Komputasi sebetulnya
bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input
dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori
komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan
tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan
kertas, atau kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang
dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah
dilakukan dengan menggunakan komputer.
Secara umum iIlmu
komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model
matematika dan teknik 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.
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.
Komputasi
komputer
Teknologi komputasi
(bahasa Inggris: computing) adalah aktivitas penggunaan dan pengembangan
teknologi komputer,perangkat keras, dan perangkat lunak komputer. Ia merupakan
bagian spesifik komputer dari teknologi informasi. Ilmu komputer adalah kajian
dan ilmu dasar teori informasi dan komputasi serta implementasi dan aplikasinya
dalam sistem komputer.
Teori
Komputasi
Teori komputasi adalah
cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu
masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang
ini dibagi menjadi dua cabang: teori komputabilitas dan teori kompleksitas, namun
kedua cabang berurusan dengan model formal komputasi.
Untuk melakukan studi
komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika
dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa model yang
digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin Turing. Sebuah mesin
Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja dengan kapasitas memori
yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah dan
diskret. Ilmuwan komputer mempelajari mesin Turing karena mudah dirumuskan,
dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model
komputasi yang dianggap sebagai model paling masuk akal yang paling ampuh yang
dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat
yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap permasalahan yang
"terputuskan" (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing selalu
hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap
masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan
oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.
Jenis-Jenis Komputasi Modern
Jenis-jenis komputasi
modern ada 3 macam, 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
menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistribusikan dan
terhubung oleh jaringan untuk menyelesaikan masalah kmputasi dengan skala
besar.
Ada beberapa daftar
yang dapat digunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah:
·
Sistem untuk koordinat sumber daya
komputasi tidak dibawah kendali pusat.
·
Sistem mengguakan standar dan protokol
yang terbuka
· Sistem mencoba mencapai kualitas
pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen individu
pelayanan komputasi grid.
3. Cloud Computing Komputasi
Komputasi cloud
merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang
sering menyediakan layanan melalui internet.
Komputasi cloud
menggambarkan pelengkap baru, konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam
internet, dan biasanya melibatkan ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber
daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet
Implementasi
pada Komputasi
Teori komputasi ini
dapat diimplementasikan kedalam bidang – bidang tertentu. Implementasi bidang –
bidang yang berkaitan dengan teori komputasi yaitu :
A. Fisika
Fisika, menyelesaikan
permasalahan medan magnet dengan menggunakan komputasi fisika, dalam hal ini
menentukan besarnya medan magnet dan membandiangkan hubungan antara medan
magnet dengan panjang kawat.
B. Kimia
Kimia,
algoritma komputer yang merupakan solusi dari sebuah masalah dalam hal ini
dapat menggabungkan senyawa – senyawa kimia untuk mendapatkan suatu senyawa
baru yang bila dilakukan secara manual sudah pasti menimbulkan resiko yang
lebih besar jika dibandingkan dengan proses komputasi. Selain itu sifat dari
atom dan molekul yang sangat kecil dapat dilakukan peramalan menggunakan
komputasi.
C. Matematika
Implementasi komputasi modern di bidang
matematika ada numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa
masalah - masalah matematika. Bidang analisis numerik sudah sudah dikembangkan
berabad-abad sebelum penemuan komputer modern. Interpolasi linear sudah digunakan lebih dari
2000 tahun yang lalu. Banyak matematikawan besar dari masa lalu disibukkan oleh
analisis numerik, seperti yang terlihat jelas dari nama algoritma penting
seperti metode
Newton, interpolasi polinomial Lagrange, eliminasi Gauss, atau metode Euler.
Buku-buku besar berisi rumus dan tabel data
seperti interpolasi titik dan koefisien fungsi diciptakan untuk memudahkan
perhitungan tangan. Dengan menggunakan tabel ini (seringkali menampilkan
perhitungan sampai 16 angka desimal atau lebih untuk beberapa fungsi), kita
bisa melihat nilai-nilai untuk diisikan ke dalam rumus yang diberikan dan
mencapai perkiraan numeris sangat baik untuk beberapa fungsi. Karya utama dalam
bidang ini adalah penerbitan NIST yang disunting oleh Abramovich dan Stegun, sebuah buku setebal
1000 halaman lebih. Buku ini berisi banyak sekali rumus yang umum digunakan dan
fungsi dan nilai-nilainya di banyak titik. Nilai f-nilai fungsi tersebut tidak
lagi terlalu berguna ketika komputer tersedia, namun senarai rumus masih
mungkin sangat berguna.
Kalkulator mekanik juga dikembangkan sebagai
alat untuk perhitungan tangan. Kalkulator ini berevolusi menjadi komputer
elektronik pada tahun 1940. Kemudian ditemukan bahwa komputer juga
berguna untuk tujuan administratif. Tetapi penemuan komputer juga mempengaruhi
bidang analisis numerik, karena memungkinkan dilakukannya perhitungan yang
lebih panjang dan rumit.
D. Ekonomi
Ekonomi, mempeljarai
titik pertemuan antara ekonomi dan komputasi, meliputi agent-based
computational modelling, computational econometrics dan statistika, komputasi
keuangan, computational modelling of dynamic macroeconomic systems dan
pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi.
E. Geologi dan Geografi
Geologi dan
Geografi, pada bidang ini dapat dilakukan pemanfaatan seperti pemodelan terhadap
akses keadaan geografis suatu permukaan wilayah yang dapat dipantau jika
terjadi pergerakan atau getaran. Selain itu dapat dilakukan pengiriman
informasi mengenai prakiraan cuaca yang sangat berguna bagi segala hal terutama
transportasi udara dan laut.
F. Geografi
Implementasi komputasi modern di
bidang geografi diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang
merupakan sistem informasi khusus yang mengelola data yang memiliki informasi
spasial (bereferensi keruangan). Atau dalam arti yang lebih sempit adalah
sistem komputer yang memiliki kemampuan untuk membangun, menyimpan, mengelola
dan menampilkan informasi bereferensi geografis, misalnya data yang
diidentifikasi menurut lokasinya dalam sebuah database. Pada praktisi juga
memasukkan orang yang membangun dan mengoperasikannya dan data sebagai bagian
dari sistem ini.Teknologi Sistem Informasi
Geografis dapat digunakan untuk investigasi ilmiah, pengelolaan sumber daya,
perencanaan pembangunan, kartografi dan perencanaan rute. Misalnya, GIS bisa
membantu perencana untuk secara cepat menghitung waktu tanggap darurat saat
terjadi bencana alam, atau GIS dapat digunakan untuk mencari lahan basah (wetlands)
yang membutuhkan perlindungan dari polusi.
G. Biologi
Yang
akan dijelaskan kali ini adalah contoh implementasi komputasi pada bidang biologi.
Implementasi pada bidang bilogi adalah Bioinformatika. Bioinformatika ini masuk
kedalam bidang ilmu komputasi modern.
Bioinformatika, berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Bioinformatika didefenisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama lainnya.
Bioinformatika mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan computer pada bidang biologi. Tetapi penerapan bidang – bidang pada bioinformatika sudah dilakukakan sejak pertengahan tahun 1960-an. Seperti pada pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi.
Ilmu bioinformatika lahir berdasarkan article intelligence, atas inisiatif dari para ahli ilmu computer. Berdasarkan teori article intelligence ini mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada pada alam ini dapat dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala – gejala tersebut. Untuk dapat mewujudkannya diperlukan data – data yang menjadi kunci penentu dari gejala alam tersebut, yaitu berupa gen yang meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama dari Bioinformatika adalah program software (perangkat lunak) dan didukung oleh kesediaan internet.
Perkembangan pada teknologi DNA rekombinan memainkan peranan yang penting dalam terciptanya bioinformatika. Pada teknologi DNA rekombinan memberikan suatu pengetahuan baru dalam bidang rekayasa genesika organisme yang disebut dengan bioteknologi. Perkembangan pada bioteknologi dari tradisional ke modern salah satunya ditandai dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA, dan manipulasi DNA.Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982. Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics) 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.
Bioinformatika dan teknologi informasi merupakan dua diantara dari berbagai teknologi penting yang mengalami perkembangan yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir ini. Bioteknologi ini berawal dari bidang biologi, sedangkan perkembangan teknologi informasi tak dapat dilepaskan dari matematika. Pada umumnya biologi dan matematika dianggap sebagai database utama dalam bilogi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di Amerika Serikat.
Bioinformatika, berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Bioinformatika didefenisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama lainnya.
Bioinformatika mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan computer pada bidang biologi. Tetapi penerapan bidang – bidang pada bioinformatika sudah dilakukakan sejak pertengahan tahun 1960-an. Seperti pada pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi.
Ilmu bioinformatika lahir berdasarkan article intelligence, atas inisiatif dari para ahli ilmu computer. Berdasarkan teori article intelligence ini mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada pada alam ini dapat dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala – gejala tersebut. Untuk dapat mewujudkannya diperlukan data – data yang menjadi kunci penentu dari gejala alam tersebut, yaitu berupa gen yang meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama dari Bioinformatika adalah program software (perangkat lunak) dan didukung oleh kesediaan internet.
Perkembangan pada teknologi DNA rekombinan memainkan peranan yang penting dalam terciptanya bioinformatika. Pada teknologi DNA rekombinan memberikan suatu pengetahuan baru dalam bidang rekayasa genesika organisme yang disebut dengan bioteknologi. Perkembangan pada bioteknologi dari tradisional ke modern salah satunya ditandai dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA, dan manipulasi DNA.Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982. Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics) 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.
Bioinformatika dan teknologi informasi merupakan dua diantara dari berbagai teknologi penting yang mengalami perkembangan yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir ini. Bioteknologi ini berawal dari bidang biologi, sedangkan perkembangan teknologi informasi tak dapat dilepaskan dari matematika. Pada umumnya biologi dan matematika dianggap sebagai database utama dalam bilogi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di Amerika Serikat.
Referensi
:
