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1、现代医疗中信息技术的应用和发展趋 势信息技术学院 江依法 jiang-主要内容l，理工学思维的哲学基础l，数学的重要性l，计算机思维l，中国的医学发展简史l，信息技术的发展简史l，现代医疗中的信息技术l，未来展望一、理工学思维的哲学基础l唯物论l辩证法世界是物质的（试图证明上帝的存在 ）物质是运动的（刻舟求剑？）运动是有规律的（不可知论）规律是可以认识的（认知科学）卡尔波普尔(1902-1994 )的科学哲学 l卡尔波普尔（1902-1994，Sir Karl Raimund Popper），犹太 人，20世纪最著名的哲学家之一。1902年7月28日生于奥地利， 1994年9月17日逝于英国伦
2、敦。l批判理性主义的创始人。他认为经验观察必须以一定理论为指导 ，但理论本身又是可证伪的，因此应对之采取批判的态度。l可证伪性是科学的不可缺少的特征，科学的增长是通过猜想和反 驳发展的，理论不能被证实，只能被证伪，因而其理论又被称为 证伪主义。例子：印度天才数学家拉马努金的l1887年12月22日生于印度南方坦焦尔区的埃罗德， 1920年4月26日卒于马德拉斯附近。l他经常宣称梦中娜玛卡尔女神给他启示，一早醒来就 能写下半打子极为夸张的公式。他独立发现了3000 4000个公式 。 1700万位是正确的理学的任务l为什么？理学是我国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基 本规律的科学
3、,大学理科毕业后通常即成为理学士, 与文学、工学 、教育学、历史学等并列，组成了我国的高等教育学科体系。 理学本科专业通常有：数学与应用数学、信息与计算科学、物理 学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文 学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、 地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学 、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环 境科学、生态学 、心理学、应用心理学、统计学 等。理学学士 ： bachelor of science =B.S.; B.Sc.;Latin Scientiae Baccalaureus =S.B.工学的
4、任务l工学是指工程学科的总称。l包含：仪器仪表，能源动力，电气信息，交通 运输，海洋工程，轻工纺织，航空航天，力学 ， 生物工程，农业工程，林业工程，公安技 术，植物生产，地矿，材料，机械，食品 武 器，土建，水利，测绘，环境与安全，化工与 制药等专业。l工学学士 bachelor of engineering =B.E. l怎么办？理工学思维的哲学基础模型化思维A: 实物模型器物模具青铜产品人呢？理工学思维的哲学基础模型化思维A: 过程模型规则过程模型事物A事物B教育过程？理工学思维的哲学基础模型化思维A: 抽象模型数学模型数学模型1数学模型21/mfaC2mE理工科学研究建立模型，分析模型
5、智能运输系统（Intelligent Transport System,简称ITS） 科学研究的过程就是建模的过程人口模型科学研究的过程就是建模的过程科学研究的过程就是建模的过程科学研究的过程就是建模的过程l1903年12月28日，在匈牙利首都布达佩斯诞生了一位神童，他就是约 翰冯诺依曼（John Von Neumann）。他开创了现代计算机理论，计 算机体系结构，沿用至今，而且他早在40年代就已预见到计算机建模和 仿真技术对当代计算机将产生的意义深远的影响。“科学并不是试图去说明、去解释什么，科学主要的是建立模型”对比中世纪欧洲学者的因果论：为什么要下雨？是为了浇灌庄稼。为 什么要浇灌庄稼？
6、是为了使人类有食物。为什么要使人类有食物？是 为了使人类生存。人类为什么要生存？是为了一心一意地侍奉上帝。科学创造的过程就是建模的过程伽利略提出要以一种关于自然现象的定量描述 ，取代一切不可捉摸、主观随意的玄妙 “理论 ”。自由落体的位移公式：模型的分析过程仿真(simulation)l利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的 实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。l这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的 和离散的各种模型。l所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系 统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。l当所研究的系统造价昂贵、实验的危
7、险性大或需要很长的时间才 能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研 究手段。l仿真的重要工具是计算机，仿真与数值计算、求解方法的区别在 于它首先是一种实验技术。l仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。 QT-RR动力学关系的日夜周期改变 Circadian rhythm of the QT-RR DynamicsDynamical Model of QT-RRSynchronization of RR-QT Heart Rate (/s)QT interval (s)t = 300sSystem AnalysisParameters Fitting24h Res
8、ultsThe Index of QT/RR(HF)ResultslRR-QT Dynamics have Circadian rhythm.lKP and KD have no relationship with heart rate or LF/HF.lKP is high related with QT/RR (HF).lThe KD reflects the hysteresis of RR-QT, its underlying mechanism is still unknow.中医药理论中的模型l中医理论（黄帝内经）l 阴阳五行学说（阴阳五行模型）应用五行模型研究五脏的关系中药理论
9、（神农本草）君臣佐使模型l组方原则中的应用l张仲景伤寒杂病论中的麻黄汤l 君：麻黄发汗解表、宣肺平喘l 臣：桂枝助麻黄l 佐：杏仁降利肺气l 使：甘草调和诸药二、数学的重要性-在于建立数学模型l道可道非恒道道德经l高斯：数学为“科学之母”。l爱因斯坦：“数学定律越和现实有关，它们越 不确实；若它们越是确定的话，它们和现实 越不会有关。”l真理是否只能由数学模型来说明？数学的重要性 l数学的三大特点 l第一：抽象性。l第二：精确性。l第三：应用的极端广泛性。信息科学中的数据、信息、知识lData: llInformation:l树、马lKnowledgel系统3棵树匹马抽象现代数学的各个分支l数
10、量 l结构l空间 l变化 l基础与哲学 l离散数学：对理论计算机科学最有用处的数学领域之总称，包含有可计 算理论、计算复杂性理论及信息论。l应用数学 ：应用数学思考将抽象的数学工具运用在解答科学、工商业及 其他领域上之现实问题。应用数学中的一重要领域为统计学，它利用机 率论为其工具并允许对含有机会成分的现象进行描述、分析与预测。大 部份的实验、测量及观察研究需要统计对其资料的分析。数值分析研究 如何有效地用电脑的方法解决大量因太大而不可能以人类的演算能力算 出的数学问题；它亦包含了对计算中舍入误差或其他来源的误差之研究 。数学与计算机科学l计算机科学是第二次工业革命l 第一次工业革命是以蒸汽机
11、的出现代替人 的劳动，第二次工业革命是以计算机的出现取 代人的智力活动，第三次工业革命可是计算机 科学与通讯技术的结合将人类的时空改变？l计算机科学是数学巢里孵化出来的杜鹃l 计算机科学的奠基者图灵（ A.M.Turing,1912-1954）和冯诺伊曼都是数 学家。数学与计算机科学l计算机科学也推动了数学的发展l 可计算性理论图灵机l计算机的发展成为三大科学研究方法之一l 理论分析l 实验手段l 数值计算和模拟数学与计算机科学l乌拉姆 （Stanislaw Marein Ulam，1909 1984 ）美国数学家。提出过这样的问题：(1) 在三维空间给定一条封闭的曲线和现状 固定的刚体，问刚
12、体能否通过曲线？可以通过 尝试解决问题。(2)在五维空间给定一条封闭的曲线和现状 固定的刚体，问刚体能否通过曲线？只能放到 计算机上考虑，并进行投影。数学与计算机科学机器是否有智能？l图灵在1950年mind杂志 上发表了一篇文章： Computing Machinery and Intelligence。l提出了人工智能(AI)的概念 人工智能(AI)在医学上的应用l临床医疗诊断l神经网络技术l中医学l专家系统l医学影像诊断三、培养计算机思维l不能局限于某一具体应用。l不能局限于某一程序语言。l计算机科学的本质应该是培养计算机思维。l (1) 计算机是一个工具，不可能完全代替 人的智能。l
13、(2) 明白计算机工作的基本原理。l (3) 能充分利用计算机解决实际问题。四、中国的医学发展简史l古代医学中医（四大经典）l一、黄帝内经l战国秦汉时期l基本内容：1，强调整体观念：l 人与天地自然是统一的l 人体自身是统一的l 人的身心是统一的l 人与社会是统一的l 2，重视脏腑经络l 3，运用阴阳五行学说l贡献：奠定了中医学理论基础建立中医理论模型黄帝内经素问灵兰秘典论第八篇l黄帝问曰：愿闻十二脏之相使，贵贱何如？l 岐伯对曰：悉乎哉问也。请遂言之！心者，君主之官也，神明 出焉。肺者，相傅之官，治节出焉。肝者，将军之官，谋虑出焉 。胆者，中正之官，决断出焉。膻中者，臣使之官，喜乐出焉。 脾
14、胃者，食廪之官，五味出焉。大肠者，传道之官，变化出焉。 小肠者，受盛之官，化物出焉。肾者，作强之官，伎巧出焉。三 焦者，决渎之官，水道出焉。膀胱者，州都之官，津液藏焉，气 化则能出矣。凡此十二官者，不得相失也。l 故主明则下安，以此养生则寿，殁世不殆，以为天下则大昌。 主不明则十二官危，使道闭塞而不通，形乃大伤，以此养生则殃 ，以为天下者，其宗大危，戒之戒之。l 至道在微，变化无穷，孰知其原。窘乎哉，消者瞿瞿，孰知其 要。闵闵之当，孰者为良。恍惚之数，生于毫厘，毫厘之数，起 于度量，千之万之，可以益大，推之大之，其形乃制。l 黄帝曰：善哉，余闻精光之道，大圣之业，而宣明大道，非齐 戒择吉日不敢
15、受也。黄帝乃择吉日良兆，而藏灵兰之室，以传保 焉。古代医学中医（四大经典）l二、难经l作者与成书：汉代l主要内容与成就：l（1）提出了“独取寸口” 诊脉法l（2）发展了内经的经络学说l（3）发展了内经的“命门”“三焦”学说古代医学中医（四大经典）l三、神农本草经l作者与成书：东汉l内容与成就：l1，创药物的三品分类法l2，记述了药物学理论（重点）：l3，记载了临床用药原则和服药方法l4，论述药物的功效主治 l影响：奠定中药学的基础。我国现存最早的一部药物 学重要典籍，是对药物学的第一次总结。古代医学中医（四大经典）l四、伤寒杂病论l作者与成书年代：张仲景 东汉l内容与成就：l1，提出了辨证论治
16、范例（难点）： 以六经论治伤寒，以脏腑论 治杂病l2，对方剂学的贡献：严谨的组方原则；l创制了多种方剂的剂型。l记载大量有效方剂l影响：奠定中医临床医学的基础。其确立的辨证论治的原则一直l指导着后世医家的临床实践。理法方药体系和辨证论治原则l一、理法方药体系的内容和特点l 基本理论l 诊治法则l 方剂配伍l 药物规范l二、辨证论治原则的基本精神金元四大家 l刘完素认为疾病多因火热而起，在治疗上多运用寒凉 药物，固此称之为寒凉派。l张从正认为治病应着重驱邪，“邪去而正安。”在治疗 方面丰富和发展了汗、吐、下三法，世称攻下派。l李杲认为“人以胃气为本”，在治疗上长于温补脾胃， 因而称之为补土派。l朱震亨认为“阳常有余、阴常不足”，善用“滋阴降火” 的治则，世称养阴派。 中医科学化思潮（世纪末世纪初 ）l
