关于人工智能与中医药传承创新的进一步思考

清华大学王丽婷作专题报告

AI for Science的浪潮席卷当下，AI赋能医疗领域的想象空间被进一步打开。近日，清华大学电子工程系教师王丽婷受邀在第442期双清论坛发表专题报告，分享了她在“人工智能+中医”领域的前沿思考与实践成果。

但由于双清论坛的发言时间有限，王丽婷老师的很多观点并没有深入展开。在返回清华园后，王丽婷老师将现场分享的《中医传承创新中智能化的思考及初步实践》进行了更全面的整理，以下为王丽婷老师的分享：

PART1： “AI+中医”跨学科问题的提出

我希望挑战中医数字化、科学化跨学科问题，源于我在清华的实验室有着数十年的研究积累。我的导师丁晓青教授在清华大学电子工程系创办图文实验室至今已40余年，实验室一直注重以实际应用为导向科学研究，清华TH-OCR，紫光，文通笔，增值税发票识别，车牌识别，多光谱钞票鉴伪等软件系统的研制，均获得了广泛的产业应用。我们研发的技术曾授权给微软、HP、Xerox、诺基亚、西门子、三星、华为、腾讯、百度、阿里云等国内外著名公司。近十余年来，我们转向深入研究中医的科学化解构，旨在为大健康行业提供人工智能核心技术及解决方案。

中医的“望闻问切”，不仅是一门捕捉生命韵律的艺术，还是一门探究人体复杂系统状态的技术。如果我们从模式识别、机器学习专业背景的跨学科视角来看，中医诊疗是对生命体征多维数据的采集、解析和运用。

在中医理论中，舌象是反映人体生理、病理状态的 “晴雨表”；中医诊疗过程中， “望舌”（舌诊）也是关键手段。

上面这个案例是一名女性患者，就医时自述“浑身乏力、关节疼痛、易怒”，经过1个半月的中医治疗，症状明显减轻。在中医对患者的治疗过程中，我们同步采集患者的舌象、脉象，并观察其中的变化。舌象中裂痕变浅接近消失的过程引起了我极大的兴趣。中医有效，是经过数千年个案实证的事实。而如果在当下的人工智能时代，将有效的诊疗能力进行计算机分析、建模，实现人工智能传承与服务，是我们希望挑战的跨学科问题。

对我们数据学科的研究人员来讲，这是一个典型的数据处理过程：

其中获取数据中承载的有用信息是极为关键的一步。基于实验室在图像识别产业化方面的积累，我们辅助中医师研制了舌脉一体机以确保人体舌脉信号的精确采集。把人体数据从真实物理世界通过传感器采集到机器端，是非常重要的第一步。如果信号获取有误，人工智能模型自然也不会准确。我们的舌脉采集系统能够提供中医诊断级别的信号采集。

拍舌头并不是一件容易事儿，舌头从嘴巴吐出来的过程很短，需要采用智能抓拍技术，结合精准对焦、快速曝光、颜色校准、智能去噪等多项嵌入式智能算法，目前的手机拍照还无法做到自动拍舌用于中医诊断，这会是未来手机camera向健康诊疗应用的一个发展方向。

脉搏采集更加困难，依赖于传感器和材料的进步。我们创新地采用指尖激光传感方式，代替压力传感阵列，抗干扰能力表现更加优秀，信号能够达到诊断精度。

我们在历史积累的基础上迅速跨出这一步后，真正的研究问题才开始。

PART2：在中医世界中求索一种不同于生物医学的理性

中医诊疗，一直被认为是一个主观的过程。对信息加工并建立模型给出解决方案（如开出药方），需要对专业人才（疗效显著的中医大师）的诊疗过程和数据标注进行深度挖掘。

以上面案例为例，该患者（新冠后遗症）舌脉象在2个月内有了正向的改善，虽然我们能够通过图像看到舌象的显著变化，但整个诊疗过程都藏在大夫的脑子里，无法标准化，也无法客观化。这是中医无法科学化的一个瓶颈。

我们团队从2012年开始，历时13年在做一件事，即通过 “客观测量 - 科学建模 - 实践验证” 逻辑，挑战破解中医主观化难题，旨在与传统理论形成平行互补的现代中医体系。

科学建模具体是怎么做的呢？

我们对人体复杂系统进行数学建模，即人体的S曲线。

李静海院士有一次来清华做报告给我很大的启发，他谈到多年研究总结复杂系统有“三区域、两个临界点”这样的特点。对人体这个复杂系统建模，也符合“三区域、两个关键点”这一特点。

我们或许认为“健康-亚健康-疾病”是个线性过程，其实不然。我们讲“病来如山倒”，我们从健康态到疾病态，经过右边的红点（critical point）拐点就瞬间掉下来。而回到掉下来的地方是无法恢复到健康态的，需要继续走到左边的红点（critical point）拐点，所谓“病去如抽丝”。构成S曲线上面的“健康-亚健康”实线是一个稳态解，S曲线下面的“疾病-恢复”这条实线是另一个稳态解。而中间的虚线是偏微分方程的非稳态解。两个关键点，把人体复杂系统分为了三个区域，健康区域，疾病区域，中间区域表征着人体的韧性和恢复能力。

有了这个数学模型（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.），我们就可以把患者舌象脉象动态恢复过程，在曲线上表示出来，通过观察/改变控制变量，刻画人体复杂系统状态的改变。

这一建模也回应了钱学森先生在《论人体科学与现代科技》中的阐述：

“中医的理论要用现代的语言来阐述，……，利用多维数据分析的方法，把所测得的多项生理指标变量，综合成可以代表人体整个系统的变化点……这个工作十分重要，把系统科学的理论在人体系统上作出来了，使人体科学的研究，有了科学根据和客观的指标。”

——我们的多维数据分析，通过舌脉等信号描述人体复杂系统的功能变化点，让人体有了科学根据和客观指标。

“中医的理论是辨证论治。这个“证”不是西医病症的“症”，……西医是研究病灶，是什么原因投药也是针对病灶。中医辨证论治的“证”，要用系统科学的语言来说，就是功能状态。”

——我们模型的纵轴即“状态”，描述的不是具体病症，而是人体的功能状态。

如何用一张图来描述脉象？脉搏是一个动态的时间序列，我们把时间轴上的脉搏波转化成一张图（即脉图）来描述脉象。

文章的核心贡献是通过相位-振幅耦合（PAC）算法将一维脉搏波信号整体性地转换为二维视觉可感知图像。

完成“客观测量 - 科学建模 - 实践验证” 逻辑中前面两步之后，接下来就是最重要的部分——实践验证。我们通过以下四个步骤来验证客观测量-科学建模过程中的关键信号和指标体系。

验证1：特征抽取

中医是分流派的，每个流派辨证不同，判断也有差异，为每个流派建构一个专属模型是我们的根本出发点。我们不是暴力计算舌象大数据，脉象大数据，而是针对每个流派，提取该流派最具实效的特征。这样的特征抽取方式最符合中医理论。

我们研究团队当前的特征指标体系，是参照《四圣心源》一气周流黄元御学派和《圆运动的古中医学》李可老先生学派构建的。

验证2：影像验证

中医讲“有诸内，必形诸外”，我们观察到的舌象，脉象是表观信号的变化，身体内部是否有对应的变化呢？我们团队有幸获得国家自然科学基金原创探索研究课题的支持，开展了身体内水循环的观察和研究工作。区别于传统核磁观察形态结构变化和神经功能变化，我们团队在中医理念指导下，基于清华独特的TH-Health中医传感及核磁影像学技术，对人体进行核磁扫描，观测流动（血运）变化、观测“水”代谢变化。

我们历时三年，摸索核磁影像参数，开发了独有的中医自由水观察序列，比如肾虚病人在肾部能看到很大量的积水，骨痛病人能观察到积液等。这项研究成果也发表在ROYAL SOCIETY OPEN SCIENCE（2025）杂志上，为未来中医科学化工作提供有效的影像学工具和手段。

验证3：效果验证

我们的特征指标体系是否具备一致性？我们通过观察特征信号的变化,同时施以多种调节手段（如针灸、加热、拔罐、电刺激、声音等中医外治方法）加以验证。

验证4：案例验证

总书记深切关心中国的基层百姓，科学研究应当要面向人民健康，科技发展也应当以人民为中心。我们历时2年，扎根河南基层，是在当下践行响应总书记“四个面向”中的“面向人民健康”。

我们的科学研究一直注重以实际应用为导向，最终检验科研工作还需要实效来验证。我们联合30+所基层卫生服务中心开展研究。与青年临床医生合作，跟踪研究农村13500+位患者。与基层医生一起研究了诸如高血压、睡眠、抑郁、消化等众多亚健康问题，观察患者症状是否得到了有效改善。这其中的艰辛和困难，自不必表。更重要的是我们扎根基层的同时，看到中国医疗不平衡的现状。当下积极发展人工智能和中医药结合，有望赋能基层医疗水平提高，实现人民福祉、社会价值，进而促进健康普惠和医疗平权。

人工智能与中医深度融合发展，能提供医疗的【供给侧改革】，科学解构中医，深度研习名医构建AI中医模型；突破传统人力瓶颈，实现服务供给能力的智能化升级。

人工智能与中医深度融合发展，能提供医疗的【需求侧升级】从疾病治疗到未病预防再到身心康养；解决小病不治、小病大治的问题；全方位延展医疗服务边界，防病于未然。

PART3：发展物理外治，代替吃药

我们整理了中国几千年来处方的更迭变化，放在竺可桢先生的温度变化曲线中，发现方子体系性的革新，都伴随着气温的变化。

《伤寒论》是万方之祖，人工智能擅长整理大量处方并构建模型。如何发展出适宜当前时代人体体质的处方体系，仍是一个挑战问题。

能不能用物理外治方式替代吃药？是我们团队当下正在从事的研究工作。中医除了吃药，有大量的外治方法，比如针灸、拔罐、导引、按跷等，针对确凿疗效的中医特色治疗方法（声、光、电、磁、热）科学原理剖析，是具有更大应用潜力和价值的工作。我们在深度研究物理“频率”和人体关系基础上，提出“呵灵healing方法”，通过音乐、呼吸频率的改变，实现防病和保健。具体方法是物理外治：在情境中施以电、热、呼吸、声音信息代替药物，改善人体的循环过程，激发人体自愈能力，实现身心健康和人生幸福。

我们当下的医疗以生物医学为基础，以药物手术为闭环。病人病后到医院寻求医生帮助，需要进行繁冗的检测，这些检测手段冰冷，复杂、昂贵，且不方便。

未来发展动态测量，更方便、快捷地得到人体生理信号及关键biomarker（生物标志物），通过人工智能模型预测人体的功能状态，这会将生物医学扩大到整体医学，融合环境、社会、心理等诸多要素，实现未病先防。药物手术解决方案可以替代为用现代力、热、声、光、电等多种物理调节方法，实现更早期的防病和保健。

我们在实践中用“呵灵healing方法”取得良好效果：高血压控制、睡眠改善、过敏、咳嗽症状的减轻……“呵灵healing方法”旨在通过物理刺激激发身体自愈能力，促使身体全面正向的体质改善。这条技术路径，实现了中药疗效的绿色替代，中医不再是玄之又玄的“魔法”，而是可以实践验证、可以数据统计的有效手段。构建这样的未来医学图景，让我倍感兴奋。将人工智能和中医结合，将隐性的“心法”转化为可计算、可验证、可推广的显性知识模型。推动人工智能与中医药传承的融合，通过智能化与客观化，创新发展出一套应对当下复杂健康问题的、融合传统与当代的全新路径，功在当代，利在千秋。

作者简介：

王丽婷 高级工程师；清华大学电子工程系助理研究员；海淀区敬德书院中医药文化进校园项目主讲教师。

★ 深耕中医人工智能结合领域研究13年

☆ 核心技术发明专利授权27项，实用新型5项

• 国内人脸识别动作活体检测的国内专利发明人/15年专利持有人；

• 基础理论相关10项；

• 人工智能软硬件方法相关18项；

• 器械设备相关5项；

☆ 围绕中医的科学化解构，发表系列原创论文

• 探索以当代物理学/数学作为生命健康的第一性原理（病来如山倒、病去如抽丝）；

• 核磁共振观察人体的水循环/经络系统（国家自然科学基金原创探索项目）；

• 中医脉诊、舌诊的科学原理阐释；

• 确凿疗效的中医特色治疗方法（声、光、电、磁、热）科学原理剖析；

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

★ 科研成果已落地实际应用

☆ 智能舌脉仪（获北京市发明大赛金奖）、呼吸导引降血压仪、智能艾灸仪、音乐理疗仪……

☆ AI赋能基层中医诊疗水平提升；

☆ 北京市海淀区中小学AI赋能青少年心理健康评估；

☆ 提出“呵灵healing方法”，通过音乐、呼吸频率的改变，实现防病和保健。