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Abstracto

Presentamos el enfoque novedoso para el modelado matemático de procesos de información en biosistemas. Explora el formalismo matemático y la metodología de la teoría cuántica, especialmente la teoría de la medición cuántica. Este enfoque se conoce como de tipo cuántico y debe distinguirse del estudio de procesos físicos cuánticos genuinos en biosistemas (biofísica cuántica, cognición cuántica). Se basa en la representación de información cuántica del estado del biosistema y el modelado de su dinámica en el marco de la teoría de sistemas cuánticos abiertos. Este artículo comienza con una presentación no amigable para los físicos de la teoría de la medición cuántica, desde la formulación original de von Neumann hasta la teoría moderna de los instrumentos cuánticos. Luego, este último se aplica a combinaciones modelo de efectos cognitivos y regulación génica del metabolismo de glucosa/lactosa en la bacteria Escherichia coli. La construcción más general de los instrumentos cuánticos se basa en el esquema de medición indirecta, en el que el aparato de medición desempeña el papel del medio ambiente para un biosistema. La esencia biológica de este esquema se ilustra mediante la formalización cuántica de la teoría de la sensación-percepción de Helmholtz. Luego pasamos a la dinámica de sistemas abiertos y consideramos la ecuación maestra cuántica, concentrándonos en los procesos cuánticos de Markov. En este marco, modelamos el funcionamiento de funciones biológicas como funciones psicológicas y mutación epigenética.

Keywords

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

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-== Abstract ==
+== Abstracto ==
-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.
+Presentamos el enfoque novedoso para el modelado matemático de procesos de información en biosistemas. Explora el formalismo matemático y la metodología de la teoría cuántica, especialmente la teoría de la medición cuántica. Este enfoque se conoce como de tipo cuántico y debe distinguirse del estudio de procesos físicos cuánticos genuinos en biosistemas (biofísica cuántica, cognición cuántica). Se basa en la representación de información cuántica del estado del biosistema y el modelado de su dinámica en el marco de la teoría de sistemas cuánticos abiertos. Este artículo comienza con una presentación no amigable para los físicos de la teoría de la medición cuántica, desde la formulación original de von Neumann hasta la teoría moderna de los instrumentos cuánticos. Luego, este último se aplica a combinaciones modelo de efectos cognitivos y regulación génica del metabolismo de glucosa/lactosa en la bacteria Escherichia coli. La construcción más general de los instrumentos cuánticos se basa en el esquema de medición indirecta, en el que el aparato de medición desempeña el papel del medio ambiente para un biosistema. La esencia biológica de este esquema se ilustra mediante la formalización cuántica de la teoría de la sensación-percepción de Helmholtz. Luego pasamos a la dinámica de sistemas abiertos y consideramos la ecuación maestra cuántica, concentrándonos en los procesos cuánticos de Markov. En este marco, modelamos el funcionamiento de funciones biológicas como funciones psicológicas y mutación epigenética.
 ===== Keywords =====
 Mathematical formalism of quantum mechanics, Open quantum systems, Quantum instruments, Quantum Markov dynamics, Gene regulation, Psychological effects,Cognition, Epigenetic mutation, Biological functions