复杂性科学及其对中医药学研究的启示(2)
(2)突现(Emergence)突现是指复杂系统中的行为个体(Agent)根据各自行为规则相互作用所产生的没有事先计划但实际却发生了的一种行为模式。正如安德森所指出的那样,复杂系统“每个复杂的层面都会出现全新的特征。每个阶段都需要全新的法则、概念和普遍化,需要与上一阶段同样多的灵感和创造性。”在每一个阶段,新形成的结构会形成和产生新的突然出现的行为表现,如心智是一个突现的特征。
(3)混沌边缘(Edge of Chase)这是指一个复杂自适应系统运行在有序和无序之间的相交过程中出现的有界非稳定性的一种形式。是复杂系统的层次的行为中,系统的元素从未完全锁定在一处,但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息,又能快速传递信息。这样的系统是具有自发性和适应性的有生命的系统,它能够组织复杂的计算,从而对世界做出反应。混沌的边缘就是生命有足够的稳定性来支撑自己的存在,又有足够的创造性使自己名副其实为生命的那个地方,是复杂系统能够自发地调整和存活的地带。进化似乎永远都导向混沌的边缘。系统是通过对环境的适应而到达混沌的边缘。
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(4)人工生命(alife)人工生命是用综合的方法来理解生命,用计算机、或也许是机器人等新型媒介来探索生物学领域的各种发展的可能性。人工生命研究演衍出了三个伟大洞见:①有生命的系统似乎总是自下而上地、从大量极其简单的系统群中突现出来。“我们从计算机模拟复杂的物理系统中获得的最为惊人的认识是:复杂的行为并非出自复杂的基本结构。“确实,极为有趣的复杂行为是从极为简单的元素群中突现出来的。”②获得类似生命行为的方法,就是模拟简单的单位,而不是去模拟巨大而复杂的单位。是运用局部控制,而不是运用全局控制。让行为从底层实现出来,而不是自上而下地做出规定。做这种实验时,要把重点放在正在产生的行为上,而不是放在最终结果上。③从生命的特点在于组织,而不在于分子这一点上来说,生命有可能不仅只是类似计算机,生命根本就是一种计算法。在此之所以介绍人工生命概念,是出于我们如下的认识:中医学从某种意义上讲,也可以被视为一种人工生命。
4生物系统的复杂性研究
人们普遍认为,生物的复杂性和非生物的复杂性是两类不同的复杂性,前者的复杂性程度比后者要高得多,而且有质的不同。生物复杂性有三个特点,其一是在复制生物结构的过程中,存在指令和控制,并由此展现出生长性和自适应性;其二是生物具有无双性,这导致不同层次、不同类群,甚至不同个体生物的复杂性,显示有很强的个性,这是在生物学领域应用数学方法的一个难点;其三是生物复杂程度的超巨性,这也使得生物复杂性难以量化。研究表明,许多生物体中存在混沌现象,兔嗅觉识别的过程、穴位的红外辐射、人的脑电信号、大鼠的心动周期信号、健康人的心搏、儿童的心理周期都具有混沌特征。另外,不少医学研究者将混沌理论应用于疾病的研究,对心脏病、精神病、癫痫病、糖尿病等疾病的发生机理、诊断与控制方法以及疾病的传播过程进行了具有实践意义的探讨。
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5复杂性科学对中医学研究的启示
中医学研究的对象是人体,由于人体是复杂巨系统,所表现的各种疾病也极其复杂,在此,在应对复杂的人体与复杂的疾病,中医也经历了从简单到复杂的漫长过程,不断重复着经验━规则━临床验证━更新经验━更新规则循环往复不断完善与发展起来的,中医的辨证论治是以由历代医学的临床经验为建筑材料堆砌起来的复杂适应系统。中医学应用“寒则热之,热者寒之,虚则补之,实则泻之”等基本规则。但在临床上,针对不同情况,往往可以做得很细化,如要考虑药物的产地、患者所处的地域、所处背景等人文社会情况,而针对这些情况,也有要应用不同的规则。中医与新兴的复杂性科学,其起点是不同的,中医是针对人体的复杂巨系统出现的偏颇,纠偏补缺,而达到整体的协调;而复杂性科学是从还原论出发,研究多个行为主体(Agent)通过自组织,在形成不同层次结构时,所涌现的的新的特征。但这并不能掩盖中医学的复杂性特征,如朱时清院士认为,中医的自组织自相似与复杂性科学的特征吻合;西医注重物质实体,中医重视协调,生物复杂系统最重要的特点各组分关系高度协调。乔宇认为中医的理论基础是“整体论”,可以说中医属于复杂性科学。中医学的理论体系本身就是一个开放的复杂巨系统,中医的哲学思想基础即“阴阳五行系统”,阴阳五行模型体现了复杂系统的非线性特征。中医脏腑理论与复杂性科学相通,诊疗方法与复杂性科学相通,辩证施治的意象说属于近代科学模式识别。以分子水平来看,作为自然药物的每一种中药也都是一个复杂系统,一味中药往往具有很多不同效用,而当多味中药以不同的搭配组成方剂,则又是一个不同的复杂系统。因此可以说,人体是一个复杂系统,与之相对应的中医药诊疗体系是一个开放的复杂巨系统。
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关于研究方法,宋琳莉等提出用系统思维代替中医整体思维与形象思维、本能思维。潘国凤等认为应以系统论与还原论相结合的复杂性科学研究中药。白云静等提出整体性思维与还原性思维逆向对接等观点。中医学研究可以借鉴的研究方法有:复杂性适应系统、人工神经网络,数据挖掘,从定性到定量的综合集成法,模型构建、人工智能等。
关于从定性到定量的综合集成法是从上世纪80年代中期开始的。1986年开始,在钱学森指导的“系统学”讨论班,对有关复杂系统的一些问题进行了探讨。经过5年的探讨与实践后,于80年代末,把对系统的研究加以拓广,提炼出开放的复杂巨系统的概念,并总结概括了处理开放的复杂巨系统的方法论,形成了“从定性到定量的综合集成研讨厅体系”的构思,把复杂系统的研究推上了一个新的台阶。并从概念上弄清楚了“复杂性”问题,得出如下结论:“复杂性”实质上是开放的复杂巨系统的动力学特性。由于开放的复杂巨系统也把复杂系统、复杂巨系统和开放的简单巨系统作为特殊情况,所以复杂性的研究自然也把这些系统的动力学特性概括在其范畴之中。这就对复杂性的研究方向有一清晰的把握。综合集成研讨厅体系是处理开放的复杂巨系统的方法论,从思维科学的层次来看,它又是思维科学的一项应用技术。它的构思是把专家们和知识库、信息系统、各种人工智能系统、计算机象作战指挥厅那样组织起来,形成一个巨型的人机结合的智能系统,共同作用于复杂问题的求解。从对综合集成研讨厅体系的构思,我们可以看出,与历史上其它方法论不同的是,综合集成研讨厅体系不是一系列公式的汇总,也不是以某几条公理为基础搭建起来的抽象框架。它的实质是指导人们在处理复杂问题时,把专家的智慧、计算机的高性能和各种数据、信息有机地结合起来,构成一个统一的、强大的问题求解系统。因此,从软/硬件体系上和组织结构上实现该系统,使之能真正应用于复杂问题的研究实践显得尤为重要。我们对证候研究的研究,借鉴了从定性到定量的综合集成研讨厅体系的研究方法,取得了一定的成果。
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参考文献
[1] 宋学锋.复杂性、复杂系统与复杂性科学[M].中国科学基金,2003(5):
262-269.
[2] Waldrop M.复杂:诞生于秩序与混沌边缘的科学[M].陈玲,译.北京:三联书店,1997,1-7.
[3] 成思危,冯英艳.复杂性科学探索[J].北京:民主与建设出版社,1999,1-8.
[4] 成思危.复杂科学与系统工程[J].管理科学学报,1999,12(2):1-6., http://www.100md.com(李东涛)
(3)混沌边缘(Edge of Chase)这是指一个复杂自适应系统运行在有序和无序之间的相交过程中出现的有界非稳定性的一种形式。是复杂系统的层次的行为中,系统的元素从未完全锁定在一处,但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息,又能快速传递信息。这样的系统是具有自发性和适应性的有生命的系统,它能够组织复杂的计算,从而对世界做出反应。混沌的边缘就是生命有足够的稳定性来支撑自己的存在,又有足够的创造性使自己名副其实为生命的那个地方,是复杂系统能够自发地调整和存活的地带。进化似乎永远都导向混沌的边缘。系统是通过对环境的适应而到达混沌的边缘。
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(4)人工生命(alife)人工生命是用综合的方法来理解生命,用计算机、或也许是机器人等新型媒介来探索生物学领域的各种发展的可能性。人工生命研究演衍出了三个伟大洞见:①有生命的系统似乎总是自下而上地、从大量极其简单的系统群中突现出来。“我们从计算机模拟复杂的物理系统中获得的最为惊人的认识是:复杂的行为并非出自复杂的基本结构。“确实,极为有趣的复杂行为是从极为简单的元素群中突现出来的。”②获得类似生命行为的方法,就是模拟简单的单位,而不是去模拟巨大而复杂的单位。是运用局部控制,而不是运用全局控制。让行为从底层实现出来,而不是自上而下地做出规定。做这种实验时,要把重点放在正在产生的行为上,而不是放在最终结果上。③从生命的特点在于组织,而不在于分子这一点上来说,生命有可能不仅只是类似计算机,生命根本就是一种计算法。在此之所以介绍人工生命概念,是出于我们如下的认识:中医学从某种意义上讲,也可以被视为一种人工生命。
4生物系统的复杂性研究
人们普遍认为,生物的复杂性和非生物的复杂性是两类不同的复杂性,前者的复杂性程度比后者要高得多,而且有质的不同。生物复杂性有三个特点,其一是在复制生物结构的过程中,存在指令和控制,并由此展现出生长性和自适应性;其二是生物具有无双性,这导致不同层次、不同类群,甚至不同个体生物的复杂性,显示有很强的个性,这是在生物学领域应用数学方法的一个难点;其三是生物复杂程度的超巨性,这也使得生物复杂性难以量化。研究表明,许多生物体中存在混沌现象,兔嗅觉识别的过程、穴位的红外辐射、人的脑电信号、大鼠的心动周期信号、健康人的心搏、儿童的心理周期都具有混沌特征。另外,不少医学研究者将混沌理论应用于疾病的研究,对心脏病、精神病、癫痫病、糖尿病等疾病的发生机理、诊断与控制方法以及疾病的传播过程进行了具有实践意义的探讨。
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5复杂性科学对中医学研究的启示
中医学研究的对象是人体,由于人体是复杂巨系统,所表现的各种疾病也极其复杂,在此,在应对复杂的人体与复杂的疾病,中医也经历了从简单到复杂的漫长过程,不断重复着经验━规则━临床验证━更新经验━更新规则循环往复不断完善与发展起来的,中医的辨证论治是以由历代医学的临床经验为建筑材料堆砌起来的复杂适应系统。中医学应用“寒则热之,热者寒之,虚则补之,实则泻之”等基本规则。但在临床上,针对不同情况,往往可以做得很细化,如要考虑药物的产地、患者所处的地域、所处背景等人文社会情况,而针对这些情况,也有要应用不同的规则。中医与新兴的复杂性科学,其起点是不同的,中医是针对人体的复杂巨系统出现的偏颇,纠偏补缺,而达到整体的协调;而复杂性科学是从还原论出发,研究多个行为主体(Agent)通过自组织,在形成不同层次结构时,所涌现的的新的特征。但这并不能掩盖中医学的复杂性特征,如朱时清院士认为,中医的自组织自相似与复杂性科学的特征吻合;西医注重物质实体,中医重视协调,生物复杂系统最重要的特点各组分关系高度协调。乔宇认为中医的理论基础是“整体论”,可以说中医属于复杂性科学。中医学的理论体系本身就是一个开放的复杂巨系统,中医的哲学思想基础即“阴阳五行系统”,阴阳五行模型体现了复杂系统的非线性特征。中医脏腑理论与复杂性科学相通,诊疗方法与复杂性科学相通,辩证施治的意象说属于近代科学模式识别。以分子水平来看,作为自然药物的每一种中药也都是一个复杂系统,一味中药往往具有很多不同效用,而当多味中药以不同的搭配组成方剂,则又是一个不同的复杂系统。因此可以说,人体是一个复杂系统,与之相对应的中医药诊疗体系是一个开放的复杂巨系统。
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关于研究方法,宋琳莉等提出用系统思维代替中医整体思维与形象思维、本能思维。潘国凤等认为应以系统论与还原论相结合的复杂性科学研究中药。白云静等提出整体性思维与还原性思维逆向对接等观点。中医学研究可以借鉴的研究方法有:复杂性适应系统、人工神经网络,数据挖掘,从定性到定量的综合集成法,模型构建、人工智能等。
关于从定性到定量的综合集成法是从上世纪80年代中期开始的。1986年开始,在钱学森指导的“系统学”讨论班,对有关复杂系统的一些问题进行了探讨。经过5年的探讨与实践后,于80年代末,把对系统的研究加以拓广,提炼出开放的复杂巨系统的概念,并总结概括了处理开放的复杂巨系统的方法论,形成了“从定性到定量的综合集成研讨厅体系”的构思,把复杂系统的研究推上了一个新的台阶。并从概念上弄清楚了“复杂性”问题,得出如下结论:“复杂性”实质上是开放的复杂巨系统的动力学特性。由于开放的复杂巨系统也把复杂系统、复杂巨系统和开放的简单巨系统作为特殊情况,所以复杂性的研究自然也把这些系统的动力学特性概括在其范畴之中。这就对复杂性的研究方向有一清晰的把握。综合集成研讨厅体系是处理开放的复杂巨系统的方法论,从思维科学的层次来看,它又是思维科学的一项应用技术。它的构思是把专家们和知识库、信息系统、各种人工智能系统、计算机象作战指挥厅那样组织起来,形成一个巨型的人机结合的智能系统,共同作用于复杂问题的求解。从对综合集成研讨厅体系的构思,我们可以看出,与历史上其它方法论不同的是,综合集成研讨厅体系不是一系列公式的汇总,也不是以某几条公理为基础搭建起来的抽象框架。它的实质是指导人们在处理复杂问题时,把专家的智慧、计算机的高性能和各种数据、信息有机地结合起来,构成一个统一的、强大的问题求解系统。因此,从软/硬件体系上和组织结构上实现该系统,使之能真正应用于复杂问题的研究实践显得尤为重要。我们对证候研究的研究,借鉴了从定性到定量的综合集成研讨厅体系的研究方法,取得了一定的成果。
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参考文献
[1] 宋学锋.复杂性、复杂系统与复杂性科学[M].中国科学基金,2003(5):
262-269.
[2] Waldrop M.复杂:诞生于秩序与混沌边缘的科学[M].陈玲,译.北京:三联书店,1997,1-7.
[3] 成思危,冯英艳.复杂性科学探索[J].北京:民主与建设出版社,1999,1-8.
[4] 成思危.复杂科学与系统工程[J].管理科学学报,1999,12(2):1-6., http://www.100md.com(李东涛)