从复杂走向更复杂。
    有了时间维的视角，可以非常方便的把既往复杂性科学的成果在时空整体观和时空还原论的基础上吸纳整合，形成对复杂系统研究已有理论和方法的完善，从时间维和时空整体上的完善。比如，时间维分形，时间维混沌。时间维系统的划分也具有极其丰富的多样性和层次性，不同长度和形式的节律、以及他们在不同尺度上的叠加和涌现等等构成了时间维系统的复杂性。
    复杂系统包括空间维系统的复杂性和时间维系统的复杂性，二者的统一就是整体的复杂性。时间维系统的复杂性，象空间维系统的复杂性理论和方法一样，同样可以部分的解释整体的复杂性。但是，完整的解释需要以时间维的系统划分为主导确定空间维的系统划分，结合起来解释和处理整体的复杂性。用这个观点，对耗散结构论、协同论、突变论、混沌理论、分形理论、孤粒子理论等还可以从时间维、空间维和整体维三个角度，重新分类。这些理论都存在着不自觉的对于时间维的理论前提预设，消除预设的办法就是把这些预设纳入理论当中，变不自觉为自觉和自控、可控。这一过程，同样是个复杂性问题，需要复杂性科学的指导，钱学森等人提出的 “从定性到定量的综合集成研讨厅”的体系，从认识论和知识工程论的角度论述了这个问题。
3.3信息的定义与时空整体观和时空还原论
    信息，从本体论的意义上说，它是事物运动的状态和(状态改变的)方式；从认识论的意义上说，它是认识主体所感知或所表述的事物运动的状态和方式。
    信息与物质、能量既有联系又有区别的，物质的运动是信息的源泉，但信息只是事物运动的状态和方式，不是事物本身。传递信息需要能量，驾驭能量则需要信息；然而，信息是事物运动的状态和方式，能量是物体做功的本领，两者之间有质的区别。[14]
    结合时空整体观和时空还原论可以给信息定义一个新的表达。信息，从本体论的意义上说，它是事物的时空整体结构；从认识论的意义上说，它是认识主体所感知或所表述的事物时空整体结构。这就表明，苗东升主张从信息科学的发展中吸取营养来研究复杂系统整体涌现性的正确性。[15]信息是从时空整体性描述系统的概念。
4.信息中医学的提出及其对东方整体观信息方法的创新
    科学界普遍认为，复杂系统研究目前急需在具体研究领域里取得突破，科学工作者必须在具体的复杂科学问题的研究中应用和发展复杂系统科学的方法论，总结复杂系统运动的一般性规律。[16]
4.1东方科学与中国传统文化的精髓在于对信息的研究和应用   
    杨伟国以多篇文章，从信息活动的角度论述了中国古代哲学中的"道"，"气"，"神"，"象"，"形"，"数"……等等一系列概念和范畴富有信息思维特征，这些概念和方法同样是东方科学的方法论及基础。邬焜从信息思维和信息哲学角度也对此有深入细致的研究。[17][18]
    中国古代哲学与科学，比较起古希腊哲学与科学来更具有信息思维的特色。强调部份之间，部份与整体之间，整体与环境之间的不可分割的相互联系，强调整体的结构性，关联性，协调性等等，强调不同事物间的相互渗透，映照，蕴涵和统一性等等，一直是中国古代哲学与科学的优秀传统思维方式。中国古代文献《周易》，《老子》，《天论》，《皇极经世》，《黄帝内经》中所阐释的八卦、阴阳、五行、象数、经络、脏腑，以及天人相应等观念和理论都体现着丰富而深刻的信息观念和信息思维方式。[19]
4.2信息中医学的提出和作用
    在多位学者论述信息与医学、信息与中医学关系的基础上[20]-[25]，赵宏杰、张笑波提出创建信息中医学以发展中医学。[26][27]其特点如下，首先，气血（其有形成分即血液组织液）是人整体层次生命活动信息的天然载体，直接从气血获取生命信息；第二，气血能够提供足够的信息丰度；最后，指纹图谱是适宜的方法，在日、月、年等完整的生命节律时段内，以中医藏象理论为框架，通过连续提取人血液指纹图谱信息，来构建动态、有时间变量的人整体层次的生命信息模型体系——血液指纹图谱藏象信息模型体系。[28][29] 这实现了对中医理论和方法的完整继承并有所创新。
    创建信息中医学，为东方科学现代化和解决涌现性难题提供了良好的借鉴。
    中医学及信息中医学与现代医学同样研究人体这个开放性复杂巨系统，传统还原论把人这个整体划分为下一层次的多个组分（子系统），中医学更重视这各个组分（子系统）之间的实体物质流、能量流和信息流及其通道，即流动的形——气血（血液组织液）、场性能量——精气和意识——神及经络。从宏观即肉眼可以看见的情况分析，活的人和死的人的主要区别也就在于血液组织液是否流动。

中医学为复杂性科学的涌现性及其方法论难题提供了解决之道02
2006-4-19 18:18:00
中医学重视活的人，并因此把这个实体物质流、能量流和信息流视为一个整体，并依据时间还原论把这个整体划分为下一层次的多个组分（子系统），常见的划分法有阴阳法和五行法，即在日、月、年等等完整的生命节律时段内以二分法和五分法把这个整体划分为时间五藏阴阳（这就是《黄帝内经》的脏气法时理论）。再根据人体空间结构的各个部分与时间五藏阴阳的对应关系，把他们分别归类，进行系统的划分（中国传统文化和科学称之为取象比类）。
    它为以时空整体观和时空还原论解决复杂性科学的涌现性及其方法论难题，也为层次性是系统思想与方法的精髓，[30]提供了具体的活生生的例证。
    同时，也以当代科学技术为背景展示了的中医学所蕴涵的东方整体论的数学方法（即信息方法）：象数方法。
5.象数方法与人工智能是复杂性科学研究的基本方法
    中国传统文化总称东方整体论的方法学为易学，就是80年代以来国内和国际上开展的以易经为中心的相关研究。其核心的象数方法。
5.1象数学及其应用
    张其成等认为“易学象数思维方式，是中华传统思维方式的元点和代表”[31]。王树人认为“易道的根本在于，观物取象，象思维的本质在于非实体性”[32]，取象比类方法是整体观方法论在形象整体思维中的具体应用和落实[33]，是中国传统科学的一种基本思维方法[34]，是中医经典黄帝内经构架理论体系的基本思维方式[35]，是中医学最基本最常用的逻辑思维方法[36]。徐道一："取象比类"有可能成为一种重要科研方法；陈传康：象数（类推）法是一种最基本的科学方法；陈必忠：取象比类应是研究复杂性事物的主要方法。[37] 根据李印生“用现代语言，象就是宇宙(事物整体)的一切信息，象思维就是提取信息和处理信息。”的认识，[38]结合上面我们对信息的新定义来看，这些观点无疑是正确的。
    象数学，可称之为信息数学或者信息方法；由于信息数学和信息方法的信息载体以图象和图谱最常用，还可以称为图象数学。还因为这种数学是对人类形象思维和抽象思维的模拟，所以又可以称为思维数学和智能数学。它区别于狭义的中国古代数学，又与其有着密切的联系。
    张其成指出 “象”思维包括“象”思维方法和“象”思维模型。中医学与西医学的本质差别就是“模型论”与“原型论”的差别。[39]这里的象模型，就是信息模型。阴阳模型，五行藏象模型是其中最常用的。
    模型方法是科学研究的重要方法，物理学在探索对客观现象的数学模型进行验证和实验。[40]信息与系统已经成为医学研究的趋势，通过建立数学模型来整合这海量生命信息已是必须。[41]这证明了中医学信息模型方法的合理性，信息中医学的发展还将证明中医学模型方法的有效性。
5.2现代人工智能学科方法所体现的象数学思想方法
    现代复杂科学公认的难题是缺乏用于描述复杂性对象的数学手段，象数学解决了这个问题，人工智能学科可以提供一些旁证。
    象数方法是东方传统文化对智能的模拟，而人工智能是利用计算机技术、立足数理逻辑、对人的形式逻辑思维和辩证逻辑思维过程的模拟，其结果是信息。[42]所以，他们在研究方法，研究对象和用途上都有共同点。
    模式识别是人工智能的重要组成部分，模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的信息（即模式）进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是指用计算机实现人的模式识别能力。模式所指的不是事物本身。而是我们从事物获得的信息。由此，模式往往表现为具有时间或空间分布的信息。[43]
    象数学研究的对象就是信息，时空整体信息，它对信息的采集就是取象，对信息的辨认、分类和解释的过程就是比类[34]，它与现代模式识别识别主体的区别是一个是智能，一个是人工智能；处理信息的理论和方法论的区别，一个是时空整体观和时空还原论，一个是传统还原论。而中国古代象数学的发展创立了一系列的信息暨数学方法，如果结合现代科学的语言以解释和发掘，可以促进模式识别理论和方法的发展与变革。
    信息即系统的时空整体信息，是一个动态连续的过程，基于今日科技水平的描述和记录方法，就是根据阴阳五行等时空整体理论方法以图谱/图象方式记录其中一些时间点上的全部空间结构（离散化的记录），把这些状态或者图象作为系统分析的基本单元，并且根据需要进一步细分。同时对这些基本单元命名和符号化，由于信息的载体是一个逐渐发展的历史过程，因此在信息的载体不发达的年代，信息的记录和传播受到非常大的限制，信息严重失真，符号与信息的对应日益脱节。今天，信息的载体的进步也为信息方法的发展提供了保证。
    这样我们就可以对图象和图谱模式识别，或者经过一些数学方法（各种数学变换、广义量化理论、拓扑学和可拓变换方法？）处理图象和图谱以后再模式识别，这种模式识别基本上是动态模式识别。瞿寿德对于那些无法用数学方程式表述的复杂生产过程，提出一种基于模式识别原理的智能自动化新方法．从信息的用度出发、采用特征变量来描述过程工况．再用时间序列分析法建立预测模型，从而实现工艺最优化，是对我们观点的一个证明。[44]这样，也就解决了复杂巨系统海量信息的定性与定量的问题。
    整体性的，也就是信息数学的方法是定性与定量是融合在一起的，通过现代化的信息科学技术可以逐步实现对传统信息数学方法的继承与发展。这还将实现对东西方数学的整合。因此，这样的数学模型是适宜处理目前复杂性系统的海量信息。
6.结语
    复杂系统和生命都包含着海量信息，因此指望以简单的指标或数据来表达和鉴别复杂现象，是以线性的思维和方法来处理非线性的复杂问题，是不可能成功的。
    阴阳五行不仅是哲学思想，也一种信息/数学模型方法。以时空整体观和时空还原论为基础的信息/数学方法。在古代中国和现在这个信息时代，都把系统和生命视为信息的载体，一切特性都可以从信息中得到实现。区别在于获取、传递、处理/再生信息方法的不同，以前主要依靠人体感官和“返观内照”，而当代，人类有了更多工具，荀子说的善假于物也，和中国古代丰富的工具物品发明创造（如四大发明……），都说明善于发明和使用工具是中华民族优秀传统文化的重要组成部分，我们现在做的只是对这个传统的继承和发扬，发展利用当代工具实现传统时空整体观和时空还原论的方法。
    解决了涌现性难题也就是解决了复杂性科学研究的核心问题，对于发展复杂性科学，对于东方科学现代化，对于中国建设科技创新型国家意义重大。
参考文献：
[1]魏一鸣.复杂性科学.[N] 科技日报，2002-09-05
[2][15]苗东升.系统科学的难题与突破点. [J]科技导报,2000,7:21-24
[3]宋正海、孙关龙.中国传统文化与现代科学技术.[M]浙江教育出版社.1999年11月，1
[4]姜岩.姜岩回应网上辩论：东方科学与文明伟大复兴.新浪网科技时代，2005年05月13日
[5]朱清时、姜岩.东方科学文化的复兴.[M]北京科学技术出版社.2004年2月
[6][10]孟庆云.《易经》与中医学理论[J].江西中医学院学报.2005，2：5-7
[7]包含飞.初议中医学是复杂性科学--中医标准化预备研究之二[J].上海中医药大学学报,2003,17(2):3-6.
[8]包含飞.续议中医学是复杂性科学--中医标准化预备研究之三[J].上海中医药大学学报,2003,17(3):3-6.
[9]白云静、申洪波.实现两种研究图景的逆向对接 基于复杂性科学的中医学发展取向与方略.[N] 中国中医药报总2289期
[11]董向辉、戴汝为.从系统科学和系统复杂性的角度看中医理论[J]系统仿真学报，2002（11）：1458-1463
[12]刘长林.发展中医学的关键.[N] 中国中医药报，2004-8-13：
[13]成思危.试论科学的融合.[N] 光明日报，1998-04-26
[14]钟义信.信息科学原理[M]北京：北京邮电大学出版社，1996：3-9
[16]韩启德、戴汝为、黄琳、佘振苏等.生物、医学中的复杂性问题.255次香山科学会议.2005年5月25～27日.香山科学会议网站
[17]邬焜.物质思维·能量思维·信息思维——人类科学思维方式的三次大飞跃.[J]学术界.2002，2：60～91
[19]邬焜.信息哲学--理论、体系、方法[M].北京.商务印书馆，2005-03-01
[20]包含飞、严世芸.中医学概念的信息学属性及中西医学互通性初探——中医标准化预备研究之一. [J]上海中医药大学学报，2001，15（4）：8-11
[21]魏雅川、卢贺起.中医学是信息医学(一)发展信息医学是时代的要求.[J]中华实用中西医杂志，2004，1：8-10
[22]张维波.中医的信息医学内涵.[N]中国中医药报.2005-08-15：B05
[23]张维波.中医信息医学的研究方法.[N]中国中医药报.2005-08-20：B05
[24]仲毅、王鸣.中医药学的方法学探索——信息科学与中医的发展.[J]上海中医药杂志，2001，1：12-14
[25]陈联伟.论生命信息学与医学信息研究.[J]医学信息.2004（7）：419-420
[26]赵宏杰、张笑波.中医学与信息科学学科交叉的几个关键问题.[J]医学信息，2005（9）：
[27]赵宏杰、张笑波.中医取象比类方法现代化：中医现代化的解决之道.[N]科学时报，2005-11-01
[28]赵宏杰、张笑波.应用指纹图谱“以时测象”研究藏象实质.[N]科学时报，2005-12-02
[29]赵宏杰、张笑波.中医学与信息科学学科交叉的新方式——信息中医学.科学中国人,2005年11期
[30]董春雨、姜璐.层次性:系统思想与方法的精髓[J].系统辩证学学报,2001,9(1):1
[31]张其成.象数思维方式的特征及其影响.[J]安徽教育学院学报，2000年第1期
[32] 王树人.“象思维”视野下的“易道”.[J]周易研究，2004年第6期
[33]吕嘉戈.《中国哲学方法－－整体观方法论与形象整体思维》.[M]北京：中国文联出版社2003：156
[34]王前.中国传统科学中“取象比类”的实质和意义.[J]自然科学史研究，1997（4）：297—303
[35]奕皓.论《黄帝内经》取象比类的方法.[J]湖南师范大学社会科学学报，1990（4）：1-5
[36]孙元化.浅议中医学“取象比类”的思维方式.[J]甘肃中医学院学报，1992（9）：53
[37] "取象比类"能否上升为基本研究方法. 《科学时报》笔谈.天地生人学术讲座
[38] 李印生.类聚群分，贯人文，通科学——略论周易思维模式与功能易经与科学.天地生人学术讲座2004-11-21
[39] 张其成.“象”模型：易医会通的交点——兼论中医学的本质及其未来发展.[J]周易研究，2002年第2期
[40]路甬祥.百年物理学的启示.[J]科学中国人.2005，7：
[41]李梢、王永炎.医学研究中系统论与还原论的关联关系.[J]北京中医药大学学报。2005，9：1-5
[42]沈国帧、石银保.论人工智能发展对人进步的作用.[J]内蒙古社会科学，1998，4：35-38
[43]边肇祺、张学工等.模式识别（第二版）[M]. 北京:清华大学出版社,2000年01月：1
[44]瞿寿德.智能自动化的模式识别方法.[J]北京科技大学学报，1998，4：385-389

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