中国赢咖2平台

自然科学学科知识迁移研究

 论文栏目:自然科学论文     更新时间:2020/3/25 14:59:31   

摘要:探讨中医现代化研究中中医学科向其他自然科学学科知识迁移的问题。通过对学科知识的成分进行分析,提出建立知识模型之间的迁移路径是知识迁移的有效方法。提出中医学科知识到数学和物理学科的迁移过程应该以现代的ICT技术为基础,由文句解析、文字形式化处理、数值图像建模、状态抽象化、导入物理元素、导入环境因素这六个阶段构成。本文还提出了中医知识迁移的过程中应该利用异步通讯的方法进行反馈。

关键词:知识迁移;中医知识;知识模型;ICT技术;反馈

在我国的中医现代化研究中,越来越多的各领域自然科学学科专家与中医专家组成创新科研共同体,共同研究和推动中医的发展。那么如何让这些学科专家能够深入理解中医理论和中医学科知识呢?这些研究者学习中医并不是传统意义上的医学学习和进行临床治疗,而是理解中医理论,而后建立本学科的中医解释体系,从各自的学科角度,利用自身专业所长,帮助中医提出新的理论、方法、技术和设备等等。这个过程是一种知识迁移或者知识转移,因此很有必要研究中医知识如何向其他自然科学学科进行知识迁移。知识迁移有许多需要研究的内容。知识转移是产学研协同创新的必要过程[1]。区域创新系统知识转移是综合显性知识与隐性知识互相转化的、动态的螺旋上升模式[2]。知识迁移能力是指利用已有知识经验去主动获取新知识的能力[3]。不同学者对知识转移的解释主要可以分为结果论和过程论两种[4]。影响学习迁移的因素主要有如下几个:相关性、相似性、概念或事物的关键特征和原有学习的程度等[5]。知识转移要素模型认为知识转移依赖于转移主体、意境、内容和媒介。这4部分相互作用,共同促进知识的转移[6]。组织知识转移存在各种障碍、层次和渠道[7]。本文的研究主要是建立中医学科向自然科学学科进行知识迁移的路径。

1学科知识的组成成分分析

我们知道传统的中医学习包括学习中国古代文化、中医古代文献、中医基础理论以及针灸、中药、内外妇儿等课程,再到临床跟师或实践,至少需要五年以上的时间才能培养出一个能从事中医临床的人才。而对于数学、物理、计算机、化学等领域的专家,基本没有中医基础,但是其他专业的学科知识极为丰富,不可能从头走一遍中医学习的流程,但是有什么办法能够让他们快速了解中医的理论和知识呢?考虑到这些问题,本文认为有必要建立一种共性基础和理论,帮助各学科专家从各自的专业领域出发,就可以从一定程度上理解中医,进而可以基于各自的知识专长来进行中医领域的创新与发展活动。要做到这一点,首先要研究不同学科的知识特点,分析其概念体系和有关联之处。笔者认为中医理论的学科知识,是以人的整体为中心,以描述人体的功能、结构,所处环境、社会等状态和自身调节模式的语言文字为研究对象,描述中医关于人体健康和诊疗的理论与实践体系的一种科研范式。其世界观是天人合一;其价值观是人体健康;其方法论是阴阳平衡和五行生克等等。这一描述基本是从中医的语境来论述的,对于数学和物理学家来说可能理解其字面意思,而不清楚其真正内涵。在自然科学领域,物理和数学是比较有代表性的学科。物理学研究世界的运行方式,力求准确的构造出从宏观宇宙到微观粒子的全部规则,是现代科技领域包括化学、生物学、医学、计算机等大部分自然科学的基础。数学是物理学的基础,也几乎是现代社会一切学科的基础。因此考虑学科知识的迁移,物理和数学是最好的代表。这里以中医基础理论和数学及物理等学科为例,绘制了一个学科知识成分示意图,来解释不同学科间语境的不同。示意图见图1。从图1看到,中医学科专家讨论问题,要从中医人体模型出发,考虑人体的功能、结构,所处环境以及阴阳平衡、五行生克等知识。物理学家一般考虑的领域包括传统的力、热、电、光、原子物理和难以统一的相对论和量子力学等等,并构造了大量的物理学模型来描述我们的世界。数学有几十个分支领域,是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科,从某种角度看属于形式科学的一种。数论、集合、逻辑、树、图等都是常见的数据概念。我们还要考虑到计算机这一发展最快的领域,信息与通信技术(ICT,informationandcommunicationstechnology)是一个涵盖性术语,覆盖了所有通信设备或应用软件以及与之相关的各种服务和应用软件,其含义非常广泛,基本包括了现代社会大部分计算机技术。云计算服务模式的出现促进了IT资源与CT资源共同构成了ICT基础设施[8]。我国高度重视ICT新技术研发和战略布局,5G、人工智能、物联网、大数据、区块链、VR/AR纷纷作为关键技术进入国家战略视野[9]。ICT技术的发展大大促进了人类学习方式的变革,使学习者由信息的被动接受转变为信息的主动获取、管理以及建构[10]。在当前研究中,所有的学科知识都需要通过计算机和数据库进行处理,因此可以认为所有的学科知识都具有一个ICT的通用表示层。因此在图1中承托中医、数学和物理学科的是ICT技术层。学科知识管理中涉及到两类不同层面的知识:一是专业知识,这是通常意义上的学科知识,即关于学科研究对象的知识;二是专业知识的元知识,即关于专业知识的知识[11]。以上提到的各个学科,除了拥有各自特色内涵外延的概念外,都有一个比较重要的知识模型,对学科体系内的各个概念和各种知识提供一个适合学习和应用的知识模型。建立知识模型不仅可以为计算机科学的发展提供支持,还可以帮助人们更好地理解人的学习过程[12]。从不同学科知识的成分图来看,学科之间的概念是很难进行直接对应和迁移的,而考察学科的知识模型,建立知识模型之间的迁移路径应该是学科之间知识迁移的有效方法。

2中医学科知识迁移的过程

现在的任务是研究如何将中医知识迁移到其他自然科学学科,使大部分学者通过本领域知识的学习就可以理解中医学科的一些基本知识。从之前学科间关联的讨论我们可以有一个基本设想,就是只要可以迁移到物理和数学领域,那么中医知识也可以比较容易的迁移到其他学科中。那么中医如何将知识迁移到物理和数学领域呢?或者应该先选择哪个学科进行知识迁移呢?要解决这些问题,首先要仔细分析中医的知识模型,找到中医知识模型与物理和数学的知识模型哪个具有更相近的关系。中医知识体系其实内含了中医人体模型与内外干预调节的一系列法则,知识概念和逻辑体系比较清晰。我们再来分析数学的知识模型特点。在数学学习过程中,我们知道其实是包含了三种语言体系。第一种是自然语言体系,学生是通过母语学习数学或其解释的。第二种是数学语言,数学家发明了数学语言,可以让全世界研究数学的人可以不用任何母语都表示出同样的数学公式。有了这两种语言我们就可以学好数学了吗?理论上是可以的,但是实际上很难做到,因为数学是抽象的科学,无论是自然语言还是数学语言,都很难让人理解其含义,从而进一步发展比较困难。因此我们学习数学需要第三种语言,就是图像语言或者说可视化语言。因此无论是笛卡尔坐标系下的平面几何、立体几何还是黎曼几何都对数学的发展都起到了重要的作用,因为他们把抽象的代数概念与几何学这样的图像表示关联起来。这种学习方法极其符合人的认知模式,因此是数学学习必不可少的工具。对于物理学科而言,其基石建立在一系列严谨的实验和观察的基础上。迈克尔逊-莫雷实验、托马斯·杨的光干涉试验等都对现代物理学的发展具有极其重要的意义。另外物理学中还有一些非常有名的思想实验,例如双生子佯谬和薛定谔的猫等等。现代物理通过数学来描述和推演整个世界的规律,目前正在探寻世界最基本的粒子或波的组成和宇宙的起源等问题。几乎所有的物理规律都是通过数学来描述的,因此物理世界可以说是以物理基本元素构造的数学系统模型。从以上学科特点的分析,如果总结出中医的知识模型,最合理的路径是先迁移到数学中医模型,再迁移到物理中医模型。本文设计了一种迁移过程模型,见图2。下面对图2的迁移过程加以简单解释。

2.1文句解析

中医理论在经典中医文献中有比较明晰的解释,其知识应用也体现在医案和各种论述当中。梳理好各类有价值的中医文献,可以做为中医模型的研究基础。不过中医历史悠久,流派众多,可用的资源分类和分析工作量很大,需要中医专家借助ICT技术才能完成这一基础任务。文献的文句解析是文献数字化后进行进一步语义分析,也要利用自然语言理解和数据挖掘等多项ICT技术。分析后构建的是中医语言描述的中医知识模型。现在对于中医经典文献的解读需要花费很多精力在文献溯源、字句校核、字义解读、字句关联、用词习惯的分析上,这些问题解决了,才能更深入的分析文献原文的知识内涵。ICT技术对于解决可形式化的问题有很多理论和有效的方法,可以帮助我们建立中医文字分析的标准化流程及对应知识库,帮助学习者比较容易的跨越一些形式化的障碍,进入到知识本身的学习和领悟中。

2.2文字形式化处理

文字的形式化处理将中医文字映射到数据空间,建立各种关系图和流程图,形成可视化的中医数据结构。在这一阶段中医文字已经转化为各种图,在一定程度上还是可以理解的。中医专家的各种新的观点以及一些新的中医事件都可以在这一阶段得到反映。

2.3数值图像建模

数据空间的数据和各种图在这一阶段将映射为数学模型,以数学公式和各种边界条件的形式存在。数学模型有一些并不稳定,很多映射的数学模型因为不稳定或者产生逻辑矛盾而无法实际存在。由于计算参数过多,这个过程可能要借助高性能计算的ICT设备才能完成。如果有一些数学模型可以在各种复杂条件下稳定的存在,往往意味着它对某种中医知识是一个有价值的数学模型,可以进行下一个环节进行测试。

2.4状态抽象化

中医考虑的是人体动态的平衡,对应的数学中医模型要对应大量的状态变化情况。这一阶段要把各种变化情况进行抽象处理,形成各种状态变化函数。这样中医端的知识改变会传递到状态变化函数,发生各种状态改变,形成数学计算模型。

2.5导入物理元素

数据模型可表示中医人体状态及状态改变后,可以考虑建立对应的物理模型。中医人体不等同于医学人体,结构不完全一致,还包含了很多不同的信息通道。导入物理元素,其实很多情况是把现代医学、生理学、化学和物理学等等知识要素引入模型,因此情况非常复杂。相当于同时形成了很多新的小型知识模型,再建立通道,连接到数学计算模型,形成物理中医的结构模型。

2.6导入环境因素

物理中医结构已经在一定层面上可以反映中医人体的物理结构。不过这一结构还要对复杂的人体外界环境变化产生反应,最后形成物理中医模型。因为物理模型已经不可能像数学模型那样抽象,很多因素都会产生现实的影响,因此物理中医模型基本上不会一次完成,或者最后应该会产生很多个物理中医模型,在不同环境和不同的情况下,用不同的物理中医模型去模拟中医人体的状态。以上过程是基于笔者对中医和数学、物理学科的理解而设计的一个中医知识迁移模型。其中每一步在现有知识体系下都可以开展进一步的研究,最终的目标是实现数学学科中的数学中医人体模型和物理学科中的物理中医人体模型。这样数学家可以通过理解数学模型从而理解中医知识模型。同样,物理学家、计算机科学家、化学家、生物学家等等可以通过理解对应的物理模型来理解中医知识模型,或者建立一些其他学科对应的中医知识模型,使中医为各自然科学学科所知,所用,所发展。可以看到整个迁移过程中,ICT技术都将发挥重要的作用。因为无论是中医、数学还是物理以及其他所有学科,都几乎建立在ICT载体之上。无论是传统的数据库技术,还是新的大数据、云计算、虚拟化、SDN、物联网、区块链、人工智能等技术,都可能对学科知识的迁移起到关键作用。现在很多知识模型是基于知识网络提出的,领域知识网络具有逐渐趋于稳定的网络结构[13]。目前关于领域知识网络演化的研究主要是基于复杂网络相关模型开展[14]。学科知识网络是由学科知识元素组成的知识节点和知识关联(知识链接)构成的网络状知识体系[15]。一些学者就学科知识网络进行了相关的模型研究[16-20]。中医知识的迁移过程也可以在这些知识网络的研究基础上开展。

3知识迁移的反馈

上面我们讨论了中医知识到数学学科和物理学科的迁移过程。在中医的实践中,并不是简单记录下人体的状态改变,而是要主动预测或者引领各种人体状态的改变。设计了对应的数学中医模型和物理中医模型后,要能将中医人体状态的改变传递给数学和物理模型,同时也要获取数学和物理模型的反馈,因此还需要一个知识反馈模型。笔者设计了一个学科知识迁移的反馈模型,如图3。从图3可以看到,反馈机制是建立在ICT技术基础上的,中医领域知识结构或者数据发生变化与调整就会触发通讯请求,将变化信息发送给自然学科(数学或物理等等)。自然学科收到变化信息后通过计算模型进行状态变化处理,修改结构或者反应状态,修改成功后反馈信息给中医模型。因为实践中变化的状态比较多,如果逐一实时处理可能造成计算资源的阻塞,导致模型失去反应,因此反馈模型设计为异步处理,即模型之间为异步处理信道,发起信息的模型将需要处理的信息逐条发出,处理信息的模型可以异步处理,处理好的信息发送一条反馈信息给发起模型。前面知识迁移模型只绘制了单向信道,实际上应该考虑双向的知识迁移,即物理模型的条件变化也可以影响数学模型甚至中医模型。鉴于多学科间的知识迁移或者多模型间的信息双向传递会产生复杂的通信问题,可以考虑仿照计算机网络中的环状或者总线网络形式建立信道通讯。

4讨论

实际上在每一次学科间知识传递之前,会首先发生此学科与计算机ICT体系的知识传递。ICT在学科之间的关系就像亚里士多德所设想的以太存在于万物之间。因此在设计学科间的知识传递之前,首先要梳理各个学科对ICT技术的依存体系与应用方法,才能更好的完善学科知识模型并进行知识迁移。中医的发展有赖中医学者和各自然科学学科学者的共同努力,期望通过中医知识迁移的方法,能够帮助更多的研究者理解和认识中医,帮助中医更好的服务于人类健康!

作者:张柯欣 石岩 单位:辽宁中医药大学

学术网收录7500余种,种类遍及
时政、文学、生活、娱乐、教育、学术等
诸多门类等进行了详细的介绍。

自然科学论文
@2008-2012 学术网
出版物经营许可证 音像制品经营许可证
主机备案:200812150017
值班电话

288987

夜间值班
288987

投诉中心
13378216660
咨询电话
唐老师:13982502101
涂老师:18782589406
文老师:15882538696
孙老师:15982560046
何老师:15828985996
江老师:15228695391
易老师:15228695316
其它老师...
咨询QQ






业务
综合介绍
在线投稿
支付方式
常见问题
会员评价
官网授权
经营许可
关于我们
网站简介
版权声明
友情链接
人员招聘
联系我们