Teori Komputasi dan Implementasi

TEORI KOMPUTASI

Cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritme. Bidang ilmu ini terutama membahas hal terkait komputabilitas dan kompleksitas, dalam kaitannya dengan formalisme 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.

Teori komputasi dibagi lagi menjadi 3 ranting :

•          Teori Otomata (automata theory)
•        Teori Komputabilitas (computability theory)
•          Teori Kompleksitas (computational complexity theory)

Teori komputabilitas bertujuan untuk memeriksa apakah persoalan komputasi dapat dipecahkan pada suatu model komputasi teoritis. Dengan kata lain, teori komputabilitas mengklasifikasikan persoalan sebagai dapat dipecahkan (solvable) atau persoalan yang tidak dapat dipecahkan (unsolvable). Teori kompleksitas bertujuan untuk mengkaji kebutuhan waktu dan ruang untuk memecahkan persoalan yang diselesaikan dengan pendekatan yang berbeda-beda.

Dengan kata lain, teori kompleksitas mengklasifikasikan persoalan sebagai persoalan mudah (easy) atau persoalan sukar (hard). Teori komputabilitas memperkenalkan beberapa konsep yang digunakan di dalam teori kompleksitas. Teori otomata mengacu pada definisi dan sifat-sifat model komputasi. Di dalam teori komputasi, model komputasi yang sering dipakai adalah Mesin Turing.

Beberapa model komputasi :

•         Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)
•         Push Down Automata (PDA)
•          Mesin Turing (Turing Machine) atau TM

KOMPUTASI MODERN

Komputasi modern bisa disebut sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

•          Akurasi
•          Kecepatan
•      Problem Volume Besar
•          Modelling
•      Kompleksitas

Komputasi modern terbagi menjadi tiga macam, yaitu :

1. Mobile Computing atau komputasi bergerak adalah kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa kabel dan mudah dibawa dan mudah di pindah – pindahkan. Contoh dari perangkat komputasi bergerak, seperti smartphone, GPS, dll.

2. Grid Computing atau komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistribusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelesaikan masalah komputasi 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 menggunakan standart dan protocol yang terbuka.
•        Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas        komponen individu pelayanan komputasi grid.

3. Cloud Computing atau 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.

Perbedaan diantara ketigannya adalah:

•  Komputasi Mobile menggunakan teknologi komputer yang bekerja seperti handphone,             sedangkan komputasi grid dan cloud menggunakan komputer.
•     Biaya untuk tenaga komputasi mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan      cloud.
•    Komputasi mobile tidak membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana – mana,      sedangkan grid dan cloud membutuhkan tempat yang khusus.

·       Untuk komputasi mobile, proses tergantung si pengguna. Komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet sebagai penghubungnya.

Implementasi pada Komputasi

Teori komputasi ini dapat diimplementasikan kedalam bidang – bidang tertentu. Implementasi bidang bidang yang berkaitan dengan teori komputasi yaitu :

·         Fisika

·         Kimia

·         Matematika

·         Ekonomi

·         Geografi

·         Geologi

·         Biologi

Pada kali ini akan dijelaskan  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. 

     Dalam bidang bioinformatika mempunyai 9 cabang, yaitu:

    1.    Biophysics

       Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).

    2.    Computational Biology

   Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biologyadalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

   3.    Medical Informatics

     Medical informatics adalah sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.

   4.    Cheminformatics

    Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s Sixth Annual Cheminformatics conference).

  

   5.    Genomics

     Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.

   6.    Mathematical Biology

    Mathematical biology menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware.

   7.    Proteomics

    Proteomics berkaitan dengan studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein fungsional itu sendiri. Yaitu: “sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan biologi molekul”.

   8.    Pharmacogenomics

    Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.

   9.    Pharmacogenetics

     Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.

Sumber

https://id.wikipedia.org/wiki/Teori_komputasi

http://istanateknologi.blogspot.co.id/2015/04/pengertian-komputasi-dan-teori-komputasi.html

TUGAS SOFTSKILL
 Nama : Hirma Nurifia
NPM : 55414005
Kelas : 4IA17
UNIVERSITAS GUNADARMA