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Abstrait

Nous présentons la nouvelle approche de la modélisation mathématique des processus d'information dans les biosystèmes. Il explore le formalisme mathématique et la méthodologie de la théorie quantique, en particulier la théorie de la mesure quantique. Cette approche est dite de type quantique et doit être distinguée de l'étude des véritables processus physiques quantiques dans les biosystèmes (biophysique quantique, cognition quantique). Il est basé sur la représentation de l'information quantique de l'état du biosystème et la modélisation de sa dynamique dans le cadre de la théorie des systèmes quantiques ouverts. Cet article commence par une présentation conviviale pour les non-physiciens de la théorie de la mesure quantique, de la formulation originale de von Neumann à la théorie moderne des instruments quantiques. Ensuite, ce dernier est appliqué à des modèles de combinaisons d'effets cognitifs et de régulation génique du métabolisme du glucose/lactose chez la bactérie Escherichia coli. La construction la plus générale des instruments quantiques est basée sur le schéma de la mesure indirecte, en ce sens que l'appareil de mesure joue le rôle d'environnement pour un biosystème. L'essence biologique de ce schéma est illustrée par la formalisation quantique de la théorie sensation-perception de Helmholtz. Ensuite, nous passons à la dynamique des systèmes ouverts et considérons l'équation maîtresse quantique, en nous concentrant sur les processus quantiques de Markov. Dans ce cadre, nous modélisons le fonctionnement des fonctions biologiques telles que les fonctions psychologiques et la mutation épigénétique.

Keywords

Mathematical formalism of quantum mechanics, Open quantum systems, Quantum instruments, Quantum Markov dynamics, Gene regulation, Psychological effects,Cognition, Epigenetic mutation, Biological functions