生物医学知识整合论

1、物物 数数 学学 能设计一个能捉住山坡上奔能设计一个能捉住山坡上奔 跑的野兔的可操作数学模型跑的野兔的可操作数学模型 （或机器人）吗？（或机器人）吗？ 如果把野兔放在规定在一如果把野兔放在规定在一 个管道中呢？个管道中呢？ 开放系统对人类理性或智开放系统对人类理性或智 能提出了极大的挑战。能提出了极大的挑战。 经典的数学属纯意识系统或形式系经典的数学属纯意识系统或形式系 统，独立于物理世界。但统，独立于物理世界。但机体的数机体的数 学学与经典的数学大相径庭，为物理与经典的数学大相径庭，为物理 世界和意识世界的结合体，世界和意识世界的结合体，经典的经典的 数学原理在机体中受到形形色色的数学原理在

2、机体中受到形形色色的 异质物理空间的轨道式或结构式制异质物理空间的轨道式或结构式制 导。导。 生物机体则是极开放系统（假设开生物机体则是极开放系统（假设开 放性是可以度量的话），在那里放性是可以度量的话），在那里 “自然的意志自然的意志”几乎可以随心所欲。几乎可以随心所欲。 因此有人说生物学是数学的沙漠。因此有人说生物学是数学的沙漠。 基本哲学观点体系(1)： 形式空间概念形式空间概念: :所谓空间是事物的一种理性背所谓空间是事物的一种理性背 景：它必须是某种景：它必须是某种( (低阶的，高阶的，单纯的，低阶的，高阶的，单纯的， 复合的复合的) )均匀性。均匀性。 物理性异质空间物理性异质空间

3、: :生物机体是形形色色的物理生物机体是形形色色的物理 性异质空间通过性异质空间通过“硬的硬的”即非理性物理原理整即非理性物理原理整 合。合。 超复杂性超复杂性: :生物医学的异质空间的整合的复杂生物医学的异质空间的整合的复杂 性与一般系统理论对象的复杂性不可同日而语，性与一般系统理论对象的复杂性不可同日而语， 依靠单纯形式化的系统研究试图得到对生物系依靠单纯形式化的系统研究试图得到对生物系 统整合机制的理解犹如统整合机制的理解犹如杯水车薪杯水车薪。 物理源性物理源性: :物数学中任何形式空间都依赖于某物数学中任何形式空间都依赖于某 种具体的物质基础或运动形态。种具体的物质基础或运动形态。 数

4、学的存在数学的存在: :生物医学物数学在生物医学物数学在高紧密性高紧密性，高高 异质性异质性，高交互性高交互性的物理实体中寻求形形色色的物理实体中寻求形形色色 的的( (低阶的，高阶的，单纯的，复合的低阶的，高阶的，单纯的，复合的) )均匀性。均匀性。 基本哲学观点体系(2)： 量子力学中发生的重大事件量子力学中发生的重大事件 玻尔理论玻尔理论 原子结构之父玻尔对原子结构提出了如下原子结构之父玻尔对原子结构提出了如下 理论：理论：“原子中的电子绕着某些特定的原子中的电子绕着某些特定的 轨道以一定的频率运行，并时不时从一轨道以一定的频率运行，并时不时从一 个轨道跃迁到另一个轨道上去。每个电个轨道

5、跃迁到另一个轨道上去。每个电 子轨道都代表一个特定的能级，因此当子轨道都代表一个特定的能级，因此当 这种跃迁发生的时候，电子就按照量子这种跃迁发生的时候，电子就按照量子 化的方式吸收或者发射能量，其大小等化的方式吸收或者发射能量，其大小等 于两个轨道之间的能量差。于两个轨道之间的能量差。”19“玻尔玻尔 模型的建立有着氢原子光谱的支持。每模型的建立有着氢原子光谱的支持。每 一条光谱线都有一种特定的频率。一条光谱线都有一种特定的频率。 玻尔理论玻尔理论 玻尔模型的建立有着氢原子光谱的支玻尔模型的建立有着氢原子光谱的支 持。每一条光谱线都有一种特定的持。每一条光谱线都有一种特定的 频率。从量子公式

6、频率。从量子公式E1-E2 = h（其（其 中中E是能量，是能量，h是普朗克常数，是普朗克常数，是是 频率），我们知道这是电子在两个频率），我们知道这是电子在两个 能级之间跃迁的结果。光谱中的每能级之间跃迁的结果。光谱中的每 一条光谱线，代表了两个一条光谱线，代表了两个“能级能级” 之间的之间的“能量差能量差”，并不代表能级，并不代表能级 本身。本身。 量子力学量子力学 假设某原子的某电子有能级假设某原子的某电子有能级E1， E2，,En，那么各能级的能量是，那么各能级的能量是 多少？假如一个电子跃迁途径为：多少？假如一个电子跃迁途径为： E1E5E8，另一个跃迁途径为：，另一个跃迁途径为：

7、E1E5E8，那么二个途径的所，那么二个途径的所 吸收或释放的能量是否相等？吸收或释放的能量是否相等？ 量子力学量子力学 我们知道，第一个问题的答案必须我们知道，第一个问题的答案必须 借助物理实验，但第二个问题似乎借助物理实验，但第二个问题似乎 是很简单的逻辑问题，答案应该是是很简单的逻辑问题，答案应该是 肯定的。肯定的。 但物理学家但物理学家海森堡海森堡坚持必须由实验观察和数据坚持必须由实验观察和数据 来回答这些问题。他后来来回答这些问题。他后来“独立发明独立发明”了矩阵了矩阵 的数学概念处理这一问题的数学概念处理这一问题(实验数据实验数据+矩阵矩阵, 可以可以 ABBA)。其形状如下：。其

8、形状如下： 阵中阵中A，B，C，aa，ab，ac,可分别表示可分别表示 电子的能级轨道和跃迁所吸收或释放的能量电子的能级轨道和跃迁所吸收或释放的能量。 cccbcaC bcbbbaB acabaaA CBA 在生物医学领域，海森堡的在生物医学领域，海森堡的必须由必须由 实验观察和数据来回答问题实验观察和数据来回答问题的主张的主张 受到广泛的支持受到广泛的支持(例如例如ABBA随处随处 可见可见)，“一棵树氧化燃烧成灰并一棵树氧化燃烧成灰并 放出能量放出能量”和和“一堆灰加能量变成一堆灰加能量变成 一棵树一棵树”不仅是不对称，而且是不不仅是不对称，而且是不 可逆的可逆的 从小波分析看从小波分析看

9、“结构数结构数” 很多人看到了傅立叶变换和小波分析的很多人看到了傅立叶变换和小波分析的 技术意义，似乎很少人联想到傅立叶变技术意义，似乎很少人联想到傅立叶变 换和小波分析的哲学意义。换和小波分析的哲学意义。 通常我们用一个函数通常我们用一个函数y = f(x)y = f(x)表示表示 一个函数或信号波。所得到的图像一个函数或信号波。所得到的图像 是有是有(x,y)(x,y)点（我们可称其为点（我们可称其为“理理 想粒子想粒子”）组成的轨迹。对于心电）组成的轨迹。对于心电 图，这样的轨迹是相对规则的，但图，这样的轨迹是相对规则的，但 对大部分生物医学信号如脑电图，对大部分生物医学信号如脑电图，

10、肌电图来说。这种轨迹是非常不规肌电图来说。这种轨迹是非常不规 则的，有些甚至是杂乱无章的。则的，有些甚至是杂乱无章的。 傅立叶变换的基本原理是认为任何信号傅立叶变换的基本原理是认为任何信号 是有一系列正弦波和余弦波组成。这里是有一系列正弦波和余弦波组成。这里 信号波的基本成分已不再是一个信号波的基本成分已不再是一个“理想理想 粒子粒子”，而是一种波，一种，而是一种波，一种“理想粒子理想粒子 的理想运动的理想运动”或函数。傅立叶变换告诉或函数。傅立叶变换告诉 我们，对任何信号波，最基本的我们，对任何信号波，最基本的”粒子粒子” 不是不是“理想粒子理想粒子”而是其运动模式或结而是其运动模式或结 构

11、。（我们可以提取其频谱。后者是各构。（我们可以提取其频谱。后者是各 种频率的波成分的强度或贡献。这里频种频率的波成分的强度或贡献。这里频 率已是一种运动属性或关系。）率已是一种运动属性或关系。） 傅立叶变换的基本单元波是正弦波和余傅立叶变换的基本单元波是正弦波和余 弦波，因为二者在时间上（或广义地说弦波，因为二者在时间上（或广义地说 在参考维度上）是无限延伸的，因此还在参考维度上）是无限延伸的，因此还 是一种是一种“理想的单元理想的单元”。而现实世界中。而现实世界中 很多信号仅在参考维度有限的值域内存很多信号仅在参考维度有限的值域内存 在，对此傅立叶变换就会遇到困难。在，对此傅立叶变换就会遇到

12、困难。 与傅立叶变换的基本原理一样，小波分与傅立叶变换的基本原理一样，小波分 析也认为析也认为“信号是由基本函数（即小波）信号是由基本函数（即小波） 组成组成” * * * *, , 但小波与正弦波和余弦波不 但小波与正弦波和余弦波不 同，它存在于同，它存在于“参考维度有限值域内参考维度有限值域内”， “有限值域有限值域”外被忽略不记。因而小波外被忽略不记。因而小波 是比正弦波和余弦波更为实际或现实的是比正弦波和余弦波更为实际或现实的 波。波。 我们是否可以跳出传统基于欧氏空间我们是否可以跳出传统基于欧氏空间 （或（或“理想粒子理想粒子”组成的空间），而进组成的空间），而进 到一个由更现实的到

13、一个由更现实的“结构粒子结构粒子”或或“形形 态粒子态粒子”组成的新空间。在这些新空间组成的新空间。在这些新空间 中，组成单元为有形态或有特征或有结中，组成单元为有形态或有特征或有结 构的单元。我们甚至可以把它们称为构的单元。我们甚至可以把它们称为 “形态数形态数”，“结构数结构数”或或“复合数复合数”。 “小波分析的过程是这样的，选择一个适 当的小波原型函数（即母版小波或分析 小波），必须满足某种限制。所有的构 成函数来自母版小波的时间和幅度的延 伸、缩放。通过小波变换，信号分解成 许多母版小波的缩放版。实际上，傅立 叶分析中使用的构成余弦可以认为是母 版余弦的延伸、缩放。” 从小波分析：形

14、态判断导出的广从小波分析：形态判断导出的广 义数义数 形态模拟数例子：形态模拟数例子： “近似近似”基函数基函数 1 -1 0 00.5 1 0.5 0 -0.5 “反变换反变换”的低频滤波系数的低频滤波系数 Haar小波小波 0 1 0.5 0 -0.5 “反变换反变换”的高频滤波系数的高频滤波系数 “细节细节”基函数基函数 1 -1 0 00.5 1 Haar小波小波 01 下文从下文从InternetInternet提供的例子看这种提供的例子看这种“形形 态数态数”如何参与一个信号波的分解和复如何参与一个信号波的分解和复 合合 * * * *： ： （featherskyfeathers

15、ky ：小波分析系列讲座，：小波分析系列讲座， /Article_Cla/Article_Cla ss.asp?ClassID=25ss.asp?ClassID=25） 小波分析的（泛）共性小波分析的（泛）共性- -个性原理个性原理 在图象或信号压缩中的应用（为医在图象或信号压缩中的应用（为医 学背景的读者起见，笔者补充了矩学背景的读者起见，笔者补充了矩 阵运算的过程）一例：阵运算的过程）一例： 可以用可以用“和平均和平均”表示表示“低频部分低频部分”，用，用“差差 平均平均”表示表示“高频部分高频部分”。 设

16、有信号或图象设有信号或图象 xx0 0,x,x1 1,x,x2 2,x,x3 3=90,70,100,70=90,70,100,70。为压。为压 缩信号或图象，取缩信号或图象，取(x(x0 0+x+x1 1)/2)/2和和(x(x0 0- - x x1 1)/2)/2分别代表分别代表 x x0 0,x,x1 1( (即和平均和差平即和平均和差平 均均) )。这样。这样90,7090,70被表示为被表示为 80,1080,10， 8080为信号或图象振幅或频率的平均数；为信号或图象振幅或频率的平均数； 1010是小范围波动数。同理是小范围波动数。同理100,70100,70被表被表 示为示为85

17、,1585,15。因此。因此90,70,100,70 90,70,100,70 被被 表示为表示为80,85,10,1580,85,10,15。 接着，经同一操作，接着，经同一操作，80,85 80,85 又被表示又被表示 为为82.5, -2.582.5, -2.5。至此，原始图象。至此，原始图象 90,70,100,70 90,70,100,70 最终被表示为最终被表示为82.5, 82.5, -2.5, 10, 15-2.5, 10, 15，达到了压缩的目的，达到了压缩的目的 （数字范围小了）。（数字范围小了）。 在小波变换是通过小波系数运算进行的。在小波变换是通过小波系数运算进行的。

18、小波系数取矩阵形式。上述图象处理属小波系数取矩阵形式。上述图象处理属 于于HaarHaar小波处理，其具体矩阵运算过程小波处理，其具体矩阵运算过程 如下：如下： 90,7090,70到到80,1080,10的转化可通过以下运算实现：的转化可通过以下运算实现： 90,70 90,70 * * 1/2, 1/2,1/21/2 1/2 ,-1/21/2 ,-1/2= = 9090* *1/2+701/2+70* *1/2 901/2 90* *1/2-701/2-70* *1/2 = 1/2 = 80,1080,10 如果是如果是90,70,100,7090,70,100,70第一步就可写成矩阵第一

19、步就可写成矩阵M1 (#AM1 (#A14 14* *B B4444 = C= C14 14） ） =90=90* *1/2+701/2+70* *1/2+1001/2+100* *0+700+70* *0 0 9090* *0+700+70* *0+1000+100* *1/2+701/2+70* *1/2 901/2 90* *1/2-701/2-70* *1/2+1001/2+100* *0+700+70* *0 0 9090* *0+700+70* *0+1000+100* *1/2-701/2-70* *1/2 =80 85 10 151/2 =80 85 10 15 210210

20、210210 021021 021021 第二步 只对低频 L操作 高频不变（#只用低频的列相乘） 故可写成M2(#A A14 14* *B B4444 = C = C14 14) 80 85 10 15* = 80*(1/2)+85*(1/2)+10*0+15*0 80*(1/2)+85*(- 1/2)+10*0+15*0 80*0+85*0+10*1+15*0 80*0+85*0+10*0+15*1 = 82.5 -2.5 10 15 1000 0100 002121 002121 第一步把信号的高频和低频部分分开，第二步第一步把信号的高频和低频部分分开，第二步 只选择低频率部分，进一步把

21、它的高频和低频只选择低频率部分，进一步把它的高频和低频 部分分开。部分分开。 矩阵的运算操作信号形态，矩阵就是某种形式矩阵的运算操作信号形态，矩阵就是某种形式 的的“形态数形态数”。 BMKI空间关系论 （A）BMKI拓扑静态空间拓扑静态空间(比邻空间比邻空间)：（：（1）集合：机）集合：机 体内的所有物理实体（不计物理质的差异）集合；（体内的所有物理实体（不计物理质的差异）集合；（2） 定义一个映射（邻接关系）：定义一个映射（邻接关系）：f(x,y)1，0：先定义邻：先定义邻 接关系如欧氏空间，但最小正量接关系如欧氏空间，但最小正量r 的选定是（的选定是（r 0但但 不致物理实体改变），如果

22、物理实体不致物理实体改变），如果物理实体x和物理实体和物理实体y是连是连 续的，那么续的，那么x与与y是邻接的。是邻接的。 自反性：自反性：f(x,y) = 1； 对称性：对称性：f(x,y) = f(y,x)。 邻接关系是联通关系及邻接关系是联通关系及Input-output关系的基础，没有邻关系的基础，没有邻 接关系就没有联通关系。接关系就没有联通关系。 （B）BMKI人体人体outside-inside空间空间; （C） （UndergoingUndergoing） 维度论（万维看世界）维度论（万维看世界） （）抽象维度抽象维度： （A A）一般认知维度）一般认知维度： （B B）一般抽

23、象维度：）一般抽象维度： （1 1）时间维度；）时间维度；(2)(2)欧氏空间维度；欧氏空间维度；(3)(3)非非 欧氏空间或抽象空间维度；欧氏空间或抽象空间维度；(4)(4)计量维度；计量维度； (5)(5)运算维度。运算维度。 （C C）非结构层次：统计学维度。）非结构层次：统计学维度。 （D D）结构层次：信息维度）结构层次：信息维度( (关系维度关系维度) )或（动或（动 态或静态）结构层次。态或静态）结构层次。 （1 1）一般系统结构性：）一般系统结构性：有序性有序性 （无序性），信息，熵，序参量，（无序性），信息，熵，序参量， 组织程度（研究结构的一般性），组织程度（研究结构的一般

24、性）， 热力学规律热力学规律, ,混沌性（起始域，轨混沌性（起始域，轨 道束，值域）（运动形式），分形道束，值域）（运动形式），分形 性（结构或运动形式），突变性性（结构或运动形式），突变性 （态变形式），超循环性；（态变形式），超循环性； （2 2）系统结构进化性：）系统结构进化性：耗散结构耗散结构 理论性，自组织性（研究进化的一理论性，自组织性（研究进化的一 般机制）。般机制）。 （）数据与知识库数据与知识库： 语义学，逻辑学，教科书，统计学语义学，逻辑学，教科书，统计学 关系数据，规则库，本体学库，对关系数据，规则库，本体学库，对 象库，过程库，个体描述性数据库。象库，过程库，个体描述性

25、数据库。 ( (一种广义的关系、运动、结构形一种广义的关系、运动、结构形 式式) ) （）物理（或物质）机制维度物理（或物质）机制维度( (实体实体 维度维度) ) ： （按组织程度分）整体生理学机制层次（按组织程度分）整体生理学机制层次器官器官 生理学机制层次生理学机制层次组织生理学机制层次组织生理学机制层次细胞细胞 生理学机制层次生理学机制层次分子网络（如蛋白质网络）分子网络（如蛋白质网络） 生物学生物学大分子生物学机制层次大分子生物学机制层次生物化学机生物化学机 制（或分子）层次：血糖浓度，血脂浓度，血制（或分子）层次：血糖浓度，血脂浓度，血 压，血色素浓度压，血色素浓度亚分子层次：化学

26、键，离子亚分子层次：化学键，离子 键键基本物质维度层次：力场，能量转化，磁基本物质维度层次：力场，能量转化，磁 场等。场等。 图图6 6 为以两大元维度：概念的结构程度或抽象程度（概念的还原为以两大元维度：概念的结构程度或抽象程度（概念的还原 和复合）和和复合）和.物理的结构程度或组织程度（物质的还原和复合）物理的结构程度或组织程度（物质的还原和复合） 构成的参照空间的（带有某些随意性的）学术群投影图。构成的参照空间的（带有某些随意性的）学术群投影图。 *金中正编：最新人体正常值，北京：海潮出版社，56-57，2002 生理学角度：等价生理学角度：等价(有径有径)线线 临床学角度：异势临床学角

27、度：异势(有径有径)线线 (undergoing) 知识框架论知识框架论 知识框架是领域本体的基知识框架是领域本体的基 础，因此知识框架论是领础，因此知识框架论是领 域本体论的基础。域本体论的基础。 定义定义: :知识的框架部分反映了（历时的或共时知识的框架部分反映了（历时的或共时 的）群体的共性部分。所谓知识框架是同类事的）群体的共性部分。所谓知识框架是同类事 物或同类过程中以较高频率重复出现的事件的物或同类过程中以较高频率重复出现的事件的 相对不变的概念组合，这种组合可以是结构性，相对不变的概念组合，这种组合可以是结构性， 功能性，也可以是过程性的。功能性，也可以是过程性的。 框架层次论框

28、架层次论 生物医学的物性知识框架生物医学的物性知识框架 关于正常机体的知识框架举例：关于正常机体的知识框架举例： （1 1）正常生命框架）正常生命框架 （2 2）标准解剖学结构框架。）标准解剖学结构框架。 （3 3）生理功能性框架）生理功能性框架 （4 4）生化代谢性框架）生化代谢性框架 疾病的知识框架举例：疾病的知识框架举例： 如急性阑尾炎症状框架如急性阑尾炎症状框架 知识框架，存在频率及其知识框架，存在频率及其 在认知行为中的核心地位在认知行为中的核心地位 可分性和连续性可分性和连续性 心灵的意志心灵的意志 物质的意志物质的意志 知识知识 知识知识 还原论的还原论的 联结论的联结论的 形式

29、形式 属性属性 特征特征 特征特征 离散程度离散程度 联结程度联结程度 图图5 从心灵系统，经过感受系统，到物理系统之间基于离散性、联结性和连续从心灵系统，经过感受系统，到物理系统之间基于离散性、联结性和连续 性的演绎示意图，提示了各种类型的知识表示的适用或覆盖范围。性的演绎示意图，提示了各种类型的知识表示的适用或覆盖范围。 命题逻辑，命题逻辑， 谓词逻辑谓词逻辑 神经网络神经网络 图像，电影，录像等图像，电影，录像等 框架框架 真实事物真实事物 心灵的，封闭的，心灵的，封闭的， 离散的或联结的系离散的或联结的系 统；知识性整合统；知识性整合 感官的，连续的系感官的，连续的系 统；数据整合统；

30、数据整合 物理的，开放的，物理的，开放的， 连续的系统；物理连续的系统；物理 性整合性整合 心灵的，封闭的心灵的，封闭的, 联结的系统；知识联结的系统；知识 或数据性性整合或数据性性整合 广义数字虚拟人体论广义数字虚拟人体论 Generalized Digital Virtual Human Generalized Digital Virtual Human Body(GDVHBBody(GDVHB）为人体数据）为人体数据( (及其关系及其关系) )的数字化的数字化 无须限制在形象层次来谈论无须限制在形象层次来谈论 GDVHBGDVHB。 建立所谓标准人体，即某人群建立所谓标准人体，即某人群

31、的平均人体。的平均人体。 GDVHBGDVHB的类型：的类型： （）静态（）静态GDVHBGDVHB （）时间性动态（）时间性动态GDVHBGDVHB （）关系性动态（）关系性动态GDVHB 概念形式化概念形式化 Original relationships meta-dimensional combinations G-A236(Advanced) continuity-discontinuity*degree* motility G-A336(Expanding), G-A337(Shrinking) Size*motility G-A127 (Afferent) , G-A128 (Ef

32、ferent) Inside-outside*transporting G-A334 (Endogenous), G-A335(Exogenous) Inside-outside*generation Table 2 The example of relationships of SNOMED and their meta-dimensional combinations. 医学认知发动机开放模型医学认知发动机开放模型 （An open model of the An open model of the launcher of medical launcher of medical cogni

33、tioncognition） Meta-dimension: cognitive attribute An open model of the 1st o r d e r launching engine of m e d i c a l cognition Meta-dimension: Object attribute Meta-dimension: Attribute of BSK (Meta)-1-dimension: Existence attribute (Meta)-1-dimension: Inherent attribute (Meta)-1-dimension: Rlati

34、onship attribute (Meta)-1-dimension: Time attribute (Meta)-2-dimension: Inner-rel attribute (Meta)-2-dimension: Outer-rel attribute Fig.8 The 1st order launching engine or ontology of medical cognition，BSK：Background Space of Knowledge. Meta-dimension: cognitive attribute An open model of the 2nd o

35、r d e r launching engine of m e d i c a l cognition Meta-dimension: Object attribute Meta-dimension: Attribute of BSK (Meta)-2-dimension: CGD-wishes (Meta)-2-dimension: CGD-benifit (Meta)-2-dimension: CGD-fondness (Meta)-2-dimension: CGD-certainty (Meta)-2-dimension: CGD-granularity (Meta)-2-dimensi

36、on: CGD-action Fig. 9 The 2nd order launching engine or ontology of medical cognition， BSK：Background Space of Knowledge, CGD: cognitive goal determined. An open model of the 3rd o r d e r launching engine of m e d i c a l cognition 。 (Meta)-3-dimension: Observation (Meta)-3-dimension: Comparision (

37、Meta)-3-dimension: Judgement (Meta)-3-dimension: Abstraction (Meta)-3-dimension: Calculation (Meta)-3-dimension: Intervention (Meta)-3-dimension: Domain Fig. 10 The 3rd order launching engine or ontology of medical cognition. 知知 识识 整整 合合 论论 知识转化知识转化 个体知识与群体知识的转化：个体知识与群体知识的转化： 在人类的认知过程中，我们常常在人类的认知过程中

38、，我们常常 进行上述二种知识的转化。进行上述二种知识的转化。 抽象化和具体化抽象化和具体化 同样地，命题的一般性和具体同样地，命题的一般性和具体 性也存在这种关系。性也存在这种关系。 知识框架或模式的一般性和具体性知识框架或模式的一般性和具体性 转化转化 信息单元成分之间的其他运算：信息单元成分之间的其他运算： 我们可以依据信息单元及其组分之间的我们可以依据信息单元及其组分之间的-is a-is a- 关系，关系，-a part of-a part of-关系，关系，代数代数关系，关系，函数函数关关 系，映射关系及系，映射关系及各种物理语义之间各种物理语义之间的关系对信的关系对信 息单元进行操

39、作或运算，也可通过加上必要的息单元进行操作或运算，也可通过加上必要的 约束使事物由相对一般、相对粗粒度、相对不约束使事物由相对一般、相对粗粒度、相对不 确定向相对具体、相对细粒度、相对确定的方确定向相对具体、相对细粒度、相对确定的方 向转化。向转化。 框架的整合框架的整合 求供覆盖求供覆盖整合的一种基本原则整合的一种基本原则 现在我们用求供覆盖原则来观察心脏泵血循环现在我们用求供覆盖原则来观察心脏泵血循环 中多关系整合的实现。中多关系整合的实现。 意识性意识性“大或大或”空间（空间（Big-Or SpaceBig-Or Space），只能），只能 允许联想，不能保证推导。允许联想，不能保证推导

40、。 （S=SS=S1 1SS2 2SS3 3） 概念性本体、实验性本体和概念性本体、实验性本体和 罗盘罗盘- -灯塔式本体灯塔式本体 本体的重要特性是共享性和重复应用性，本体的重要特性是共享性和重复应用性， 那么本体首先必须是关于标准的（典型那么本体首先必须是关于标准的（典型 的、共性的、群体的）概念性知识。被的、共性的、群体的）概念性知识。被 BMKIBMKI称为概念性（或典型性）本体称为概念性（或典型性）本体 （Conceptual OntologyConceptual Ontology，COCO）。）。 即使有一天所有的CO都运转起来，那 我们的医学信息学的知识工程领域 体来讲也是个“独

41、脚领域”（当然 她在限定的认知目标内还是威力巨 大的），因为她缺失了只有实验证 据,但经过统计学检验因而与CO一 样具有公认性的实验性本体 （EO,BMKI这样称呼它）。 这是一片巨大的荒芜的处女地，大 脑与电脑都几乎对它无能为力。但 是一个函数表示的连续关系，如果 确定某种需要的精度，是可以离解 为一系列的陈述来表示。因而也可 以实现本体Web化。这么一片巨大 荒原被开发，对医学信息学的贡献 无论如何评价都不会太过。是前无 古人的伟大事业。 定义：概念性知识本体定义：概念性知识本体为意识性或为意识性或 理性模型化项目，即某领域的概念理性模型化项目，即某领域的概念 结构模型。结构模型。 定义：

42、实验性知识本体定义：实验性知识本体为物理性或为物理性或 映射性模型化，包括实验性数字映映射性模型化，包括实验性数字映 射或函数关系等。射或函数关系等。 定义：罗盘定义：罗盘- -灯塔式本体灯塔式本体为为COCO与与EOEO 的结合。的结合。 BMKIBMKI基本形式基本形式 BMKIBMKI的任务是探索群体性知识的任务是探索群体性知识 概念性本体、实验性本体及个概念性本体、实验性本体及个 体性知识三大部分的关系、相体性知识三大部分的关系、相 互转化和连接。互转化和连接。 图15 意识或理论推导海洋及物理知识岛屿相结合的知识整合哲学：物理世界作为背景 是各类知识体系的承载体，各类知识体系包括人工

43、智能建立的意识体系即一系列小的 公理-概念体系（白色方块）和各种经验或实验性物理知识灯塔（白色星形）和岛屿（ 黑色多边形）。每个公理-概念体系理论上都有无限长的逻辑推导距离，但其有效推导 距离接受其相应的知识灯塔或岛屿检验和指导。 各类领域知识体系 公理-概念体系单元 物理世界背景 物理性知识灯塔和岛屿 CO EO 群体性知识（群体性知识（ KP），如），如 CBO 个体性知识（个体性知识（ KI），），如电如电 子病历关系数据库子病历关系数据库 生物医学知生物医学知 识体系识体系 图16 生物医学知识体系的三大部分。 人生苦短过路客人生苦短过路客 记物数学记物数学“有径线有径线”诞生诞生 人

44、生苦短过路客，人生苦短过路客， 名位财色烟云物。名位财色烟云物。 天生我才不当负，天生我才不当负， 悠悠真理催腰折。悠悠真理催腰折。 2006210 B M K I 网址（由医学信息学年轻学者维护）：网址（由医学信息学年轻学者维护）： （中文）（中文） http:/ htmhtm （英文）（英文） http:/ h/index_english.htmh/index_english.htm http:/www.china- http:/www.china- 生物医学知识整合论生物医学知识整合论 人生苦短过路客人生苦短过路客 记物数学记物数学“形态数形态数”诞生诞生 人生苦短过路客，人生苦短过路客， 名位财色烟云物。名位财色烟云物。 天生我才不当负，天生我才不当负， 悠悠真理催腰折悠悠真理催腰折 。 2006210 谢谢大家！谢谢大家！ 量子力学量子力学 我们知道，第一个问题