Pendahuluan
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)
Pembahasan
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 teknikkomputasional 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 aminoserta
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 sekunderRNA,
analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Kesimpulan
Penulisan ini
berisi penjelasan-penjelasan mengenai komputasi modern beserta
perangkat-pankatnya yang berpengaruh pada aspek-spek ilmu pengeahuan yang
terdiri dari matematika, kimia fisika , biologi, dan sebagainya, dimana pada
pembahasan penulisan ini dilengkapi dari sejarah suatu komputasi awan hingga ke
jaman modern yang berkomputerisasi. Selain itu sebagai bahan untuk pembaca yang
ingin mempelajari mengenai komputasi modern. Pengimplementasian pada beberapa
bidang ilmu pengetahuan sangat merubah pola hidup di masa modern saat ini, jadi
komputasi modern itu sangat penting dalam kemajuan peradaban teknologi modern
dewasa ini.
Daftar
Pustaka
http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika
http://math.fsm.uph.edu/utama/4-matematika-komputasi.html