清華大學(xué)王麗婷作專題報(bào)告

AI for Science的浪潮席卷當(dāng)下，AI賦能醫(yī)療領(lǐng)域的想象空間被進(jìn)一步打開。近日，清華大學(xué)電子工程系教師王麗婷受邀在第442期雙清論壇發(fā)表專題報(bào)告，分享了她在“人工智能+中醫(yī)”領(lǐng)域的前沿思考與實(shí)踐成果。

但由于雙清論壇的發(fā)言時間有限，王麗婷老師的很多觀點(diǎn)并沒有深入展開。在返回清華園后，王麗婷老師將現(xiàn)場分享的《中醫(yī)傳承創(chuàng)新中智能化的思考及初步實(shí)踐》進(jìn)行了更全面的整理，以下為王麗婷老師的分享：

01 “AI+中醫(yī)”跨學(xué)科問題的提出

我希望挑戰(zhàn)中醫(yī)數(shù)字化、科學(xué)化的跨學(xué)科問題，源于我在清華的實(shí)驗(yàn)室有著數(shù)十年的研究積累。我的導(dǎo)師丁曉青教授在清華大學(xué)電子工程系創(chuàng)辦圖文實(shí)驗(yàn)室至今已40余年，實(shí)驗(yàn)室一直注重以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向科學(xué)研究，清華TH-OCR，紫光，文通筆，增值稅發(fā)票識別，車牌識別，多光譜鈔票鑒偽等軟件系統(tǒng)的研制，均獲得了廣泛的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。我們研發(fā)的技術(shù)曾授權(quán)給微軟、HP、Xerox、諾基亞、西門子、三星、華為、騰訊、百度、阿里云等國內(nèi)外著名公司。近十余年來，我們轉(zhuǎn)向深入研究中醫(yī)的科學(xué)化解構(gòu)，旨在為大健康行業(yè)提供人工智能核心技術(shù)及解決方案。

中醫(yī)的“望聞問切”，不僅是一門捕捉生命韻律的藝術(shù)，還是一門探究人體復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)的技術(shù)。如果我們從模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)專業(yè)背景的跨學(xué)科視角來看，中醫(yī)診療是對生命體征多維數(shù)據(jù)的采集、解析和運(yùn)用。

在中醫(yī)理論中，舌象是反映人體生理、病理狀態(tài)的 “晴雨表”；中醫(yī)診療過程中， “望舌”（舌診）也是關(guān)鍵手段。

上面這個案例是一名女性患者，就醫(yī)時自述“渾身乏力、關(guān)節(jié)疼痛、易怒”，經(jīng)過1個半月的中醫(yī)治療，癥狀明顯減輕。在中醫(yī)對患者的治療過程中，我們同步采集患者的舌象、脈象，并觀察其中的變化。舌象中裂痕變淺接近消失的過程引起了我極大的興趣。中醫(yī)有效，是經(jīng)過數(shù)千年個案實(shí)證的事實(shí)。而如果在當(dāng)下的人工智能時代，將有效的診療能力進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析、建模，實(shí)現(xiàn)人工智能傳承與服務(wù)，是我們希望挑戰(zhàn)的跨學(xué)科問題。

對我們數(shù)據(jù)學(xué)科的研究人員來講，這是一個典型的數(shù)據(jù)處理過程：

其中獲取數(shù)據(jù)中承載的有用信息是極為關(guān)鍵的一步�；�于實(shí)驗(yàn)室在圖像識別產(chǎn)業(yè)化方面的積累，我們輔助中醫(yī)師研制了舌脈一體機(jī)以確保人體舌脈信號的精確采集。把人體數(shù)據(jù)從真實(shí)物理世界通過傳感器采集到機(jī)器端，是非常重要的第一步。如果信號獲取有誤，人工智能模型自然也不會準(zhǔn)確。我們的舌脈采集系統(tǒng)能夠提供中醫(yī)診斷級別的信號采集。

拍舌頭并不是一件容易事兒，舌頭從嘴巴吐出來的過程很短，需要采用智能抓拍技術(shù)，結(jié)合精準(zhǔn)對焦、快速曝光、顏色校準(zhǔn)、智能去噪等多項(xiàng)嵌入式智能算法，目前的手機(jī)拍照還無法做到自動拍舌用于中醫(yī)診斷，這會是未來手機(jī)camera向健康診療應(yīng)用的一個發(fā)展方向。

脈搏采集更加困難，依賴于傳感器和材料的進(jìn)步。我們創(chuàng)新地采用指尖激光傳感方式，代替壓力傳感陣列，抗干擾能力表現(xiàn)更加優(yōu)秀，信號能夠達(dá)到診斷精度。

我們在歷史積累的基礎(chǔ)上迅速跨出這一步后，真正的研究問題才開始。

02 在中醫(yī)世界中求索一種不同于生物醫(yī)學(xué)的理性

中醫(yī)診療，一直被認(rèn)為是一個主觀的過程。對信息加工并建立模型給出解決方案（如開出藥方），需要對專業(yè)人才（療效顯著的中醫(yī)大師）的診療過程和數(shù)據(jù)標(biāo)注進(jìn)行深度挖掘。

以上面案例為例，該患者（新冠后遺癥）舌脈象在2個月內(nèi)有了正向的改善，雖然我們能夠通過圖像看到舌象的顯著變化，但整個診療過程都藏在大夫的腦子里，無法標(biāo)準(zhǔn)化，也無法客觀化。這是中醫(yī)無法科學(xué)化的一個瓶頸。

我們團(tuán)隊(duì)從2012年開始，歷時13年在做一件事，即通過 “客觀測量 - 科學(xué)建模 - 實(shí)踐驗(yàn)證” 邏輯，挑戰(zhàn)破解中醫(yī)主觀化難題，旨在與傳統(tǒng)理論形成平行互補(bǔ)的現(xiàn)代中醫(yī)體系。

科學(xué)建模具體是怎么做的呢？

我們對人體復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，即人體的S曲線。

李靜海院士有一次來清華做報(bào)告給我很大的啟發(fā)，他談到多年研究總結(jié)復(fù)雜系統(tǒng)有“三區(qū)域、兩個臨界點(diǎn)”這樣的特點(diǎn)。對人體這個復(fù)雜系統(tǒng)建模，也符合“三區(qū)域、兩個關(guān)鍵點(diǎn)”這一特點(diǎn)。

我們或許認(rèn)為“健康-亞健康-疾病”是個線性過程，其實(shí)不然。我們講“病來如山倒”，我們從健康態(tài)到疾病態(tài)，經(jīng)過右邊的紅點(diǎn)（critical point）拐點(diǎn)就瞬間掉下來。而回到掉下來的地方是無法恢復(fù)到健康態(tài)的，需要繼續(xù)走到左邊的紅點(diǎn)（critical point）拐點(diǎn)，所謂“病去如抽絲”。構(gòu)成S曲線上面的“健康-亞健康”實(shí)線是一個穩(wěn)態(tài)解，S曲線下面的“疾病-恢復(fù)”這條實(shí)線是另一個穩(wěn)態(tài)解。而中間的虛線是偏微分方程的非穩(wěn)態(tài)解。兩個關(guān)鍵點(diǎn)，把人體復(fù)雜系統(tǒng)分為了三個區(qū)域，健康區(qū)域，疾病區(qū)域，中間區(qū)域表征著人體的韌性和恢復(fù)能力。

有了這個數(shù)學(xué)模型（Personalized Health Indicators for Loss of Resilience Before a Tipping Point Leading to Collapse[C].International Conference on Life System Modeling and Simulation.Springer, Singapore, 2024.），我們就可以把患者舌象脈象動態(tài)恢復(fù)過程，在曲線上表示出來，通過觀察/改變控制變量，刻畫人體復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)的改變。

這一建模也回應(yīng)了錢學(xué)森先生在《論人體科學(xué)與現(xiàn)代科技》中的闡述：

“中醫(yī)的理論要用現(xiàn)代的語言來闡述，……，利用多維數(shù)據(jù)分析的方法，把所測得的多項(xiàng)生理指標(biāo)變量，綜合成可以代表人體整個系統(tǒng)的變化點(diǎn)……這個工作十分重要，把系統(tǒng)科學(xué)的理論在人體系統(tǒng)上作出來了，使人體科學(xué)的研究，有了科學(xué)根據(jù)和客觀的指標(biāo)。”

——我們的多維數(shù)據(jù)分析，通過舌脈等信號描述人體復(fù)雜系統(tǒng)的功能變化點(diǎn)，讓人體有了科學(xué)根據(jù)和客觀指標(biāo)。

“中醫(yī)的理論是辨證論治。這個“證”不是西醫(yī)病癥的“癥”，……西醫(yī)是研究病灶，是什么原因投藥也是針對病灶。中醫(yī)辨證論治的“證”，要用系統(tǒng)科學(xué)的語言來說，就是功能狀態(tài)。”

——我們模型的縱軸即“狀態(tài)”，描述的不是具體病癥，而是人體的功能狀態(tài)。

如何用一張圖來描述脈象？脈搏是一個動態(tài)的時間序列，我們把時間軸上的脈搏波轉(zhuǎn)化成一張圖（即脈圖）來描述脈象。

文章的核心貢獻(xiàn)是通過相位-振幅耦合（PAC）算法將一維脈搏波信號整體性地轉(zhuǎn)換為二維視覺可感知圖像。

完成“客觀測量 - 科學(xué)建模 - 實(shí)踐驗(yàn)證” 邏輯中前面兩步之后，接下來就是最重要的部分——實(shí)踐驗(yàn)證。我們通過以下四個步驟來驗(yàn)證客觀測量-科學(xué)建模過程中的關(guān)鍵信號和指標(biāo)體系。

驗(yàn)證1：特征抽取

中醫(yī)是分流派的，每個流派辨證不同，判斷也有差異，為每個流派建構(gòu)一個專屬模型是我們的根本出發(fā)點(diǎn)。我們不是暴力計(jì)算舌象大數(shù)據(jù)，脈象大數(shù)據(jù)，而是針對每個流派，提取該流派最具實(shí)效的特征。這樣的特征抽取方式最符合中醫(yī)理論。

我們研究團(tuán)隊(duì)當(dāng)前的特征指標(biāo)體系，是參照《四圣心源》一氣周流黃元御學(xué)派和《圓運(yùn)動的古中醫(yī)學(xué)》李可老先生學(xué)派構(gòu)建的。

驗(yàn)證2：影像驗(yàn)證

中醫(yī)講“有諸內(nèi)，必形諸外”，我們觀察到的舌象，脈象是表觀信號的變化，身體內(nèi)部是否有對應(yīng)的變化呢？我們團(tuán)隊(duì)有幸獲得國家自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索研究課題的支持，開展了身體內(nèi)水循環(huán)的觀察和研究工作。區(qū)別于傳統(tǒng)核磁觀察形態(tài)結(jié)構(gòu)變化和神經(jīng)功能變化，我們團(tuán)隊(duì)在中醫(yī)理念指導(dǎo)下，基于清華獨(dú)特的TH-Health中醫(yī)傳感及核磁影像學(xué)技術(shù)，對人體進(jìn)行核磁掃描，觀測流動（血運(yùn)）變化、觀測“水”代謝變化。

我們歷時三年，摸索核磁影像參數(shù)，開發(fā)了獨(dú)有的中醫(yī)自由水觀察序列，比如腎虛病人在腎部能看到很大量的積水，骨痛病人能觀察到積液等。這項(xiàng)研究成果也發(fā)表在ROYAL SOCIETY OPEN SCIENCE（2025）雜志上，為未來中醫(yī)科學(xué)化工作提供有效的影像學(xué)工具和手段。

驗(yàn)證3：效果驗(yàn)證

我們的特征指標(biāo)體系是否具備一致性？我們通過觀察特征信號的變化,同時施以多種調(diào)節(jié)手段（如針灸、加熱、拔罐、電刺激、聲音等中醫(yī)外治方法）加以驗(yàn)證。

驗(yàn)證4：案例驗(yàn)證

總書記深切關(guān)心中國的基層百姓，科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)要面向人民健康，科技發(fā)展也應(yīng)當(dāng)以人民為中心。我們歷時2年，扎根河南基層，是在當(dāng)下踐行響應(yīng)總書記“四個面向”中的“面向人民健康”。

我們的科學(xué)研究一直注重以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，最終檢驗(yàn)科研工作還需要實(shí)效來驗(yàn)證。我們聯(lián)合30+所基層衛(wèi)生服務(wù)中心開展研究。與青年臨床醫(yī)生合作，跟蹤研究農(nóng)村13500+位患者。與基層醫(yī)生一起研究了諸如高血壓、睡眠、抑郁、消化等眾多亞健康問題，觀察患者癥狀是否得到了有效改善。這其中的艱辛和困難，自不必表。更重要的是我們扎根基層的同時，看到中國醫(yī)療不平衡的現(xiàn)狀。當(dāng)下積極發(fā)展人工智能和中醫(yī)藥結(jié)合，有望賦能基層醫(yī)療水平提高，實(shí)現(xiàn)人民福祉、社會價值，進(jìn)而促進(jìn)健康普惠和醫(yī)療平權(quán)。

人工智能與中醫(yī)深度融合發(fā)展，能提供醫(yī)療的【供給側(cè)改革】，科學(xué)解構(gòu)中醫(yī)，深度研習(xí)名醫(yī)構(gòu)建AI中醫(yī)模型；突破傳統(tǒng)人力瓶頸，實(shí)現(xiàn)服務(wù)供給能力的智能化升級。

人工智能與中醫(yī)深度融合發(fā)展，能提供醫(yī)療的【需求側(cè)升級】從疾病治療到未病預(yù)防再到身心康養(yǎng)；解決小病不治、小病大治的問題；全方位延展醫(yī)療服務(wù)邊界，防病于未然。

03 發(fā)展物理外治，代替吃藥

我們整理了中國幾千年來處方的更迭變化，放在竺可楨先生的溫度變化曲線中，發(fā)現(xiàn)方子體系性的革新，都伴隨著氣溫的變化。

《傷寒論》是萬方之祖，人工智能擅長整理大量處方并構(gòu)建模型。如何發(fā)展出適宜當(dāng)前時代人體體質(zhì)的處方體系，仍是一個挑戰(zhàn)問題。

能不能用物理外治方式替代吃藥？是我們團(tuán)隊(duì)當(dāng)下正在從事的研究工作。中醫(yī)除了吃藥，有大量的外治方法，比如針灸、拔罐、導(dǎo)引、按蹺等，針對確鑿療效的中醫(yī)特色治療方法（聲、光、電、磁、熱）科學(xué)原理剖析，是具有更大應(yīng)用潛力和價值的工作。我們在深度研究物理“頻率”和人體關(guān)系基礎(chǔ)上，提出“呵靈healing方法”，通過音樂、呼吸頻率的改變，實(shí)現(xiàn)防病和保健。具體方法是物理外治：在情境中施以電、熱、呼吸、聲音信息代替藥物，改善人體的循環(huán)過程，激發(fā)人體自愈能力，實(shí)現(xiàn)身心健康和人生幸福。

我們當(dāng)下的醫(yī)療以生物醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)，以藥物手術(shù)為閉環(huán)。病人病后到醫(yī)院尋求醫(yī)生幫助，需要進(jìn)行繁冗的檢測，這些檢測手段冰冷，復(fù)雜、昂貴，且不方便。

未來發(fā)展動態(tài)測量，更方便、快捷地得到人體生理信號及關(guān)鍵biomarker（生物標(biāo)志物），通過人工智能模型預(yù)測人體的功能狀態(tài)，這會將生物醫(yī)學(xué)擴(kuò)大到整體醫(yī)學(xué)，融合環(huán)境、社會、心理等諸多要素，實(shí)現(xiàn)未病先防。藥物手術(shù)解決方案可以替代為用現(xiàn)代力、熱、聲、光、電等多種物理調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)更早期的防病和保健。

我們在實(shí)踐中用“呵靈healing方法”取得良好效果：高血壓控制、睡眠改善、過敏、咳嗽癥狀的減輕……“呵靈healing方法”旨在通過物理刺激激發(fā)身體自愈能力，促使身體全面正向的體質(zhì)改善。這條技術(shù)路徑，實(shí)現(xiàn)了中藥療效的綠色替代，中醫(yī)不再是玄之又玄的“魔法”，而是可以實(shí)踐驗(yàn)證、可以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效手段。

構(gòu)建這樣的未來醫(yī)學(xué)圖景，讓我倍感興奮。將人工智能和中醫(yī)結(jié)合，將隱性的“心法”轉(zhuǎn)化為可計(jì)算、可驗(yàn)證、可推廣的顯性知識模型。推動人工智能與中醫(yī)藥傳承的融合，通過智能化與客觀化，創(chuàng)新發(fā)展出一套應(yīng)對當(dāng)下復(fù)雜健康問題的、融合傳統(tǒng)與當(dāng)代的全新路徑，功在當(dāng)代，利在千秋。

作者簡介

王麗婷 高級工程師；清華大學(xué)電子工程系助理研究員；海淀區(qū)敬德書院中醫(yī)藥文化進(jìn)校園項(xiàng)目主講教師。

★ 深耕中醫(yī)人工智能結(jié)合領(lǐng)域研究13年

☆ 核心技術(shù)發(fā)明專利授權(quán)27項(xiàng)，實(shí)用新型5項(xiàng)

• 國內(nèi)人臉識別動作活體檢測的國內(nèi)專利發(fā)明人/15年專利持有人；

• 基礎(chǔ)理論相關(guān)10項(xiàng)；

• 人工智能軟硬件方法相關(guān)18項(xiàng)；

• 器械設(shè)備相關(guān)5項(xiàng)；

☆ 圍繞中醫(yī)的科學(xué)化解構(gòu)，發(fā)表系列原創(chuàng)論文

• 探索以當(dāng)代物理學(xué)/數(shù)學(xué)作為生命健康的第一性原理（病來如山倒、病去如抽絲）；

• 核磁共振觀察人體的水循環(huán)/經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)（國家自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索項(xiàng)目）；

• 中醫(yī)脈診、舌診的科學(xué)原理闡釋；

• 確鑿療效的中醫(yī)特色治療方法（聲、光、電、磁、熱）科學(xué)原理剖析；

☆ 出版英文專著 Multi-spectral and Intelligent Sensing, Springer Nature Singapore Pte Ltd.

★ 科研成果已落地實(shí)際應(yīng)用

☆ 智能舌脈儀（獲北京市發(fā)明大賽金獎）、呼吸導(dǎo)引降血壓儀、智能艾灸儀、音樂理療儀……

☆ AI賦能基層中醫(yī)診療水平提升；

☆ 北京市海淀區(qū)中小學(xué)AI賦能青少年心理健康評估；

☆ 提出“呵靈healing方法”，通過音樂、呼吸頻率的改變，實(shí)現(xiàn)防病和保健。

       原文標(biāo)題 : 關(guān)于人工智能與中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新的進(jìn)一步思考