信息組學(xué)
——中西醫(yī)融合的平臺
作者:于建國 于建成 陳功 趙宏杰
論文摘要：
關(guān)鍵詞：信息組學(xué) 虛擬建模 系統(tǒng)生物學(xué) 基因組學(xué) 蛋白組學(xué) 代謝組學(xué) 中醫(yī)固有理論 中西醫(yī)融合
1. 科學(xué)的本質(zhì)是通過虛擬建模來認(rèn)識與掌握自然規(guī)律，霍金：“……理論只不過是宇宙或其中某一部分的模型，一些聯(lián)結(jié)這模型和我們所觀察的量的規(guī)則。它只存在于我們的頭腦中，（不管在任何意義下)不再具有任何其他的實在性�！�
1.1 虛擬建模包括兩個方面，一個是效率意義上的，另一個是物理意義上的。效率意義上的建模見于工程技術(shù)、氣象、經(jīng)濟、社會等眾多科學(xué)領(lǐng)域，最典型的就是計算機科學(xué)；物理意義上的建模見于物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。
1.2 中醫(yī)屬于效率意義上的建模。她把某些生理病理功能與信息組合虛擬成一個系統(tǒng)，以解剖器官作為命名符號（臟腑)，再通過類比的方式（analog)進行建模。認(rèn)為“天人合一”，生命是宇宙自組織形式的一種表達方式，故采用宇宙運行方式，從空間（經(jīng)絡(luò))、時間（藏象)、全息（人體的“自相似性”)，生命的物質(zhì)、能量、信息、意識（精氣神形)，多角度全方位全交叉建模。比如，把身體中的水類比成海洋的運動，不僅引入水與電解質(zhì)這個參數(shù)，還引入主要是行星運動引起的洋流、主要是月球運動引起的潮汐的參數(shù)，建立了津液、營衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。從其他學(xué)科創(chuàng)造的偉大科學(xué)成就來看，不難理解中醫(yī)理論與技術(shù)為什么臨床行之有效，因為這個模型把握的是生理病理的運動規(guī)律。
1.3 西醫(yī)屬于物理意義上的建模，但這種建模采用了不同于任何學(xué)科的建模方式。正像美國科學(xué)家萊諾伊·胡德所說的……（西醫(yī)的基礎(chǔ))生物學(xué)與所有其他學(xué)科，如物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)，是完全不一樣的科學(xué)，因為生物學(xué)以外的學(xué)科都只能通過類比的方式（analog)進行分析。
1.3.1 西醫(yī)的基礎(chǔ)，生物學(xué)，從“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)（discovery science)”，把系統(tǒng)的全部元素測定清楚，以便得到一個含有所有信息的數(shù)據(jù)庫，即傳統(tǒng)生物學(xué)，走到“假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)（hypothesis-driven science)”，人為地設(shè)定某種或某些條件去干涉（perturbation)于被實驗的對象，從而達到實驗?zāi)康�，與“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)”互動和整合的系統(tǒng)生物學(xué)。其核心是數(shù)字化的，因此生物學(xué)可以被完全破譯。從理論上說，這對生物學(xué)的把握應(yīng)該超過其他任何一門學(xué)科。系統(tǒng)生物學(xué)要實現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到組織、到個體的各個層次的整合的研究方式，無疑是最具揭示生物真實物理意義的理想研究方式。
1.3.2 系統(tǒng)生物學(xué)是理想的生命科學(xué)，這個理想需要循序漸進，需要漫長的歷史�！犊茖W(xué)》周刊系統(tǒng)生物學(xué)專集中一篇題為“心臟的模型化--從基因到細(xì)胞、到整個器官”的論文，很好地體現(xiàn)了系統(tǒng)生物學(xué)的整合性，同時也告訴我們，系統(tǒng)生物學(xué)離整合個體的各個層次、群體的各個層次、生物宇宙自組織形式還相去甚遠(yuǎn)。也就是說，循序漸進的每一個階段的認(rèn)識都是片面的局限的，基于這種認(rèn)識水平的臨床治療都是不全面的甚至是完全錯誤的。西醫(yī)的臨床醫(yī)學(xué)走入瓶頸的根本原因，就是這種認(rèn)識論與方法論造成的。
1.4
2. 信息組學(xué)——中西醫(yī)融合的平臺。
－－－－－－－－－－－信息組學(xué)
--中西醫(yī)融合的平臺
作者:于建國 于建成 陳功 趙宏杰
論文摘要：信息組學(xué)，采用完全不同于系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法，不是把不同層次的組學(xué)中流動著的信息整合出一個模型，而是采用類比方式的科學(xué)模型有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動調(diào)控方式。這個類比方式的科學(xué)模型，就是中醫(yī)固有理論模型。什么是類比方式（analog)進行分析的科學(xué)呢？比如，把身體中的水類比成海洋的運動，不僅引入水與電解質(zhì)這個參數(shù)，還引入主要是行星運動引起的洋流、主要是月球運動引起的潮汐的參數(shù)，建立了津液、營衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。通過類比的方式進行分析的科學(xué)，有一個優(yōu)點就是能夠做出預(yù)言。比如，信息組學(xué)能夠揭示，每一味天然藥物的終極的單一作用，
厚樸，調(diào)節(jié)平滑肌的橫波(橫斷向的蠕動) ；
枳實，調(diào)節(jié)平滑肌的縱波（平行向的蠕動)。
關(guān)鍵詞：信息組學(xué) 虛擬建模 系統(tǒng)生物學(xué) 基因組學(xué) 蛋白組學(xué) 代謝組學(xué) 中醫(yī)固有理論 中西醫(yī)融合
1. 科學(xué)的本質(zhì)是通過虛擬建模來認(rèn)識與掌握自然規(guī)律，霍金：“……理論只不過是宇宙或其中某一部分的模型，一些聯(lián)結(jié)這模型和我們所觀察的量的規(guī)則。它只存在于我們的頭腦中，（不管在任何意義下)不再具有任何其他的實在性�！�
1.1 虛擬建模包括兩個方面，一個是效率意義上的，另一個是物理意義上的。效率意義上的建模見于工程技術(shù)、氣象、經(jīng)濟、社會等眾多科學(xué)領(lǐng)域，最典型的就是計算機科學(xué)；物理意義上的建模見于物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。
1.2 中醫(yī)屬于效率意義上的建模。她把某些生理病理功能與信息組合虛擬成一個系統(tǒng)，以解剖器官作為命名符號（臟腑)，再通過類比的方式（analog)進行建模。認(rèn)為“天人合一”，生命是宇宙自組織形式的一種表達方式，故采用宇宙運行方式，從空間（經(jīng)絡(luò))、時間（藏象)、全息（人體的“自相似性”)，生命的物質(zhì)、能量、信息、意識（精氣神形)，多角度全方位全交叉建模。比如，把身體中的水類比成海洋的運動，不僅引入水與電解質(zhì)這個參數(shù)，還引入主要是行星運動引起的洋流、主要是月球運動引起的潮汐的參數(shù)，建立了津液、營衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。從其他學(xué)科創(chuàng)造的偉大科學(xué)成就來看，不難理解中醫(yī)理論與技術(shù)為什么臨床行之有效，因為這個模型把握的是生理病理的運動規(guī)律。
1.3 西醫(yī)屬于物理意義上的建模，但這種建模采用了不同于任何學(xué)科的建模方式。正像美國科學(xué)家萊諾伊·胡德所說的……（西醫(yī)的基礎(chǔ))生物學(xué)與所有其他學(xué)科，如物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)，是完全不一樣的科學(xué)，因為生物學(xué)以外的學(xué)科都只能通過類比的方式（analog)進行分析。
1.3.1 西醫(yī)的基礎(chǔ)，生物學(xué)，從“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)（discovery science)”，把系統(tǒng)的全部元素測定清楚，以便得到一個含有所有信息的數(shù)據(jù)庫，即傳統(tǒng)生物學(xué)，走到“假設(shè)驅(qū)動的科學(xué)（hypothesis-driven science)”，人為地設(shè)定某種或某些條件去干涉（perturbation)于被實驗的對象，從而達到實驗?zāi)康�，與“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)”互動和整合的系統(tǒng)生物學(xué)。其核心是數(shù)字化的，因此生物學(xué)可以被完全破譯。從理論上說，這對生物學(xué)的把握應(yīng)該超過其他任何一門學(xué)科。系統(tǒng)生物學(xué)要實現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到組織、到個體的各個層次的整合的研究方式，無疑是最具揭示生物真實物理意義的理想研究方式。
1.3.2 系統(tǒng)生物學(xué)是理想的生命科學(xué)，這個理想需要循序漸進，需要漫長的歷史。《科學(xué)》周刊系統(tǒng)生物學(xué)專集中一篇題為“心臟的模型化--從基因到細(xì)胞、到整個器官”的論文，很好地體現(xiàn)了系統(tǒng)生物學(xué)的整合性，同時也告訴我們，系統(tǒng)生物學(xué)離整合個體的各個層次、群體的各個層次、生物宇宙自組織形式還相去甚遠(yuǎn)。也就是說，循序漸進的每一個階段的認(rèn)識都是片面的局限的，基于這種認(rèn)識水平的臨床治療都是不全面的甚至是完全錯誤的。西醫(yī)的臨床醫(yī)學(xué)走入瓶頸的根本原因，就是這種認(rèn)識論與方法論造成的。
1.4 盡管，系統(tǒng)生物學(xué)有望破譯生命與疾病的奧秘，但是，在完全破譯之前醫(yī)學(xué)還得臨床，畢竟療效是醫(yī)學(xué)的首要目的。中西醫(yī)各自構(gòu)建了自己的模型，此前這兩個模型不可通約，也不可能用一方的標(biāo)準(zhǔn)去衡量另一方的對與錯。但是，效率意義上的建模也必然蘊含著生物的物理意義，生物的物理意義也得通過建模才能被人把握與操作，兩者共同研究的基點就是生理病理信息，這就為兩者融合提供了可能。
2. 信息組學(xué)--中西醫(yī)融合的平臺。信息組學(xué)，采用完全不同于系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法，不是把不同層次的組學(xué)中流動著的信息整合出一個模型，而是采用類比方式的科學(xué)模型有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動調(diào)控方式。這個類比方式的科學(xué)模型，就是中醫(yī)固有理論模型。
2.1 任何一個單一的生理活動都不是西醫(yī)模型中一個系統(tǒng)完成的，任何一個單一病因都不會僅僅造成西醫(yī)模型中一個系統(tǒng)的損傷，任何一個單一的病理靶點都不是單一病因單獨造成的，“蝴蝶效應(yīng)”涉及諸多因素。那么，通過基因組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組獲得的信息重新構(gòu)建的生理病理模型，必然交叉于若干系統(tǒng)，這個模型復(fù)雜而龐大，不同于解剖實體系統(tǒng)的模型已成必然。
2.2 魯棒性（robustness)是控制系統(tǒng)設(shè)計的概念，同樣適應(yīng)于醫(yī)學(xué)模型設(shè)計。一個模型設(shè)計得是否強健、穩(wěn)定、自洽關(guān)系到臨床的可操作性、可重復(fù)性、有效性。西醫(yī)的生理病理模型，通過臨床驗證其低魯棒性是不言而諭的，那中醫(yī)的生理病理模型魯棒性如何呢？如果，兩個低魯棒性的模型兼容，那么，兼容后的模型會強健、穩(wěn)定、自洽嗎？中醫(yī)的整體理論體系經(jīng)過漫長的幾千年實踐總結(jié)，是由若干個不同模型組成的。不同模型中的同一概念，其內(nèi)涵與外延不盡相同。在不了解這個事實的情況下，只能是“臨床靠經(jīng)驗，理論胡亂編”，給外專業(yè)的感覺是，中醫(yī)是一門實踐醫(yī)學(xué)，理論不過是哲學(xué)思辨。好在各家學(xué)說建立的模型，都是對《
黃帝內(nèi)經(jīng)》、《
傷寒雜病論》等經(jīng)典中醫(yī)固有理論模型中的某個子模型的發(fā)揮與演繹，這就使得還原回高魯棒性模型成為可能。我們必須清醒地認(rèn)識到，只有重申中醫(yī)固有理論才能使得中西醫(yī)融合成為可能，這也是中醫(yī)賴以生存的前提。
2.3 簡約、全面是建模不可或缺的要素，中醫(yī)固有理論模型具備這些要素，至今還沒有發(fā)現(xiàn)任何一門科學(xué)的理論模型把紛繁復(fù)雜的宇宙與生命及其疾病的發(fā)生、干預(yù)、轉(zhuǎn)歸多角度全方位全交叉建模，并簡約得不能再簡約，基于生理模型改變的病理模型“證”像數(shù)學(xué)公式一樣嚴(yán)謹(jǐn)而便于計算操作，那么，有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動調(diào)控的類比方式的科學(xué)模型必然是中醫(yī)固有理論模型�！芭R床癥狀與體征，這是古今中外相對穩(wěn)定的參考系！”。不使臨床實踐與基礎(chǔ)理論相互脫節(jié)，不失生命整體性系統(tǒng)性協(xié)同性，這種類比方式與數(shù)字化方式相結(jié)合的研究方法，在可預(yù)見的未來相當(dāng)長的歷史時期內(nèi)，顯然是最合理的最先進的研究方法。就像丘吉爾所說的一樣，民主不是最好的制度，但它是我們現(xiàn)在能找到的最好的一種。這就是陳竺院士要表達的，既高于中醫(yī)也高于西醫(yī)的新醫(yī)學(xué)。
2.4 沈自尹氏等的《“
腎陽虛”證的下丘腦-垂體-甲狀腺軸初步觀察》、陳英華氏等的《腎陽虛證動物模型造模方法綜述》、方肇勤氏的《辨證論治實驗方法學(xué)--實驗小鼠診法與辨證》、李同憲氏的《外感染熱病證態(tài)學(xué)》《傷寒論現(xiàn)代解讀》，無論從基礎(chǔ)還是臨床都做了有益的探索，說明信息組學(xué)的研究方法是可行的。如果以高魯棒性的中醫(yī)固有理論模型為藍本，結(jié)合各層次組學(xué)的最新進展，這種研究是會更具生命力的。
3. 通過類比的方式進行分析的科學(xué)，有一個優(yōu)點就是能夠做出預(yù)言。就像相對論可以預(yù)言核聚變一樣，信息組學(xué)有望在如下方面取得研究突破：
3.1 信息組學(xué)能夠揭示，每一味天然藥物的終極的單一作用，為節(jié)約、有效利用提出規(guī)范，并提供利用的物理證據(jù)，一改單一化學(xué)成分制藥規(guī)則。中藥材成分復(fù)雜，但作用卻是單一的。就拿厚樸來講，不管是中醫(yī)主治胸腹痞滿脹痛、反胃、
嘔吐、宿食不消、痰飲喘咳、寒濕瀉痢，還是現(xiàn)代藥理研究興奮或抑制離體腸管活動、在體小腸張力下降（麻醉
貓)、對抗組胺致十二指腸痙攣（大鼠)、抗實驗性
胃潰瘍（幽門結(jié)扎型、應(yīng)激型)、抗菌、抗病毒、肌松作用（可能屬非去極化型)、對抗甲基
苯丙胺所致興奮作用、對抗同種被動皮膚過敏反應(yīng)（PCA)，它的終極作用只有一個，就是調(diào)節(jié)平滑肌的橫波(橫斷向的蠕動) ；枳實，調(diào)節(jié)平滑肌的縱波（平行向的蠕動)。
3.2 信息組學(xué)能夠揭示，為什么不同科不同屬不同種不同成分而同名的藥材，具有相同的作用。如，
天南星科植物石
菖蒲、
水菖蒲，
毛茛科植物節(jié)菖蒲，同具有豁痰開竅的作用機理；信息組學(xué)能夠揭示，為什么十個中醫(yī)生開出十個處方，治療同一個患者同一個病會同樣有效。如，越婢加術(shù)湯證的腎炎浮腫，用
雞鳴散、
木通散加減亦可；信息組學(xué)能夠在不同地區(qū)國家找到不同科不同屬不同種不同成分卻有相同作用機理的天然藥物，既可極大地挖掘天然藥物的利用潛能，又可防止生物入侵帶來生態(tài)失衡。
3.3 信息組學(xué)能夠揭示，為什么方藥、針灸、推拿等治療手段會取得同樣的療效，有望制造出模擬信息治療儀；信息組學(xué)能夠揭示，人體的“自相似性”即全息現(xiàn)象的機理，制造出較為精密的脈診儀、經(jīng)絡(luò)診斷儀、更為準(zhǔn)確的理化診斷指標(biāo)等等；信息組學(xué)能夠揭示，為什么生物節(jié)律具有生克乘侮關(guān)系的時間機制，為癌癥等諸多疑難病尋找到合理的治療途徑，解決干細(xì)胞移植不確定性，甚至替代這種療法；信息組學(xué)能夠揭示，為什么諸如野駱駝與家駱駝僅僅習(xí)性的改變就造成基因變異的機理，為中醫(yī)治療心理疾病、精神疾病機理的闡釋，及為更合理的治療尋找到途徑；信息組學(xué)能夠揭示，經(jīng)絡(luò)的實質(zhì)，宇宙自組織形式是如何刻錄在生物體的，并可以返觀內(nèi)視。
3.4 信息組學(xué)能夠揭示，陰陽，這個中醫(yī)固有理論模型中最為基礎(chǔ)的概念的機理。馬建平氏的《狀態(tài)科學(xué)》中的狀態(tài)波理論，不僅可以為航天醫(yī)學(xué)奠定堅實的理論基礎(chǔ)，而且可以揭示出生物個體熵增、群體熵減的機理，可望研究出測定進化速度（即“陽”)的技術(shù)方法，那么，中醫(yī)理論現(xiàn)代化的最大障礙就被掃除了，因為中醫(yī)固有理論整個模型都是基于和圍繞陰陽展開的。這樣人類還將能夠預(yù)測物種的自然滅亡或突變，當(dāng)然包括人類的自然滅亡或向更高生命突變的時間。
3.5 信息組學(xué)無須使用基因刀技術(shù)將能夠選擇性對特定的生物種群的基因進行調(diào)控，甚至選擇性剿滅，這就是基因武器。但愿用于和平目的，畢竟科學(xué)是為了人類更好地生存，而不是為了自己的毀滅，任何對生物進化進程有可能干擾的行為都應(yīng)該避免，尤其是醫(yī)學(xué)的非自然干擾。
3.6 畢竟醫(yī)學(xué)的首要目的是人民的健康，首先追求的就是先進的診療技術(shù)。由于中醫(yī)固有理論模型是公式化的，那么，就能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。智能診療系統(tǒng)技術(shù)的實現(xiàn)，前提是把中醫(yī)固有理論模型這個“公式”揭示出來，這也是信息組學(xué)應(yīng)該首先開展的課題。
主要參考文獻：
所有參考文獻均搜索自互聯(lián)網(wǎng)各個數(shù)據(jù)庫，在此不列刊址。除論文中列舉的著作、論文外，還有
《系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)讓中西醫(yī)找到“共同語言”》科學(xué)時報
《系統(tǒng)生物學(xué)和中醫(yī)學(xué)結(jié)合將推動醫(yī)學(xué)的發(fā)展》中國醫(yī)藥報
《生物與醫(yī)學(xué)中的復(fù)雜性問題》中國科技信息
吳家�！断到y(tǒng)生物學(xué)面面觀》
《生命科學(xué)邁入“大科學(xué)”時代》生物谷
《系統(tǒng)生物學(xué)對未來生物學(xué)的沖擊》生物谷
《系統(tǒng)生物學(xué)的前沿--SYSTEMOSCOPE》生物谷
《中藥研究的新模式--美拉德反應(yīng)》生物谷
《用系統(tǒng)生物學(xué)配伍西藥:中藥現(xiàn)代化新戰(zhàn)略》生物谷
Chaolin Zhang etc.《科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類基因組進化“指紋”》
《利用新方法得以揭示疾病基因網(wǎng)絡(luò)》Nature
《中國人基因測序，僅走到門邊》第一財經(jīng)日報
《以色列科學(xué)家提出新生物物理模型》科技部
張有和《人類疾病觀念的偏差與臨床醫(yī)學(xué)的誤區(qū)》
張有和《狀態(tài)應(yīng)對醫(yī)學(xué)-應(yīng)對萬千的中醫(yī)學(xué)體系》
趙宏杰《中醫(yī)系統(tǒng)生物學(xué)研究幾個關(guān)鍵問題》
趙宏杰《中醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)--跨越式大聯(lián)合》
趙宏杰《創(chuàng)建信息中藥學(xué)及其意義》
于建國 于建成《破解“五運六氣”（太陽黑子)千古之謎----氣候醫(yī)學(xué)，未來醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)的前沿》
于建成 于建國 陳功《經(jīng)絡(luò)實質(zhì)驗證模型設(shè)計》
陳功 于建成《中醫(yī)固有理論框架》
