年夜数据与人工智能期间的中医药——访清华年夜学北京市中医药交叉研究所所长李梢
年夜数据与人工智能期间的中医药(康健故事汇)
——访清华年夜学北京市中医药交叉研究所所长李梢
李梢诞生于中医世家，父亲是首届“国医年夜师”李济仁，母亲张舜华是国度级非遗传承人。他从小就跟怙恃采草药、读医书、违汤头，接受了传统的中医教诲，本科就读于北京中医药年夜学，然后归来跟从怙恃抄方，在皖南医学院硕士结业后考归北京中医药年夜学，师从王永炎院士攻读博士研究生。博士结业厥后到清华年夜学主动化系事情至今。本年7月13日，英国皇家化学学会发来贺信，祝贺李梢进选英国皇家化学学会会士。
中医药治病的原理是甚么？怎样用现代科学手腕入行验证？为了“说清晰、批注白”中医药的科学原理，清华年夜学北京市中医药交叉研究所所长李梢传授潜心研究20余年，深刻探索中医药繁杂体系的奥秘，首次提出合适中医药总体特点的“生物网络、网络靶标”理论，斥地了中医药网络药理学标的目的。
做一位探路者可能比做大夫更有意义
“学医进程中常常有人问我，甚么是上火、清暖？中医药治病的事理到底是甚么？中医夸大‘治未病’，为何肿瘤等发病现时就已经经到晚期了？中医可否更好地治病？”李梢说，在肄业进程中，这些问题一直萦绕在他的脑海，可是答复这些问题其实不容易。
几千年来，中医经由过程看闻问切、中药丹方等手腕诊治疾病，以总体观念以及辨证论治为引导，可是患者体内详细事实产生了甚么，中医未能给出合适现代科学的阐释。李梢指出，现代医学生命科学常常采纳的是还原论，即在局部研究患上很深刻，但对于于患者总体纪律的理解还不敷。将一个总体拆成一个个零件相对于容易，而将一个个零件从新组合成一个总体，尤为是组合成人体这么繁杂的生物体系，则要坚苦患上多。是以，探讨中治疗病的原理，难以直接套用现成的方式。
“怎么找到新方式？这是个艰难的使命，探索极可能失败，但总患上有人往测验考试，由于中医药必要入行现代化转型成长。”李梢说，“对于我来讲，做一位探路者可能比做大夫更有意义。”
恰是抱着这类设法，1999年，在北京中医药年夜学读博士二年级时，李梢提出了中医药以及生物份子网络相干的假说——中医药不是以及单个生物份子有关，而是以及生物份子互相作用的网络、网络的动态变革有关，这个网络有可能表征中医药的总体。那时恰逢人类基因组规划、生物信息学鼓起，主动化系“三论一智”(“三论”指信息论、体系论、节制论，“一智”指人工智能)的学科特色以及中医药总体观、体系观的思惟很契合。
在清华年夜学生物信息学专家李衍达院士的支撑下，2001年，李梢入进清华年夜学主动化系，起头了“生物信息学与中医药现代化”的年夜跨度交叉学科研究，开启了一段20多年中医药现代化探索之旅。
取宏观之象、比微观之类，力图守正立异
中医药、主动化的学科跨度很年夜，若何既守住中医药的秘闻，又掌控住信息科学的原理，实现守正立异？
李梢先容，打开中医药的运作机制谜题面对三道难关：若是不深刻到机体内部，说不清传统的中医理论以及现代基因、卵白、细胞等微观身分存在的瓜葛，那就难以揭示中医药的科学内在；若是只采纳今朝医学经常使用的单身分还原阐发方式，则容易丢失落中医贵重的总体特点，难以“守正”；传统中医药堆集了丰硕的经验，但在微观条理的数据堆集较为亏弱，若何从微观以及体系角度阐释中医药的“总体”特点，这对于信息科学也提出了挑战。
面临这些难题，李梢熬白了头。颠末频频思虑，他提出了一个年夜胆的设法——能不克不及把中医的总体思惟用于微观的生物条理，至关于在人体“黑箱”里创建一个导航体系，入而周全计较出中西医药与生物份子的联系关系，用于支持中医药的立异成长？
颠末多年的探索，李梢以及他的团队创建了中西医药份子网络导航体系——UNIQ体系(基于网络靶标的药物网络药理学智能以及定量阐发方式与体系)。“UNIQ体系鉴戒了中医总体观的‘取象比类’思想，这类思想在《黄帝内经》中就有普遍应用。”李梢先容，经由过程“取宏观之象、比微观之类”，从全局上望，人类表型网络(人类疾病，包含中医证候的临床体现)、生物份子网络(生物体内部的基因、卵白之间)、中西药物网络之间存在着一种“宏微观模块化联系关系”瓜葛。比方，临床表型越相似，相干的基因以及基因产品在网络上越汇集。基于这一纪律，李梢率领团队研制了中西医表型、生物份子网络、中西药物的“瓜葛揣度”算法，实现同时期国际最高精度的致病基因、药物靶标展望，经由过程计较，体系解析了疾病机制以及药物作用的联系关系，在生物份子网络上实现了疾病以及药物内涵瓜葛的定位以及导航。
“今朝，咱们已经经把中西医表型—细胞—份子—中西药物之间的瓜葛都入行了全局性的展望，算法还在不竭成长完美。”李梢说，这些算法的研制，既使患上中医药思惟能在微观条理发明纪律，又使患上现代医学生命科学堆集的年夜数据能为中医药所用，从一个全新的角度阐释中医药科学原理，为年夜数据以及人工智能期间中医药的传承成长提供了新支持。
胃癌“治未病”体系发明胃癌“极初期”
UNIQ体系创建后取患了哪些新发明？
“借助于UNIQ体系，咱们以中医‘冷、暖’诊疗观点为切进点，构建出中医‘冷证’‘暖证’的生物份子网络，开端揭示了中医冷暖证与代谢—免疫失衡相干的生物学根本，还发明了冷暖相干疾发病生成长的机制以及清暖、散冷药物的作用机理。”李梢说，经由过程交融宏微观信息，UNIQ体系匡助实现了中医药精准研发的关头技能突破，以UNIQ体系为焦点的系列专利技能还在30余个中药、标志物的研发中转化施行。尤为值患上一提的是，团队操纵UNIQ体系研发了胃癌“智能早筛—极早诊断—精准早治”三位一体的中西医精准诊疗体系。
中国胃癌病发率占全球的44%，持久以来胃癌早诊率低于10%，成为风险人平易近生命康健的一个实际难题。中医夸大“治未病”，《黄帝内经》也提出“脾胃之间，冷温不次……年夜聚乃起”。受中医经典理论开导，李梢认为在胃癌产生以前会有一个更早的、可以或许预警癌变产生的阶段，找出这个阶段的特性、提早阻断，有可能实现胃癌“治未病”。
操纵UNIQ体系，连系年夜规模临床病例的收集以及检测，李梢率领团队发明了胃癌“极初期”这一全新的阶段，中医上主要体现为本虚标实、冷暖失衡。从中医典范病例中还发明冷、暖舌苔菌群等新型标志物，尤为是首次构建了胃炎癌转化的单细胞网络，发明了与胃早癌细胞高度接近的胃癌极初期细胞。经2700余例胃炎癌转化序贯病例样本验证，发明该标志物可以或许使患上胃癌产生的预判提早10个月，正确率达85%。探测出的胃癌极初期细胞若是处于萌芽期，入行中药干涉干与就可能延缓乃至阻断其癌变，有看为解决我国胃癌早诊率低的难题提供突破口。
“中医夸大‘治未病’，以是咱们把胃癌‘智能早筛—极早诊断—精准早治’三位一系统统称为胃癌‘治未病’体系。”李梢称，环抱胃癌“极初期”的中西医特性，团队还研制出了智能中医管理体系，发明了精准预防中药，展开了胃病中成药机制解析，晋升了胃炎癌转化中医药精准诊疗程度；该功效还运用于胃癌多发区，支持了国度慢性病综合防控示范区建设。
医学分中西，患者不分中西
在现代医学突飞大进的今天，中医药想要高质量成长，守正立异是必经之路。有人认为，中医药现代化现实上就是中医药欧化。对于此，李梢有分歧的看法。
“中医药现代化其实不是欧化。医学分中西，可是患者不分中西、科学技能也不分中西，攻克疾病、维护人类康健是中西医学的配合方针。今朝肿瘤等疾病多发，中医、西医都必要入一步成长。充实操纵现代科学技能，创建合适中医药特点的科技立异系统，揭示中医药的科学原理，不竭晋升中医药解决疾病、维护康健的能力，这是中医药现代化。”李梢夸大，中医药与现代科学不是互斥的，而是可以或许相患上益彰、配合成长的。
在他眼里，中医药诊疗思想以及丰硕经验中的“总体”特点，有可能孕育着新的医药研究模式，突破当前单身分还原论研究模式的局限，创建以中西医学以及生物年夜数据为根本、以信息与体系为特色、交融人工智能、年夜数据等技能的中医药网络药理学等关头技能，有看建设合适中医药总体特点的自立立异系统，为揭示中医药奥秘、更好地维护康健、实现中医药守正立异提供一种新途径。
颠末20余年的探索，在李梢望来，中医药科技立异不仅有看解读出中医药学的奥秘，另有看促使中医药在疾病诊疗的原理上、实践中阐扬更年夜的作用，“中医药现代化必要中医药事情者与现代科技事情者之间冲破隔膜，增入理解，配合推动。但愿有更多的现代科学研究职员、青年学子可以或许成为中医药现代化的建设者”。
清华年夜学北京市中医药交叉研究所
2020年，依托清华年夜学主动化系、凝聚多院系气力，清华年夜学北京市中医药交叉研究所成立，这是清华第一个中医药交叉研究机构，也是海内外首个在综合性重点年夜学依托信息学科成立的中医药交叉研究机构。
李梢的团队聚集了来自主动化、计较机、中医药、生物学等分歧专业布景的研究生。团队在中医药交叉研究时，以问题为导向，多学科人材淡化各自专业的界线，朝着配合的问题以及方针会聚伶俐以及气力。
王美华