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(jì)、社會等眾多科學(xué)領(lǐng)域，最典型的就是計算機(jī)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(jìn)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(dá)方式，故采用宇宙運(yùn)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(yùn)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(yùn)動引起的洋流、主要是月球運(yùn)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(yùn)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(jìn)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(dá)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(jìn)，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(jìn)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(jìn)行分析的科學(xué)呢？比如，把身體中的水類比成海洋的運(yùn)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(yùn)動引起的洋流、主要是月球運(yùn)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(jìn)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(jì)、社會等眾多科學(xué)領(lǐng)域，最典型的就是計算機(jī)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(jìn)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(dá)方式，故采用宇宙運(yùn)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(yùn)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(yùn)動引起的洋流、主要是月球運(yùn)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(yùn)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(jìn)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(dá)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(jìn)，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(jìn)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)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。“臨床癥狀與體征，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(jìn)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(dá)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(lán)本，結(jié)合各層次組學(xué)的最新進(jìn)展，這種研究是會更具生命力的。
3. 通過類比的方式進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)理，為中醫(yī)治療心理疾病、精神疾病機(jī)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(jī)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(jī)理，可望研究出測定進(jìn)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(jìn)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(jìn)化進(jìn)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(jìn)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(xiàn)：
所有參考文獻(xiàn)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(jìn)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(yùn)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》
