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Luca

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-== Abstract ==
+== Abstrakt ==
-We present the novel approach to mathematical modeling of information processes in biosystems. It explores the mathematical formalism and methodology of quantum theory, especially quantum measurement theory. This approach is known as ''quantum-like'' and it should be distinguished from study of genuine quantum physical processes in biosystems (quantum biophysics, quantum cognition). It is based on quantum information representation of biosystem’s state and modeling its dynamics in the framework of theory of open quantum systems. This paper starts with the non-physicist friendly presentation of quantum measurement theory, from the original von Neumann formulation to modern theory of quantum instruments. Then, latter is applied to model combinations of cognitive effects and gene regulation of glucose/lactose metabolism in Escherichia coli bacterium. The most general construction of quantum instruments is based on the scheme of indirect measurement, in that measurement apparatus plays the role of the environment for a biosystem. The biological essence of this scheme is illustrated by quantum formalization of Helmholtz sensation–perception theory. Then we move to open systems dynamics and consider quantum master equation, with concentrating on quantum Markov processes. In this framework, we model functioning of biological functions such as psychological functions and epigenetic mutation.
+Wir stellen den neuartigen Ansatz zur mathematischen Modellierung von Informationsprozessen in Biosystemen vor. Es untersucht den mathematischen Formalismus und die Methodik der Quantentheorie, insbesondere der Quantenmesstheorie. Dieser Ansatz ist als quantenähnlich bekannt und sollte von der Untersuchung echter quantenphysikalischer Prozesse in Biosystemen (Quantenbiophysik, Quantenkognition) unterschieden werden. Es basiert auf der Quanteninformationsdarstellung des Zustands des Biosystems und der Modellierung seiner Dynamik im Rahmen der Theorie offener Quantensysteme. Dieser Beitrag beginnt mit der nicht physikerfreundlichen Darstellung der Quantenmesstheorie, von der ursprünglichen von Neumann-Formulierung bis zur modernen Theorie der Quanteninstrumente. Letzteres wird dann auf Modellkombinationen von kognitiven Effekten und Genregulation des Glukose-/Laktosestoffwechsels im Escherichia coli-Bakterium angewendet. Die allgemeinste Konstruktion von Quanteninstrumenten basiert auf dem Schema der indirekten Messung, indem Messgeräte die Rolle der Umgebung für ein Biosystem spielen. Die biologische Essenz dieses Schemas wird durch die Quantenformalisierung der Helmholtz-Empfindungs-Wahrnehmungs-Theorie veranschaulicht. Dann gehen wir zur Dynamik offener Systeme über und betrachten die Quanten-Master-Gleichung, wobei wir uns auf Quanten-Markov-Prozesse konzentrieren. In diesem Rahmen modellieren wir das Funktionieren biologischer Funktionen wie psychologische Funktionen und epigenetische Mutationen.
-===== Keywords =====
+===== Schlüsselwörter =====
-Mathematical formalism of quantum mechanics, Open quantum systems, Quantum instruments, Quantum Markov dynamics, Gene regulation, Psychological effects,Cognition, Epigenetic mutation, Biological functions
+===== Mathematischer Formalismus der Quantenmechanik, Offene Quantensysteme, Quanteninstrumente, Quanten-Markov-Dynamik, Genregulation, Psychologische Effekte, Kognition, Epigenetische Mutation, Biologische Funktionen =====