Penjelasan
Mengenai Komputasi
Kata
“komputer” pertama kali di perdengarkan kepada public pada tahun 1613, hal ini
mengacu pada perhitungan aritmatika dan kata “komputer” digunakan dalam
pengertian itu sampai pertengahan abad ke-20. Dari akhir abad ke-19 dan
seterusnya.Berkembanganya komputer akhirnya makna komputer menjadi sebuah mesin
yang melakukan komputasi.
Sejarah
komputer modern dimulai dengan dua teknologi yang
terpisah- perhitungan otomatis dan dapat di program-tapi tidak ada
satu perangkat pun yang dapat dikatakan sebagai komputer,
karena sebagian penerapan yang tidak konsisten istilah tersebut.
Contoh-contoh awal perangkat penghitung mekanis termasuk sempoa (yang berasal
dari sekitar 150-100 SM). Seorang pahlawan dari Alexandria (sekitar 10-70
AD) membangun sebuah teater mekanis yang diadakan bermain berlangsung 10 menit
dan dioperasikan oleh sebuah sistem yang kompleks dengan tali dan drum yang
dipakai sebagai sarana untuk memutuskan bagian dari mekanisme.
Berawal
dari kata komputasi, yang memiliki pengertian suatu cara untuk menemukan
pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma, contohnya
adalah dengan melakukan suatu perhitungan. Jika pada zaman dahulu orang melakukan
perhitungan dengan alat yang masih sederhana, maka pada zaman sekarang (modern)
manusia dapat melakukan perhitungan atau komputasi yang cepat dengan
menggunakan komputer, pada kemunculan awal komputer ini sendiri dimanfaatkan
untuk melakukan perhitungan aritmatika, seiring dengan bertambahnya waktu atau
zaman yang diikuti pula dengan perkembangan di bidang teknologi komputasi, kini
komputer dapat dimanfaatkan bukan untuk melakukan perhitungan saja namun juga
untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu atau sains. Komputer
dapat juga digunakan untuk mengolah data dan pemrosesan informasi dengan
kecepatan yang tinggi apabila dilihat dari sudut pandang ilmu komputer.
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.
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
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.
Definisi Komputasi Modern
Komputasi
adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara untuk memecahkan
masalah dari sebuah data input. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu
matematika dan ilmu komputer. Secara umum ilmu 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
modern bisa dibilang adalah 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:
1.
Akurasi (bit, Floating poin)
2.
Kecepatan (Dalam satuan Hz)
3.
Problem volume besar (Down sizing atau paralel)
4.
Modeling (NN dan GA)
5.
Kompleksitas (Menggunakan teori Big O).
Macam-macam Komputasi Modern
1. Mobile computing
Mobile computing atau
komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi
bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi
menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah
tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.
2. Grid computing
Komputasi grid menggunakan
komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh
jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar. Ada beberapa daftar
yang dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah :
Sistem untuk koordinat
sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.
Sistem menggunakan standard
dan protocol yang terbuka.
· Sistem
mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas
kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.
3. Cloud computing
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.
Dampak adanya Komputasi modern
Salah satu dampak dari adanya komputasi
modern adalah dapat membantu manusia untuk menyelesaikan masalah-masalah yang
kompleks dengan menggunakan computer. Salah satu contohnya adalah biometric.
Biometric berasal dari kata Bio dan Metric. Kata bio diambil dari bahasa yunani
kuno yang berarti Hidup sedangkan Metric juga berasal dari bahasa yunani kuno
yang berarti ukuran, jadi jika disimpulkan biometric berarti pengukuran hidup.
Tapi secara garis besar biometric merupakan pengukuran dari statistic
analisa data biologi yang mengacu pada teknologi untuk menganalisa
karakteristik suatu tubuh ( individu ). Nah dari penjelasan tersebut sudah
jelas bahwa Biometric menggambarkan pendeteksian dan pengklasifikasian dari
atribut fisik. Terdapat banyak teknik biometric yang berbeda, diantaranya:
- Pembacaan sidik jari / telapak tangan
- Geometri tangan
- Pembacaan retina / iris
- Pengenalan suara
- Dinamika tanda tangan.
Implementasi Komputasi Modern Pada Bidang 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 hasilkimia 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. Istilahkimia 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, daninformatika 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.
Referensi:
