用计算机仿真技术或其他合适的技术来减少甚至代替医学对照实验？

武夷山

Sinclair Lewis（1885－1951）是美国第一个获得诺贝尔文学奖的小说家，他于1925年发表了著名的小说Arrowsmith。与小说名同名的主人公阿罗史密斯是一位医生，他在医疗实践中遇到的一个伦理学难题是：为了获得对照实验数据，他就只能给一部分村民施行噬菌体疗法，不给另一批人治疗，而接触不到这一疗法的村民可能丧生。这部小说的影响很大，美国一些讲授医学伦理学研究生课程的老师，将其指定为学生的必读图书之一。美国情报学家Don Swanson设计的“非相关文献知识发现”软件（它主要适用于医学文献）甚至用Arrowsmith来命名。

这个伦理学难题迄今未能解决。能否从科学上解决它呢？

计算机仿真技术已经获得了突飞猛进的发展。过去非做实验不可的事，现在有时候靠仿真就能解决。例如，据介绍，宝马索伯车制造商原本要建一个更大的风洞试验室，后来经过考虑，将FLUENT软件构架在超级计算机上，可以运行10亿个网格，这样某种意义上可以代替风洞试验，他们后来就放弃建设第二个风洞的计划了。（http://article.designnews.com.cn/2007-12/20071223012008.htm）

第四军医大学郝卫亚、吴兴裕、张立藩、张卫英在《医学与哲学》2000年第1期发表题为“循环系统的数学模型及仿真实验”的论文，文章说：

“目前，系统仿真的方法已经普遍为许多领域所采用，并表现出其他实验手段所无法比拟的优越性，主要反映在以下几个方面：(1)可实现时空的伸缩。因为仿真的尺度和时间不一定等同于实际的时空尺度。因此，系统仿真常用来进行预测。(2)可实现极端或异常条件下的实验。在现有的技术水平上，有些极端条件下的真实实验无法实施。例如，一些实验对人体有害，不能进行真实的人体实验；而运用模型进行仿真实验则不受这些极端条件的限制，可以随意地考察系统在各种极端条件下的可能反应。(3)可作为预研手段为真实系统的运行奠定基础。例如，在对生理系统的研究中，可通过进行大量的仿真实验找出系统的变化规律性，然后再进行少量的活体实验进行验证，这样既可节约大量实验经费，缩短实验周期，又可减少危险性和提高效率。(4)仿真实验可以灵活地进行多种实验条件的不同组合。一些生理现象有多个影响因素，常常很难通过人体或动物实验估计这些因素中每个因素对某一生理现象的贡献大小或作用意义。如果用仿真实验，则可以方便地进行不同的仿真实验，探讨这些影响因素中，哪些是主要的，哪些是次要的，以及这些因素之间是否具有相互的协同或者拮抗作用。”

在国外，主要出于动物伦理的考虑，用计算机模拟代替动物实验的尝试至少已经十年。见Andreas Grote的文章，Test Animal Computer：Computer simulations substitute animal experiments （http://www.heise.de/ct/english/98/01/060/）。

 

因此，用计算机仿真技术或其他合适的技术来减少甚至代替医学对照实验，似乎可以提上科研议事日程。教育部、科技部、中科院和国家自然科学基金委员会正在征集1万个科学难题。我认为，“用计算机仿真技术或其他合适的技术来减少甚至代替医学对照实验”应该是其中一个难题。

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