Pengenalan
Komputasi Modern
Seiring
dengan perkembangan komputer maka lahirlah makna bagi komputer salah satunya
adalah sebagai sebuah mesin yang melakukan komputasi. Adapun pengertian dari
komputasi itu sendiri adalah sebagai suatu cara untuk menyelesaikan sebuah
permasalahan dari inputan data dengan menggunakan algoritma dimana penerapannya
menggunakan berbagai teknologi yang telah berkembang seperti komputer. Dengan
adanya penyelesaian ini mengakibatkan munculnya teori komputasi yaitu suatu
aktivitas penggunaan serta pengembangan teknologi komputer, perangkat keras,
dan, perangkat lunak komputer. Teknologi komputasi ini merupakan bagian yang
spesifik komputer dari teknologi informasi.
Secara
umum iIlmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada
penyusunan model matematikateknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer
untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam
penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai
bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai
bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan
prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu. dan
Bidang
ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi,
komputer dan pemrosesan informasi. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan
percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan. Dalam ilmu
alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru,
melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan
landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata
dalam ilmu tersebut.
Adapun
yang menjadi perhitungan dari komputasi modern adalah :
1. Akurasi
(big, Floating point)
2. Kecepatan
(dalam satuan Hz)
3. Problem
Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)
4. Modeling
(NN & GA)
5. Kompleksitas
(Menggunakan Teori big O)
Sejarah Komputasi Modern
Dalam
ilmu komputasi memiliki satu cabang ilmu yang bernama komputasi sains. Secara
umum komputasi sains mempelajari aspek-aspek komputasi untuk aplikasi atau
memecahkan masalah di bidang sains lain, seperti fisika, kimia, biologi dan
geologi. Dalam sejarah komputasi modern tidak dapat terlepas dari peranan John
von Neumann, beliau adalah ilmuwan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern
serta salah satu ahli matematika terbesar, beliau juga yang pertam kali
mencetuskan konsep sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan
menyimpannya dalam sebuah memori sehingga menjadi dasar arsitektur komputer
hingga saat ini.
Kepiawaian
Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler
automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang melahirkan komputer.
Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu
melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.
Keinginan
Von Neumann untuk mempelajari matematika dilakukannya pada musim panas setelah
studinya di Berlin dan sebelum masuk ETH Zurich. Dia menjadi mahasiswa program
doktor pada Universitas Budapest. Tesis doktornya bertemakan aksiomasisai teori
himpunan (set theory) yang dikembangkan George Cantor. Pada masa itu, set
theory merupakan salah satu topik ‘menantang’ di dunia matematika.
Akhirnya
pada tahun 1926, dia lulus dengan dua gelar yaitu gelar S1 pada bidang teknik
kimia dari ETH dan gelar doktor (Ph.D) pada bidang matematika dari Universitas
Budapest. (Sumber :
http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1111718762)
Von
Neumann menjadi seorang konsultan pada pengembangan komputer ENIAC, dia
merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai hingga saat ini.
Arsitektur yang dirancang oleh Von Nuemann adalah seperangkat komputer dengan
program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan
pengendali pusat, input-output, dan memori. Di bawah ini merupakan contoh
komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC (Sumber
:http://phenomenalsite.co.cc/?p=46) :
- Konrad Zuse’s electromechanical “Z mesin”. Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.
- Berikutnya Non-programmable Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor. Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).
- Selanjutnya komputer Colossus ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable. Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.
- The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.
- Lalu lahirlah US Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang ditemukan pada tahun 1941).
Pada
tahun 1980-an merupakan awal kemajuan teknologi di bidang komputer untuk
penggunaan pribadi, kemudian ditambah dengan kemajuan yang pesat dalam evolusi
internet hingga saat ini yang memungkinkan sang pengguna komputer untuk
mengeksplorasi dan mempelajari bidang-bidang ilmu komputasi lebih jauh dan
mendalam seperti komputasi sains, diantaranya fisika, kimia, biologi, dan
geologi.
Jenis-Jenis Komputasi Modern
Komputasi modern mempunyai 3 jenis, yaitu :
1. Mobile Computing atau Komputasi
Bergerak
Mobile computing (komputasi
bergerak) merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi
menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel serta mudah dibawa atau berpindah
tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Berdasarkan penjelasan
tersebut, untuk kemajuan teknologi ke arah yang lebih dinamis membutuhkan
perubahan dari sisi manusia maupun alat. Contoh dari mobile computing adalah
GPS, smart phone, dan sebagainya.
2. Grid Computing
Komputasi grid memanfaatkan kekuatan
pengolahan idle berbagai unit komputer, dan menggunakan kekuatan proses untuk
menghitung satu pekerjaan. Pekerjaan itu sendiri dikontrol oleh satu komputer
utama, dan dipecah menjadi beberapa tugas yang dapat dilaksanakan secara
bersamaan pada komputer yang berbeda. Tugas-tugas ini tidak perlu saling
eksklusif, meskipun itu adalah skenario yang ideal. Sebagai tugas lengkap pada
berbagai unit komputasi, hasil dikirim kembali ke unit pengendali, yang
kemudian collates itu membentuk keluaran kohesif.
Keuntungan dari komputasi grid adalah dua kali lipat:
pertama, kekuatan pemrosesan yang tidak digunakan secara efektif digunakan,
memaksimalkan sumber daya yang tersedia dan, kedua, waktu yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan pekerjaan besar berkurang secara signifikan.
Idealnya kode sumber harus direstrukturisasi untuk membuat
tugas-tugas yang saling eksklusif adalah sebagai mungkin. Itu tidak berarti
bahwa mereka tidak bisa saling bergantung, tetapi pesan yang dikirim antara
tugas-tugas meningkatkan faktor waktu. Satu pertimbangan penting saat membuat
pekerjaan komputasi grid adalah bahwa apakah kode dijalankan serial atau
paralel tugas, hasil dari keduanya harus selalu sama di setiap situasi.
3. Cloud Computing atau Komputasi
Awan
Cloud computing adalah perluasan
dari konsep pemrograman berorientasi objek abstraksi. Abstraksi, sebagaimana
dijelaskan sebelumnya, menghapus rincian kerja yang kompleks dari visibilitas.
Semua yang terlihat adalah sebuah antarmuka, yang menerima masukan dan
memberikan output. Bagaimana output ini dihitung benar-benar tersembunyi.
Sebagai contoh, seorang sopir mobil tahu bahwa roda kemudi
dengan memutar arah mobil yang mereka ingin pergi; atau yang menekan pedal gas
akan menyebabkan mobil untuk mempercepat. Sopir biasanya tidak peduli tentang
bagaimana arah dari roda kemudi dan pedal gas tersebut diterjemahkan ke dalam
gerakan yang sebenarnya dari mobil. Oleh karena itu, rincian ini diabstraksikan
dari sopir.
Cloud serupa, melainkan menerapkan konsep abstraksi dalam
lingkungan komputasi fisik, dengan menyembunyikan proses yang benar dari
pengguna. Dalam lingkungan komputasi awan, data bisa berada pada beberapa
server, rincian koneksi jaringan yang tersembunyi dan pengguna tidak ada yang
tahu. Bahkan, komputer awan awan dinamakan demikian karena sering digunakan
untuk menggambarkan pengetahuan eksak tentang pekerjaan batin. Cloud komputasi
berat berasal dari paradigma Unix memiliki beberapa elemen, masing-masing yang
sangat baik pada satu tugas tertentu, daripada memiliki satu elemen besar yang
tidak baik.
Contoh implementasi dalam bidang
ilmu Sains :
Pada
bidang fisika:
Fisika bukan hanya melulu berurusan dengan rumus.
Bukan hanya dengan perhitungan yang rumit dan terkadang membuat anak-anak SMA
merasa kesulitan mempelajari Fisika. Fisika semestinya dipandang sebagai suatu
ide tentang suatu kejadian fisis sehari-hari yang kita alami setiap hari, dan
bukan ribetnya rumus dan perhitungannya.
Fisika memiliki suatu cabang keilmuan (bisa
dikatakan demikian) yang memanfaatkan suatu tools yang dapat
dimanfaatkan untuk membuat perhitungan menjadi lebih mudah dan cepat. Tools
itu adalah komputer dan cabang dari Fisika itu adalah Fisika Komputasi.
Komputer dapat dipandang kini bukan hanya untuk
mengolah data praktikum atau membuat dokumen ilmiah, namun bisa digunakan untuk
menghitung suatu perhitungan yang rumit, yang sulit (bahkan mustahil)
diselesaikan dengan tangan (secara analitik).
Komputer dapat melakukan perhitungan dengan lebih
cepat dibandingkan manusia. Secepat-cepatnya manusia menghitung, komputer akan
selalu lebih cepat. Dengan demikian, para fisikawan dapat lebih berkonsentrasi
pada konsep dan ide yang lebih besar dan menyerahkan perhitungan kepada
komputer.
Pada bidang Matematika :
Matematika Komputasi adalah ilmu yang mengintegrasikan
matematika terapan dan ilmu komputer. Banyak masalah industri, juga masalah
dalam bidang teknik, kesehatan, sains, bisnis, dan ekonomi dapat dimodelkan
secara matematika dan disimulasikan dengan bantuan komputer, dengan tujuan
untuk mendapatkan solusi dari masalah tersebut. Karena itu, sangat diperlukan
orang-orang yang memiliki
pengetahuan dan keahlian dalam simulasi komputer dari model matematika, dan
mampu menganalisa dan mengkomunikasikan hasil simulasinya kepada orang lain.
Pada bidang kimia :
Kimia
komputasi
adalah cabang kimia
yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program
komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya
maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (makromolekul seperti
protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan, dan kristal
cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh
sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom
penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan,
frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap
makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup
kajian konformasi molekul dan perubahannya (mis. proses denaturasi protein),
perubahan fase, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis)
berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi
kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah antara ilmu
komputer dan kimia.
Pada
bidang Biologi :
Bioinformatika adalah (ilmu yang mempelajari)
penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis.
Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika,
dan informatika
untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino
serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini
meliputi basis data
untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment),
prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein
maupun struktur sekunder RNA,
analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Sumber
:
http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika
http://math.fsm.uph.edu/utama/4-matematika-komputasi.html
0 komentar:
Posting Komentar