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生物信息学发展史范文1
关键词：中医大数据；生物信息学；高校教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）27-0123-03
Abstract： Analyzed the developing status of Bioinformatics combined with Chinese Medicine， proposed the education directions for the combinations of Chinese Medicine and Bioinformatics， discussed the using of Bioinformatics techniques in Chinese Medicine big data with teaching and researching area by three common method in Bioinformatics.
Key words： chinese medicine big data； bioinformatics； education in university
1 引言
生物信息学是一门新兴学科，在各大高等院校医学或生物学相关专业都有与之相关的课程或专业开设。与我们常见的物理、数学、法学等学科不同，生物信息学更像是一个学科领域，它不仅仅局限于某个科学研究，而是综合运用数学、计算机学和生物学的各种工具及方法来分析和理解在大数据背景下的生物学意义[1]。经过20余年的发展，生物信息学已在分子进化、基因测序、遗传及变异研究等领域取得了突破和成果，是21世纪人类三大计划之一“人类基因组计划（Human Gene Project HGP）”的核心支撑学科。在美国，早于1988年便成立国家生物技术信息中心（NCBI），随后欧洲和日本在1993年和1995年分别建立了欧洲生物信息学研究所（EBI）和信息生物学中心（CIB）用来对数以万计的核酸及蛋白质等数据进行维护并发展至今日趋成熟[2]。生物信息学于上世纪90年代初开始逐渐引起国内科学工作者的重视，经过20多年的发展也已初具规模。笔者通过对近20年公开发表的有关生物信息学关键字的文章进行搜索，运用Excel制图绘制了自1996年至今每年发表文章数量的散点图。从图1可以发现，关于生物信息学学科的研究数量在2014年达到顶峰，并逐渐开始下滑。同时，由于搜索结果包含杂质数据（如被动截取“信息学”为关键词），为了使图表信息量有度可量，笔者继续对在认知上与生物信息学相关的科学领域进行关键词搜索，分别为“数据挖掘”和“人工智能”，并绘制图2。由该图可直观地看出，人工智能的研究一直稳步发展，符合21世纪科技高度发展的大趋势，而数据挖掘技术的相关研究自2005年以来迅猛增长并赶超人工智能。综合分析其主要原因是由于中国人口众多，自2005年以来互联网用户不断增加，全民联网的时代逐渐构成，互联网信息产业的急剧扩大以及电子商务、云技术等网络相关产业的发展带来的信息膨胀，使越来越多的人意识到大数据的作用和研究数据挖掘对经济发展、社会进步的重要影响，进而推动数据挖掘的学科发展。
2 中医大数据背景下的生物信息学课程教学
从图2的对比可以看出，生物信息学的研究数量与其他两个学科对比，则显得相形见绌。也就是说，生物信息学在我国的发展仍较为缓慢，使之与其对人类社会的贡献度不成正比。进一步对图1的搜索结果进行高级检索，对已有的生物信息学研究进行划分，将”中医”关键词加入其中，结果发现将中医与生物信息学相结合进行研究的文献少之又少，每年文献不过20左右。生物信息学的作用就是利用计算机等技术对海量的生物数据进行分析并洞察隐藏在其中的规律，而中医数据经历数代中医名师的记录和数十年来信息存储技术的发展已经俨然呈现出高纬度、高阶度的大数据结构。因此，生物信息学在中医数据的研究中一定具有其特殊的价值和意义，是从微观层面描述中医整体结构的重要手段。本文将以中医证侯、病证和中医复杂性为切入点，结合研究生物信息学在其中的应用价值，并讨论在教育教学过程中如何使中医和生物信息学有机结合，做到融会贯通。
2.1从“定性”和“定量”学习角度看基因组学学习中医“证”本质
在中医学中，“证”是立方立法的基础，医者通过四诊获取的信息进行综合分析和判断，从病症体征等表现集合入手，得出相应的证候，有针对性的用药治疗。中医与西医不同，讲究以整体论看待人体以及病变，“辨证论治”思想也是千百年来各名中医学者通过反复探索得出的实践经验，对中医遣方用药具有决定性的指导意义。而西医认为，疾病的发生与发展是与人体某段特异的基因的改变有关，HGP的研究目的也正是为了揭示人体的构成奥秘从而从本质上研究疾病的产生和发展规律[3]。因此，中医与西医在指导医者诊疗的哲学思想上是有很大不同，甚至可以说是截然相反的。然而中医与西医的内在关联却无处不在，结合点之一正是基因与证候的关联。对于基因组学和中医证候的学习方法是不同的，一个是定量学习，另一个则是定性学习，定量学习有助于学生更加客观的研究生物体的发展规律，并结合现代计算机技术做到多学科交叉学习与实验，而不足之处在于缺乏主观思考、学习方式较为分散缺乏整体思维把控；而定性学习则以某一指导思想为主线，通过对某些案例及知识长时间的观察和分析，从中得出结论。定量学习如基因组学更重视量化计算及工具的使用，而定性学习如中医证候则更重视理论与实践结合，整体到局部学习。在学习的过程中，无论基因组学还是中医证候，都会以疾病为具体的研究对象。从西医上说，基因是决定人是否患病的内部原因，通过遗传或基因状态的改变都可能导致疾病的产生，从中医上说，证候是疾病状态下的临床类型，反映了机体在疾病发展过程中的病理特征[4]。因此，将证候与基因组学统一学习，实则是将定量与定性学习相结合以实际疾病案例和数据着手从而多方面运用计算机、西医学、证候学、数学等学科知识对生物大数据进行分析的综合学习方法。
2.2 基于蛋白质组学学习中医病证相关性
证侯是人体生命活动的一种表现，而生命活动的主要执行者是蛋白质，两者之间必然会有隐秘且细致的联系，我们也应以此为出发点，培养学生的发散学习方法，综合学科进行学习。自HGP的完成宣告了后基因组时代的到来后，研究生命科学的重心也由基因组学向蛋白质组学逐渐转变，作为教育者也应跟上科学发展的潮流，把生物科学研究和相关教学模式从基因水平向蛋白质水平转变。与此同时，蛋白质组学是从整体角度分析细胞内的动态变化以及蛋白质组成成分、表达水平等，它的研究方法学内容与中医的整体观和辩证论治观有着许多相同之处。蛋白质组学在分子水平上的DNA修饰和基因调控反应生命体的整体状态（即阴平阳秘），中医理论强调从整体观对疾病进行认知，认为疾病的发生是人体整体功能的失调所致（即阴阳失调），重点在于辩证论治[5]。在教育教学过程中，将基因或蛋白质方面的研究从结构研究向功能研究转变，使研究更具体，透过相关功能性测试实验，发现基因之间的相互联系及相互作用，在定量学习的过程中培养学生的定性思维，使学生善于发现问题及对象之间的关联。正如数据库实体关系模型中的E-R图一样，在进行蛋白质组学和中医病症相关性研究教育的过程中，中医病证和蛋白组学可以看做是两个看似毫无关联的实体，而通过“疾病”将两者相连，透过此种关系可以衍射出两个学科方面的深入学习。
2.3 运用复杂系统性方法学习中医药复杂系统
中医药的复杂性相比西医有过之而无不及，原因主要在于相对于“结构决定功能”的西方医学思想，中医更侧重于“关系决定功能”，在这种情况下，无论是辨证论治还是症状体征变化，有关中医诊断和治疗的信息都是已高度离散和非线性的方式存储，使得中医称为典型的“复杂自组织系统”[6]。尤其在信息离散度和复杂度较高的中医证侯系统中，症状变量与证侯信息混杂在一起，想辨别两者的区别和联系是非常困难的事情，单纯的研究数据往往缺乏正确的方向，而单纯的研究理论则往往枯燥乏味。因此，在教学过程中，可以将复杂系统方法学引入中医系统学习，通过复杂系统中的熵分划方法将证侯系统的离散变量加工转化为线性关联集合，即将症状变量通过关联度集合成多个症状集合，并将症状集合与关联度较高的证侯要素进行联结。以此方法既可以激发学生对理论学习的兴趣，又能以理论指导实践，对中医证侯大数据进行信息提取，达到全面学习。
3 结束语
中医信息学已经作为一门新兴学科在我国各大高校开设，相关师生深入研究和学习，主要目的就是发掘蕴含在中医几千年发展结晶中的奥秘。关于中医药数据的数据挖掘技术和研究也在近年日益增长，这都表明人们已经愈来愈关注国粹，关注健康，关注未来。这也表明与之相关的学习和研究对未来的人生发展和机遇都有着深远的影响。然而，数据挖掘的技术并不完全适用于中医药复杂系统中的信息发掘，若单纯地将两者进行结合教学，学生可能缺少知识衔接，缺乏过渡。这时若将生物信息学引入二者其中并结合生物信息学相关智能科技手段和技术，则可以从宏观和微观两个方面去看待生命体：宏观上面对复杂的中医系统不需感到困惑，而是以“复杂系统方法论去解决复杂系统”，使学生不要总想着从每一个局部都能分析到问题的本质，而是接受复杂性，从复杂系统的角度去解释生命体的自组织现象，对生命体的宏观表现进行研究；微观即是在分子水平上去分析中医证侯的本质，方剂的复杂体系，去了解生命体内部的调控机制等，以此加深学生对中医理论的理解以及对生物信息学工具和技术运用的融会贯通。
参考文献：
[1] 钟涛.基于复杂系统方法的慢性胃炎中医问诊证侯建模研究[D].上海：华东理工大学，2014.
[2] 谭从娥，王米渠，冯文哲等. 生物信息学分析寒症海量数据的探索[J].中华中医药学刊，2008，26（12）：2569-2570.
[3] 李方玲，梁嵘.对中医证侯规范化研究的探讨[J].辽宁中医杂志，2006，33（4）：386-387.
[4] 西广成.复杂系统方法学与中医证侯建模[M].北京：科学出版社，2010：91-95
生物信息学发展史范文2
1．1医学信息学教学与医学实践需求脱节
医学信息学的教学体系应该从医学信息的上、中、下“三游”来加以组织。医学信息学上游主要是指传授医学信息的本质、特征、类型、产生机制与机构、传播等知识。医学信息学中游主要是指传授医学信息的搜集、整理、鉴定、组织与分析，以及医疗信息化背景下的医学信息的描述与信息库、卫生信息系统、医学信息的储存、检索和深加工等知识。医学信息学下游主要是指传授医学信息资源开发、利用与服务及其文化传承等知识。笔者认为医学信息学是一门应用型较强的课程，对于医学专业的学生需要根据未来所从事的职业性质研修相应的“三游”知识。如临床专业的学生需要研修病案管理学、病案信息资源管理学、医院信息系统、电子病历等课程。但是就笔者所在的南京医科大学进行调研发现，在医学学生的教学计划中，只有卫生信息管理与信息系统专业与医疗保险专业开设了医学信息学的相关课程，而作为未来医学信息的产生者——医生，临床专业的医学生教学计划中没有医学信息学的相关课程。这种医学信息学教学与医学实践需求之间的脱节，直接导致临床专业的医学生在大学期间没有培养良好的医学信息学素养，进而导致这些医学生在未来成为医生之后对医学信息不重视，甚至为医学信息产生、收集、整理而烦恼。
1．2医学信息学学科发展不深入
长春工业大学继续教育学院对开设医学信息学专业(或方向)的高校进行了排名，其顺序是复旦大学、中山大学、中南大学、中国医科大学、首都医科大学、四川大学、北京大学、南方医科大学、山西医科大学、浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、石河子大学、吉林大学、重庆医科大学、哈尔滨医科大学、山东大学、杭州师范大学、南京医科大学、泰山医学院、河北医科大学、南昌大学、天津中医药大学、福建医科大学、武汉大学、上海交通大学、青岛大学、天津医科大学、延边大学、浙江中医药大学、新乡医学院、南华大学和大连医科大学等33所高校。笔者在南京医科大学图书馆网站利用“题名=医学信息或卫生信息，文献类型选择‘中文书籍’进行检索，返回结果为51本与医学信息相关，14本与卫生信息相关的文献。在51本与医学信息相关的检索结果中涉及医学信息检索的文献为31本，涉及到医学信息学基础教程的结果为8本。其余主要包括医学信息研究、医学信息资源组织与管理、医学信息系统、医学信息学决策与支持系统和医学信息分析等。综观这些检索结果基本上是针对不同对象的大学课程教科书。在14本与卫生信息相关的检索结果中涉及卫生信息管理的结果为8本，涉及卫生信息系统的结果为2本，涉及卫生信息化的有2本，涉及卫生信息技术与卫生信息资源的各1本。从检索结果可以得出在医学信息学学科发展过程中存在创作重复现象。如在检索结果中涉及到的知识点雷同多，书本编排应急就章，重复建设，后出版之书不仅没有超过前者，有的反而出现倒退现象。除刘冰、黄玉玲主编的《医学信息研究》之外，主要用于医学信息学专业教学教材。在这些教材中除了丁宝芬教授的《医学信息学》、罗爱静教授的《卫生信息管理概论》和《卫生信息管理学》作为普通高等教育国家级教材规划教材之外，其余教材鲜有得到国际或国内同行普遍认同。有些著作虽然注重吸收图书情报与档案管理学的学科知识，但是没有能够与医学信息学有效融合，移植现象比较明显。当然笔者在此无意于简单否定医学信息学界与出版界同行的工作，但我国33所医学信息学相关专业的高等院校应该反思，应考虑利用范式理论指引学科发展，加强知识横向与纵向的传承与发展，引进图书情报与档案管理学、经济学和管理学等理论，弥补国内医学信息学学科的空白和不足，提升学科地位。
2医学信息学范式研究是解困之举
随着全球化进程的加剧，医学信息学也将与其他学科更加相融，医学信息学的发展必将走向开放与合作，医学信息学学科发展问题将会成为一个国际性课题。因此我国医学信息学共同体利用范式理论作为研究手段，从国外学科研究成果和研究方法中汲取有益成分，使之为解决国内医学信息学的学科发展之瓶颈成为应然解困之举。
2．1范式研究有助于医学信息学学科的深化与拓展
医学信息学要想从宏观上和根本上提升学科地位，需要在元科学领域的研究上投入更多精力。元科学理论，即关于科学的科学，医学信息学元科学即是指关于医学信息学的科学。当医学信息学发展到一定阶段的时候，医学信息学共同体会对学科的本质、规律及其相关元问题进行分析与探究，便产生了“学中之学”、“科学之科学”的研究取向，笔者认为可以将这类的医学信息学分支学科称之为“医学信息学元科学”。医学信息学共同体会遵循学科发展史的轨迹，即经验研究、方法论研究和理论研究，具体发展走向为病案管理、医学信息检索、卫生信息管理学、卫生信息化、卫生法律法规、医学信息保护技术学、医院信息系统、卫生信息系统、电子病历、区域医疗合作和医学信息学史等。在此基础之上，医学信息学科分支中会产生医学信息学概论(卫生信息管理概论)——以“揭示医学信息学现象本质和规律为研究目的”的学科。医学信息学范式研究就是关于医学信息学学科自身的深化与拓展，医学信息学共同体立足于宏观抽象层面，从根本上认识医学信息学的元问题和本质规律。现阶段我国的医学信息学研究已具备一定的规模和水平，其研究领域已经从医学知识表达、卫生信息系统、生物信息学、医学信息学教育与培训l等传统领域向面向语义互操作的知识体系构建、跨系统和跨应用的互操作标准制定、网格与云环境下的应用、转化医学、人体模型建设、临床决策和认知学领域深入发展。尽管医学信息学的发展已经进入了一个全新的发展领域，具有较快的发展速度，但是对元问题层面的挖掘探讨仍对学科的发展是至关重要的。以医学信息学元科学代表“医学信息学概论”或“卫生信息管理概论”为例，现有的文献仅有一本，即卫生部“十一五”规划教材——《卫生信息管理概论》。笔者认为作为医学信息学元科学的《卫生信息管理概论》应当注重对医学信息学生存环境、发展史和共同体的研究，应从医学信息学本身的问题出发建立起本学科研究问题的独特视角，而不宜将大量的篇幅放在对“对象性事物”的描述和阐述上。基于元科学的重要性，医学信息学理应将更多的空间设定在元科学领域的研究上，才能从根本上提升该学科地位。医学信息学范式研究理应针对医学信息学自身的探讨和分析，立足于宏观抽象层面认识医学信息学基本问题和本质规律的研究。鉴于此，笔者认为医学信息学范式研究与医学信息学发展的要求是一致的，它是医学信息元科学研究的最佳切入点，它是以医学信息学发展史为研究主线，不仅涉及到医学信息学未来的发展方向，还需要研究医学信息学学科共同体主体作用、医学信息范式变迁与学科外在环境因素之间的关系等。
2．2范式研究是医学信息学汲取外学科精华的典型尝试
较之于医学信息学内部各分支学科之间的互相融合，医学信息学对其他学科理论和技术应用的吸收、引进、消化、渗透、移植等将不断推进医学信息学的发展。即使医学信息学在解谜过程中出现不可通约性，分歧未能达成一致意见，医学信息学也会在反复的推敲和质疑中逐渐成熟。因为在外学科理论引入医学信息学的磨合期中所产生的碰撞、摩擦和火花，可能为医学信息学的发展提供争论的焦点和学术的创新点。医学信息学范式研究正是基于这一思考与目的。美国社会学家米尔斯在《社会学的想像力》中论及：“将自己的领域当作独立的王国，而忽略它与其他领域，诸如经济、政治等方面的联系，造成了归纳的一般性无法演变成演绎的精确性，演绎的精确性又无法上升到归纳的一般性。最终的结果就是，个人困扰没有成为公共论题，甚至于渐行渐远。人文精神的组织力进化成为科学精神的机械性，而概念和方法则成为了问题的主导因素，这不禁有本末倒置之嫌。加之于我们对社会本身是如何形成的一无所知，而只是无意识地接受了其存在的合法性，这更容易加深身处其中人的无力和无助感。”医学信息学范式从本质上说就是社会学理论进入医学信息学领域的一大尝试。医学信息学由单一研究方向向多重研究方向发展，从病案管理学向病案学、医学信息检索、卫生信息系统、医学决策支持系统、认知学和医学伦理与监管等方向发展，医学信息学专业呈现日益增多，学科日趋分化的趋势。从医学信息学的发展趋势来看，符合人类的认识发展规律。初期关于医学信息学的知识是从病案管理实践着手，对于学科还没有一个完整、清晰的认识，随着研究活动的深入、认识的推进，与学科内外发展动力因素的影响，对医学信息学进行逐块逐层的分解研究，于是出现了整体知识的不断吸收、引进、消化、渗透、移植等，在学科组成上表现为学科不断分化成病案学、医学信息学、卫生信息系统等分支学科(或专业)。医学信息学的发展理应汲取外学科的精华充实与强化本学科内涵建设，来解决医学信息学科建设中的热点、难点与焦点问题。因此，为了医学信息学的科学发展，我们需要的是深刻剖析与之存在学科依赖关系及其运作原则，并结合其他学科的研究成果来探讨此情境下的医学信息学的学科发展问题，而不是脱离其中任何一方。我国的医学信息学发端于2O世纪80年代初的医学图书情报学，研究体系不够完整和成熟，研究领域也不平衡，例如重视文献信息管理、技术路线和微观实践，但是对于理论研究和学科RESEARCHONLIBRARYSCIENCE19建设研究不够深入，标准规范建设滞后，信息共享不足、缺乏系统规划，人才数量不足、质量有待提高、结构不尽合理。新时期的医学信息学又面临学科外的政治环境、经济环境的影响，与计算机技术、网络技术、社会学、伦理学、认知学和人工智能技术的应用与渗透，意味着医学信息学已经沿着范式理论的轨迹，发展成为一门综合各学科精华的边缘交叉学科。在医学信息学研究呈现多样化趋势的今天，借鉴社会学方法有助于分析医学信息学的发展方向、分支学科，或许会让我们发现原来的封闭视野所不能看到的演进过程与规律；也有助于当我们习惯于现有学科思维框架下的医学信息学发展之余，换之以外学科的视角重新审视和考察医学信息学的发展和演变，给学科的发展与建设输入新的血液。
3医学信息学学科范式内涵探微
“范式(Paradigm)”一词是托马斯•库恩首先在《科学革命的结构》一书中用于科学研究的，他在该书中指出：“范式通常是指那些公认的科学成就，他们在一段时间里为实践共同体提供典型的问题和解答。可以用来解释科学历史发展轨迹及其科学知识增长模式的社会学概念。”“范式的主要表现为‘符号概括’、‘信念’、‘价值’和‘范例’等。”在解读与理解库恩关于范式的阐述的基础上，笔者认为，医学信息学范式是医学信息学共同体在医学信息生产和管理实践活动中所共有的世界观、方法论、理论成果和共同遵守的行为准则(即范例)等成分，是指医学信息学共同体公认的“模式”。共同体、世界观、方法论、理论成果和范例等是医学信息学范式的重要组成成分，其虽不可能涵盖医学信息学范式全部的“应有之义”，但可以把这些当作医学信息学范式的核心内容。
3．1共同体
科学共同体简称为共同体，最早运用可以追溯到1942年，英国物理学家、哲学家波朗尼(Polanyi)在其论文《科学的自治》中使用了这一概念。库恩在《科学革命的结构》中把“共同体”理解为科学范式的承载体——“一个科学共同体由共有一个范式的人组成”。学科共同体是以上一切成分元素的执行者，也是经常被忽略的研究主体。科学共同体研究在范式研究中的地位毋庸置疑，医学信息学科共同体正因为有了共同的范式才能集中在相同的研究领域内，不受时间和空间的限制，进行交流和互动。因此在研究医学信息学范式时，首先要明确医学信息学共同体的概念。传统的医学信息学学科主要研究的是医学信息学的对象、方法论、理论标准，而很少涉及医学信息学的认识主体——医学信息学共同体。医学信息学共同体可理解为发展医学信息学范式的主体，研究医学信息学范式主体，拥护同一医学信息学范式的主体。医学信息学共同体由授受相应的医学信息学教育背景和学科训I练的学者构成，他们以发展医学信息学为使命，具有共同的价值理念，遵循共同的学术规范和维护共同的学术尊严。医学信息学科共同体通常遵循医学信息学学科发展规律，致力于医学信息学科学研究、教育教学、实践，是医学信息学学科的主体。医学信息学共同体可以是相对稳定的正式组织形式，也可以是自由组合的非正式组织形式。前者具有相对稳定的组织机构、成员、规范和活动方式。如中国医院管理学会下的病案管理委员会、医学信息学会，全国33所开设医学信息学相关专业(或方向)的院校教师组成的同事式组织、导师与学生组成的师徒式组织，以及其他医学信息科研、实践机构组成的固定团队等。后者一般不具备严格意义上传统固定的组织形式、规模和稳定人员构成等内容。如因课题立项而临时组建的课题组形式，各地组织的拥有固定主题的学术研讨会、学术论坛、博士论坛，同一学科领域或分支学科的共同爱好者等。从医学信息学共同体发挥的作用来看，非正式组织形式的学科共同体不仅是学科建设与发展的生力军，也是正式组织形式医学信息学科共同体的补充力量。当他们的自身作用和地位日益得到社会及统治阶层认可时，自组织形式随时有可能转化为有组织形式。
3．2世界观
世界观，又称为宇宙观，是哲学的朴素形态。由于医学共同体所处的社会地位、观察问题的角度不同形成不同的医学信息学世界观，这种观点是共同体自身医学信息学工作、学习和生活实践的结果，往往是自发形成的，需要医学信息学的相关研究者对其进行自觉地概括和总结并给予理论上的论证，才能成为指导学科发展的哲学。医学信息学共同体的世界观是形而上的部分，是共同体对整个医学信息学学科，以及共同体与医学信息学之间的总的看法和根本观点，简而言之即医学信息学共同体对于医学信息学这一学科的总体认识，对医学信息学的共识，包括医学信息学科共同体所共有的基本信念、价值取向、思维方式等，是本体论、认识论层面的承诺，以及对自身在医学信息学学科中的地位和作用的看法。医学信息学共同体的世界观可作为指导思想，指导医学信息学共同体开展医学信息学研究。医学信息的世界观往往决定着一个学科的自身定位和发展方向，表现在医学信息学范式研究中则是要解决“如何看待医学信息学专业研究对象”的问题。当认为医学信息体现为一种历史记录属性时，要维护的是学科历史有机联系；当认为医学信息体现为一种知识属性时，要实现的是学科最大效益。
3．3方法论
医学信息学方法论是医学信息学共同体在医学信息学学习、实践和研究中所自觉沿袭的一般方法。医学信息学方法论是以解决医学信息学中的问题为目标的一种体系或系统，通常涉及问题分析、任务工具和方法技巧等方面的论述。方法论体现在世界观、自然观、社会历史观、伦理观、审美观、科学观之中，可以是由模式、方式、方法、手段等组成的经验研究成果、案例和实用技术方法。医学信息学方法论会对一系列具体的方法进行分析研究、系统总结并最终提出较为一般性的原则。医学信息学学科的发展范式按照库恩的科学范式为一般原则，即从前科学——常规科学——反常与危机——科学革命——新的常规科学为医学信息学的学科发展线索，并利用历史主义方法构建医学信息学范式理论；在经验层面，方法论是理论适用的方式，如在病案科整理病历资料时，利用来源原则与事由原则进行归档管理；在医学信息学安全和实用技术中则是一些纯事实性和操作性方法，如利用原型法指导医院进行信息系统开发建设。医学信息学方法论是用以指导医学信息学进行学术研究和实践活动的路径与纲领，解决的是“医学信息学如何从事专业学术活动”的问题。如研究方法中的历史主义研究方法、实证主义方法、论证方法、比较方法和调查研究方法等。
3．4理论成果
医学信息学理论成果是指对医学信息学范式形成并起着决定作用的共有医学信息学理论。理论需要寻求解释，而范式则提供了寻找解释的方法。医学信息学理论在成为共有认识之后可以上升到范式层面，达到范式层面的理论成果同一般的理论成果有联系，也有区别。联系在于，范式层面的理论来自于一般理论而又高于一般理论，它是医学信息学共有的概论、命题及其推理。概念是思维的基本单位，是反映事物本质属性的思维形式。作为医学信息学理论逻辑出发点的概念是基本概念。共有概念是对医学信息学学科共有基本元素的约定，而这些概念必须是以医学信息学学科的本源概念的面貌出现。如“病历”、“医嘱”和“病案”。命题是表明判断结果的陈述语句，有真假意义的语句才是命题。如病案的本质属性是原始医疗记录性——这是对病案本质属性的肯定判断，是一个可以做真假检验的语句。共有命题是指医学信息学学科理论中类似自然科学中定理、定律性质的命题。推理是指一判断借以另一判断推出的思维功能。共有推理是由共有命题中引申而来的。如从病案的原始性可能推理出病案具有凭证性。虽然范式层面的理论已经得到充分的论证，成为共同体内部约定俗成的公理，但是医学信息学共同体不会因为具体理论的不完善而影响范式共有理论的存在，对于共有理论，也不会因为研究主体的不同阐释而影响其范式指导作用。虽然处于同一学科共同体的成员往往引用同样的理论成果，得出类似的理论观点，医学信息学共同体能够同意确认一个范式，但不会同意对范式的完整诠释或合理化。缺乏标准诠释或不能得出一致同意的规则并不会阻止范式指导研究。
3．5范例
生物信息学发展史范文3
近半个世纪以来，随着人类知识的增长、信息交流的便利，以及科学共同体的开放态度，使得交叉学科(或跨学科)的研究越来越呈现出加速发展的趋势。与此同时，关于交叉学科或跨学科观念、理论和方法方面的研究也日益受到学术界的普遍关注。特别是对交叉学科研究的认识论基础和方法论问题的探讨，更是几成显学。对于以人文学科、社会科学为中心的交叉学科的认识论与自然科学、技术科学和人文社会科学间的相互作用的认识论的理解构成了本文的主题，文中的讨论将在科学哲学和知识社会学的范围内进行。
一、交叉学科的本质及研究意义
在剖析交叉学科现象的本质之前，有必要先界定一下交叉学科的定义。按照我国著名科学家、交叉学科研究的倡导者路甬祥的说法:所谓交叉学科，就是指两门或两门以上学科融合而形成的一种“新的综合理论或系统学问”［1］。应该说明的是，这种学科之间的交叉或融合并非简单机械地拼凑，而是依据学科间存在的内在逻辑关系而联结和渗透的结果。一言以蔽之，是各个学科间“有机的融合”。一般说来，学科交叉过程中的诸学科都是要纳入到特定的社会化的科学结构里的。现代科学结构包含了传统的基础科学(如物理学可分为原子核物理、高能物理、凝聚态物理、等离子体物理等)、综合科学(如哈尔滨工业大学的优势学科———空间科学、材料科学、能源科学、资源与环境科学、建筑科学、灾害科学等及其衍生科学)、横断科学(如控制论、信息论、复杂性科学等)和在上述三类科学基础上形成的交叉科学。通常交叉学科有不同的分类标准。但大体上可分为“大交叉”和“小交叉”两大类:前者指学科亲缘关系较远的学科之间的交叉，比如人文科学、社会科学与自然科学、技术科学之间的交叉;后者是指学科亲缘关系较近的学科之间的交叉，如自然科学内部、技术科学内部或是人文科学内部、社会科学内部各学科之间的交叉。当然，这都是相对而言的，在归纳时切不可过于拘泥学科的性质。著名刊物《第欧根尼》中所选论文就属于人文科学、社会科学间的学科交叉，以及人文学科、社会科学与自然科学、技术科学间的研究(涉及哲学、经济学、历史学、文学、社会学、心理学、管理学与生态学、地理学、建筑学、环境科学、交通科学、计算机科学、医学、计量学等传统学科及相应的交叉学科)。具体说来，当代学术界的交叉学科群落既包括诸如文学哲学、文学人类学、历史社会学、哲学社会学、社会人类学、城市美学、犯罪心理学、开放经济政治学、政治哲学、政治经济学、中国少数民族美学、文艺法学、知识管理学、虚拟人类学、国际经济学、技术经济学等“小交叉”研究的论文，也包括像经济物理学、时间经济学、视觉人类学、工程法学、社会工程学、科学社会学、工业设计、环境艺术、城市生态学、空间法学、媒体艺术、生态行政学、知识计量学、计量经济学、社会运筹学、网络社会学、航天医学工程学、电子政务学、交通美学、古生物考古学、神经语言学、认知心理学、石油金融学、世界睡眠医学、药物经济学、技术管理学、社会统计学、环境社会学、市政工程学、生物信息学、水文社会史等具有“大交叉”特征的边缘研究。如此等等，不一而足。可以毫不夸张地说，在科学发展高度分化和整合的今天，交叉学科如“雨后春笋”般涌现出来。这种因交叉学科或交叉学科群的衍生而导致的学科进化的趋势里，包含着深刻的科学意蕴和时代精神。从本质上说，学科交叉现象的背后隐藏着一个规律性的问题。那就是世界万物是相互融合、相互作用的。而这种事物的演进过程中，还存在着动态性的“无序”或“涌现”现象。科学哲学家劳丹认为，科学或学科发展的“无序”性是普遍的、永恒的，有序是暂时的、个别的。“无序”的根源就在于科学研究“从本质上是解决问题的活动”［2］。换句话说，这些问题的解决不仅依赖于单一学科的研究，而且更寄希望于交叉学科或边缘学科的学者的共同努力和学术突破。学科的界限并不重要，关键是问题的提出和解决的过程是否具有原创性和富有成果。因此，这就是科学自主发展的内在动力和外部动力所在［3］。交叉学科或边缘学科的研究领域的划分，在很大程度上关乎学者所采用的研究路径。美国科学学专家夏皮尔提出的“域”理论模式对于我们理解交叉学科的性质很有助益。夏皮尔认为，三个世纪以来，我们的科学研究的主要路向就是将特定的对象孤立起来加以考察。他把这种特定的、孤立的研究专题称之为“域”(domain)。这种“域”大体相当于学科研究的领域或跨学科的领域和研究课题。因而，所谓的科学发展就表现在各个学科领域的增加减少或删除合并的变化上。领域的变化往往会引发学科交叉现象的产生。科学也由此被内在地划出大小不等的界限来［4］。科学史上的范式革命也常常产生在交叉学科丛生的科学领域里。这一点已得到了证实。通过对百余年来诺贝尔奖的分析发现，该奖普遍存在着学科交叉现象。如果以二级交叉、三级交叉为标准的话，那么，几乎所有的物理学、化学、生理或医学奖都是学科交叉的产物［5］。这些原创性的重大成果大都集中于量子力学、基因工程、超导物质与理论、化学热力学、电化学、化学动力学、生物化学、分子生物学、遗传工程学等跨学科的领域及相关的基础学科中。可以说，未来的中国科学界和教育界在参与国际竞争过程中也必须将发展交叉学科视为国家和一流大学发展的战略。时至今日，交叉学科研究的意义已无须赘言。
二、人文—社会认识论
众所周知，人类的认识历程是跟人类知识的发生与增长的过程相应的。从中国的先秦思想家(如孔子、老子、墨子、公孙龙子等)、古希腊哲学家(如泰勒斯、柏拉图、亚里士多德、毕达哥拉斯等)直至西方近代以来的思想家(康德、休谟、笛卡尔、培根、卢梭、孟德斯鸠、孔德、斯宾塞、马克思、涂尔干、韦伯、维特根斯坦、海德格尔等)，都曾经为提出和完善古典认识论做出了不可磨灭的贡献。进入20世纪以来，卡尔•波普尔、托马斯•库恩、保罗•费耶阿本德、汉斯•莱辛巴哈，以及狄尔泰、伽达默尔、舍勒、曼海姆、舒茨、卡尔纳普、德里达、巴恩斯、布鲁尔等人则为认识论做出了新的智力工作。应该说，他们的认识理论在试图解决现代知识增长问题和科学精确化以及跨学科研究等方面都是非常有价值的。因此，批判地考察上述认识论理论资源和成果将是有意义的，同时也对我们深化认识交叉学科的本质不无益处。所谓“人文—社会认识论”是指在人文科学与社会科学领域内的认识论取向。它对解释和理解在人文学科与人文学科间、人文学科与社会科学间、社会科学与社会科学间的三组跨学科研究的认识过程及其本质，具有预设的认识论价值。这是一个笔者首次提出的将人文认识和狭义的社会认识融合或整合起来的一个新概念，比以往的“社会认识论”提法更接近于人文社会的事实，具有更突出的人文性和社会性的二元合一特质。从学科发生和发展的规律及知识点的分布来看，诸如文学批评、艺术理论、历史学、文化研究、元哲学、人类学、语言学等人文学科都存在着不同于一般社会科学学科的特质。但是，长期以来或者不很认同人文学科的科学性，或者将其简单地归并于社会科学范围之内。实践表明，这样做的结果一定有助于人文与社会科学的边缘研究。瑞士儿童心理学家皮亚杰，曾经在《人文科学认识论》一书中提出了“人文科学认识论”的概念，并指出人类和社会科学研究将出现融合发展的趋势。他对于人文(社会)科学认识论所做的思考，直到现在对我们还很有启发意义。当然，以其发生认识论为理论基础、拓展其整个认识论的逻辑，也有其明显的局限性。他反对在“社会科学”与“人文科学”之间做出本质的区分，因为在他看来，一切社会现象都取决于人类的生理、心理和社会过程。这种看法带有强烈的发生心理学的味道。为此，他将人文科学简单地分成四种类型:一是“正题法则科学”(即探索“规律”的科学，如科学心理学、社会学、人种学、语言学、经济学、人口统计学等);二是“人文历史科学”(主要是以重现和理解时间长河中展开的人类社会发展史、生活史为中心的历史科学);三是法律科学;四是哲学学科［6］。以人类学为例，它也必须遵循人文科学认识论。比如，人种学和认知人类学以及文化技术学都可以视为特定意义上的人类认知领域的学问［7］。尽管在一般人看来，属于比较认识论的范畴。人文科学还必须具有一种能把科学领域的理论与关于理论的知识联系起来的主题意识，这一点不容忽视。毫无疑问，社会认识论的主题意识乃是指向社会认知过程的。它的核心议题是根据某些社会科学学科和社会认知科学而分析出的社会文化语境中的社会知识与经验。俄罗斯科学院哲学研究所社会认识论研究室主任伊利亚•卡萨文教授认为，现代社会认识论植根于康德、恩格斯、卡尔纳普等人的认识论思想，其知识要素是由社会客体、社会主体和社会认知条件三者所决定的。每一个因素都具有社会知识来源的作用。古典认识论突出了社会客体，将知识置于研究的重点。相反，对来自于主体的知识或者视为一种阻碍，或者视为主体的基础［8］。诚然，作为一种社会决定的现象的知识问题，其在人文与社会科学及其交叉学科的发展过程中的意义是显而易见的。在文化与人类学、传播与符号学、社会与制度等社会文化语境的社会认知模式中，都存在着强烈的人类社会本质的影响。其中，也包含了知识社会学和社会建构理论所关注的意涵。这一切在维特根斯坦、巴赫金、曼海姆、舍勒、米德、默顿、普里查曼、格尔茨、加芬克尔和卢曼等人的相关人文社会科学的跨学科研究中，都有全面的展现。
三、科学—技术认识论
这里的科学—技术认识论，是将科学哲学界的科学认识论和技术认识论融合或整合起来的结果。一方面，可以避免笔者不喜欢使用的“科技”一语;另一方面，则可以将技术纳入到科学的“大家庭”里，以及将科学视为一种技术的“物化”过程的科学基础。其实，从本质上来说，科学只有一个，就是“科学”。科学是科学，技术也是科学。我们发现，诺贝尔科学奖中有90%以上的奖项授予了基础理论方面的重大创新科学成就，而极少给予技术产品的发明人。比如，世界著名的卡文迪什实验室之所以不断获奖就是因为它始终处于分子生物学的基础理论研究的国际学术前沿位置上，并在此基础上将生物学、物理学、化学、医学、数学和工程学紧密地结合起来的多学科研究结果。学科交叉的绝对性和现代性，使学术研究呈现出“去单一化”的态势。交叉性、边缘性已成为科学难以拒绝的选择。“元科学”与交叉学科的融通，已变成学者的一种基本责任。纵观20世纪以来的科学技术哲学，我们很容易看到，它正是科学认识、技术认识变革的理论基础，是人们认识世界的方法论变革的前提和基本路向。科学认识论，可以说是始于古希腊哲学家、科学家亚里士多德的归纳解释法和英国哲学家休谟的怀疑主义的［9］。但归根结底，我们了解到的科学认识论的基础就是归纳法和演绎法。这一点几乎是不容置疑的科学和技术认识论的铁律。应该说，人类对科学技术的认识过程是十分漫长的。近代科学技术兴起至今，已经历了至少五个世纪的时间。直到波普尔、库恩、费耶阿本德和海德格尔等人为止，才算是有了一个比较清晰的认识图景。根据波普尔的观点，科学知识表现为某种关于世界、世界的秩序、规律和规律的理论或描述。在他看来，只有理论知识才能发现真理，才能实现对世界(即客观物质世界、主观意识世界和客观知识世界3个世界)的具有真正价值的猜测。然而，理论知识永远不可能被证实或确认是真实的，尽管它可以接受严格的批判性检验。科学发现的逻辑就是，科学发现始终得到理论的指导，而理论却不是由于观察而得到的发现。说起来这似乎像是一个科学认识的怪圈，但事实上科学发现的过程的确是异常复杂的，对其本质的认识也不可能是一蹴而就的。与波普尔不同，库恩则认为，科学知识的作用是在一种总的观点即一种世界观的范围内形成一种观点，这种观点知道我们如何看待现实，各种理论可以接受或摒弃的标准是什么，或者什么时候可以认为理论是可以被证伪的。科学界的这种观点是由各种实例和各个学科间的矩阵形成的。前者是被科学界视为范式的解决各种问题的具体方法;后者则是“科学共同体”的“普世”基础或共同义务、信念和价值的观念［10］。按照库恩的思想，科学的变化过程基本上是革命的和不连续性的，会带来深远的认识论后果。由此，他将科学分成正常的科学和特殊的科学。交叉学科很类似于这种可以随心所欲地研究的特殊科学，它不需要受到更多的学科矩阵的约束。在科学认识论和技术认识论上，费耶阿本德和海德格尔分别强调“怎么都行的”科学经验主义及技术异化论。人类科学技术史表明，科学(基础科学)理论的提出和完善对技术发明及应用往往会产生基石的作用。没有基础科学理论的突破，就谈不上普遍的技术进步。反之，如果一直缺乏技术上的支撑，也不会进一步为基础科学理论的创新提供“人工物”或技术实践上的验证。这是现代科学技术认识论的本质特征的体现和互动规律。理论化知识和技术性知识的相互作用，不仅可以避免科学进步的停滞不前，而且也可以促进新颖、创新的方法论的被采用，从而有助于实现破旧立新和建立科学技术新秩序的根本目标。科学技术的跨学科研究作为一种知识增长的方法论选择，其合理性也将隐藏于上述目标之中。
