浅谈计算思维及其与医学信息化的联系

浅谈计算思维及其与医学信息化的联系背景我是一名来自重庆市北碚区的学生，现就读于中国医科大学。

我热情活泼、开朗大方、乐于助人。

医学是一个神圣的学科，它与计算机信息技术是分不开的，因此学好计算机也是很重要的。

我希望从以下的计算机作业中了解更多，同时不足之处也请老师多多指出。

摘要把计算思维引入医学信息化是计算机基础课程改革与建设的一个新的方向和目标。

深入研究计算思维的内涵、方法及在医学信息技术中的应用，是培养医学生核心基础能力的重要环节和过程。

计算思维的教学核心目标是培养学生主动灵活运用科学的、严谨的计算思维方法和信息技术处理手段来发现问题、分析问题、解决问题、总结归纳问题，学会将数据变成信息，再将信息转化成知识的计算思维方法与IT应用能力，让学生掌握知识并能学以致用[2]。

关键词计算思维、医学信息化正文计算思维的定义2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义的计算思维[1]（Computational Thinking）。

周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

以上是关于计算思维的一个总定义，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为：通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法；是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法；是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法（SoC方法）；是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；是利用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。

计算思维的特征1）概念化，不是程序化。

它要求能够在抽象的多个层次上思维。

2）基础的，不是机械的技能。

是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的，不是机械的重复。

3）人的，不是计算机的思维。

计算思维是人类求解问题的一条途径，但不是使人类像计算机那样地思考。

是控制计算机设备用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题。

4）数学和工程思维的互补与融合。

计算机科学在本质上源自数学思维与工程思维，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。

5）是思想，不是人造品。

不只是软件硬件人造品将以物理形式到处呈现，更重要的是接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动，计算的概念无所不在。

6）面向所有的人，所有地方。

当计算思维真正融入人类活动的整体以致不再是一种显式之哲学的时候，它就将成为现实。

优点及其内容计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维电子计算机维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。

优点：计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。

计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。

计算思维就是一个引导着计算机教育家、研究者和实践者的宏大愿景。

我们特别需要走进大学之前的听众，包括老师、父母、学生，向他们传送两个主要信息：（1）智力上极有挑战性并且引人入胜的科学问题依旧亟待理解和解决。

这些问题的范围和解决方案的范围之唯一局限就是我们自己的好奇心和创造力；同时一个人可以主修计算机科学并且干什么都行。

一个人可以主修英语或者数学，接着从事各种各样的职业。

计算机科学也一样。

一个人可以主修计算机科学，接着从事医学、法律、商业、政治，以及任何类型的科学和工程，甚至艺术工作。

（2）计算机科学的教授应当为大学新生开一门称为“怎么像计算机科学家一样思维”的课，面向非专业的，而不仅仅是计算机科学专业的学生。

我们应当使大学之前的学生接触计算的方法和模型。

我们应当设法激发公众对于计算机领域中的科学探索之兴趣，而不是悲叹对其兴趣的衰落或者哀泣其研究经费的下降。

所以，我们应当传播计算机科学的快乐、崇高和力量，致力于计算思维的常识化。

内容：计算思维最根本的内容，即其本质（Essence）是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。

计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。

与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。

数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。

编辑本段关于计算思维操作模式计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。

计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。

计算思维直面机器智能的不解之谜：什么人类比计算机做得好？什么计算机比人类做得好？最基本的问题是：什么是可计算的？迄今为止我们对这些问题仍是一知半解。

计算思维用途计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。

我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术（Reading, wRiting, and aRithmetic——3R），还要学会计算思维。

正如印刷出版促进了3R的普及，计算和计算机也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。

它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

计算机思维与医学信息化的联系医学思维接近于人文科学，但同时具备严格的逻辑性。

一个病患甲有症状A、B、C，另一病患乙也有症状A、B、C，那么，这两位病患就一定是患有同一种疾病吗？答：可能是，可能不是。

假如通过体检，得到的体征，甲有体征X、Y，而乙有体征X、Z、Q，这两个人很可能患的不是同一种疾病。

（这句话的意思的另一面：就是说，我也没有否认，还是有有可能是同一种疾病），再加上辅助检查，例如，化验血、尿、便，加上其他一些必要的辅助检查，那么，最终的结论就可以得出来了，哦，原来可能是某一疾病。

但是，疾病是在发生、发展过程中的，所以，不可能是一成不变的，看化验单也不要机械地去理解。

所以，医生弄不清楚病患甲或乙的疾病种类也是有可能的（一人确诊，另一人不确诊，这两个人的疾病当然不能归入同一类疾病；倘若两个人都不能确诊，更是不能划等号了）。

那么，在接触计算机编程知识之后，就可以这样来思考计算机思维了：1、严密的逻辑性：嗯，这与医学思维一样，都是需要逻辑严密，否则结论不成立。

但是，医学的逻辑要更复杂一些。

因为医学临床中，总是会遇到例外——我们的归纳法、枚举法等工具是没有什么太大的用处的。

例如，我们人们在确定HIV病毒、关注卡波济氏肉瘤等之前，对于AIDS（艾滋病）的认识是空白的。

2、严格的因果关系：因果关系对于医学思维来说，也是重要组成部分，不过，这两者还是有区别的。

计算机思维相比较而言，会显得比较机械。

虽然我们在计算机软件的应用过程中，也会出现“不可预知的结果”——这个“不可预知”的原因在于我们编写程序时没有完全按照“软件工程”的规范来写，大多数都是因为一些人为的疏漏造成的。

实际上，还是有原因的——换句话说，如果编程者录入代码，没有编录程序，没有执行程序，则不可能会出现“不可预知的结果”——之所以是不可预知，只是软件厂家在测试过程中、在质量保证过程中，无法穷尽人力物力将所有的错误改正过来而已——假设厂家投入无限的时间、无限的人力、无限的资源，所有的错误都将会找出来并被修正或被替代——这实际上是不可能的，因为软件的更新换代比较快，时间不允许、资源不允许。

而医学中的因果关系，则显得比较不那么严格。

首先，医学是经验科学加上数据科学——统计学的每一次发展，都会影响到医学逻辑的结论的。

而西医医学的基础是建立在动物解剖、人体解剖、病理生理试验、动物活体试验之上的，所以，存在错误的结论也就是很稀松平常的一件事——不要惊诧，不论是西医还是中医，我们所掌握的医学知识还没有丰富到计算机领域的程度。

因为计算机语言完全是由人类创造的，人类制定一切规则；而人体是大自然的产物，其规则完全不同于计算机语言规则。

针对医学院校的特点，明确课程内容中医学生应具备的1个核心和9个能力，即以医学信息技术为核心，9种能力是：医学信息综合处理能力、医学统计与数据分析能力、医学多媒体处理能力、医学动画制作能力、网站设计能力、医学信息检索与综述能力、程序设计与医信项目开发能力、医学信息系统应用基础能力、医学影像实用技术基础能力。

在教学中紧密结合新医改形势下对医信技术的新需求，运用计算思维强化对医学生IT实用技能、创新能力、自主学习能力的培养。

将老师的课堂主导转变为“授人以渔”的全程引导，其中医信应用方向的案例占74%。

精心设计综合拓展性实验，由学生自主完成实验设计，激发学生学习兴趣和成就感，提升其医学信息技术应用能力和水平。

在课程教学中，本着基于计算思维，突出医学专业应用特色、锻炼和提高学生自主学习能力的思想，设计了综合拓展性实验课程。

通过课程设计，要使学生能够达到明确方向，挑战能力，激发创新，展现自我的教学目标。

可见，计算思维在医学方面很受重视并且与医学信息化也有很大的联系。

所以说，计算机思维与医学信息化有着密不可分的联系。

结束语计算思维利用启发式推理来寻求解答，是在不确定情况下的规划、学习和调度。

计算思维作为一种重要的科学思维方式，在大学计算机基础课程中要进行更好开拓创新并实际应用。

我们认为学科交叉是其创新的重要途径。

在现代教育思想、教学理论和学习理论的基础上，充分利用网络教学环境及其提供的丰富的教学资源、良好的学习环境，通过教师的引导与合理的课程设计调动学生学习的主动性、积极性和创造性，使学生实现基于计算思维的自主学习。

我们应当设法激发公众对计算机领域科学探索的兴趣，而不是悲叹对其兴趣的衰落或者哀泣其研究经费的下降。

所以，我们应当传播计算机科学的快乐、崇高和力量，致力于使计算思维成为常识。

参考文献[1] 周以真《Communications of the ACM》2006年3月[2] 王世伟《医学信息化基础》。