Pendahuluan
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.
Kelahiran
Ilmu atau sains berdasarkan obyek
kajiannya dibedakan antara Fisika, Kimia, Biologi dan Geologi. Ilmu
dapat pula digolongkan berdasarkan metodologi dominan yang digunakannya,
yaitu ilmu pengamatan/percobaan (observational/experimental science),
ilmu teori (theoretical science) dan ilmu komputasi (computational
science). Yang terakhir ini bisa dianggap bentuk yang paling baru yang
muncul bersamaan dengan perkembangan kekuatan pemrosesan dalam komputer
dan perkembangan teknik-teknik metode numerik dan metode komputasi
lainnya.
Dalam ilmu (sains) tradisional seperti
Fisika, Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu berdasarkan metodologi
dominannya juga mewujud, yang ditunjukkan dengan munculnya bidang-bidang
khusus berdasarkan penggolongan tsb. lengkap dengan jurnal-jurnal yang
relevan untuk melaporkan hasil-hasil penelitiannya. Sebagai contoh dalam
kimia, melengkapi kimia percobaan (experimental chemistry) dan kimia
teori (theoretical chemistry), berkembang pula kimia komputasi
(computational chemistry), seperti juga di bidang Biologi dikenal
Biologi Teori (theoretical biology) serta Biologi Komputasi
(computational biology), lengkap dengan jurnalnya seperti Journal of
Computational Chemistry dan Journal of Computational Biology. Cara
penggolongan yang digunakan berbeda dengan cara penggolongan lain
berdasarkan obyek kajian, seperti penggolongan kimia atas Kimia Organik,
Kimia Anorganik, dan Biokimia.
Walaupun dengan titik pandang yang
berbeda, ilmu komputasi sebagai bentuk ketiga dari ilmu (sains) telah
banyak disampaikan oleh berbagai pihak, antara lain Stephen Wolfram
dengan bukunya yang terkenal: A New Kind of Science, dan Jürgen
Schmidhuber.
Sejarah Singkat
Komputasi Modern pertama kali digagasi
oleh John Von Neumann. Beliau di lahirkan di Budapest, ibukota Hungaria
pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Karya – karya yang
dihasilkan adalah karya dalam bidang matematika, teori kuantum, game
theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Beliau juga merupakan salah
seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom atom di Los
Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kepiawaian John Von Neumann teletak
pada bidang teori game yang melahirkan konsep automata, teknologi bom
atom dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer.
Komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, yang menjadi perhitungan dari komputasi modern adalah :
- Akurasi (bit, Floating poin)
- Kecepatan (Dalam satuan Hz)
- Problem volume besar (Down sizing atau paralel)
- Modeling (NN dan GA)
- Kompleksitas (Menggunakan teori Big O)
John Von Neumann, Sang Penggagas Komputasi Modern
John von Neumann (1903-1957) adalah
ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Dalam hidupnya yang
singkat, Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann
meningkatkan karya-karyanya dalam bidang matematika, teori kuantum, game
theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Beliau juga merupakan salah
seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom atom di Los
Alamos pada Perang Dunia II lalu.
Von Neumann dilahirkan di Budapest,
Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah
anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Di sana, nama
keluarga diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris,
nama orang tuanya menjadi Max Neumann. Pada saat Max Neumann memperoleh
gelar, maka namanya berubah menjadi Von Neumann. Setelah bergelar doktor
dalam ilmu hukum, dia menjadi pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun
1903, Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari
bidang sains, penulis, seniman dan musisi.
Von Neumann juga belajar di Berlin dan
Zurich dan mendapatkan diploma pada bidang teknik kimia pada tahun 1926.
Pada tahun yang sama dia mendapatkan gelar doktor pada bidang
matematika dari Universitas Budapest. Keahlian Von Neumann terletak pada
bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi
bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer.
Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan
mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam
kepalanya.
Setelah mengajar di Berlin dan Hamburg,
Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas
Princeton serta menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced
Studies.
Dipicu ketertarikannya pada
hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial
nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang
komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang
konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang.
Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan
(program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O,
dan memori.
Model Komputasi
Komputasi memiliki 3 model, yaitu
- Mesin Mealy
- Mesin Moore
- Petri net
Mesin Mealy
Diagram fasa dari mesin Mealy sederhana
Dalam teori komputasi sebagai konsep
dasar sebuah komputer, mesin Mealy adalah otomasi fasa berhingga (finite
state automaton atau finite state tranducer) yang menghasilkan keluaran
berdasarkan fasa saat itu dan bagian masukan/input. Dalam hal ini,
diagram fasa (state diagram) dari mesin Mealy memiliki sinyal masukan
dan sinyal keluaran untuk tiap transisi. Prinsip ini berbeda dengan
mesin Moore yang hanya menghasilkan keluaran/output pada tiap fasa.
Nama Mealy diambil dari “G. H. Mealy”
seorang perintis mesin-fasa (state-machine) yang menulis karangan “A
Method for Synthesizing Sequential Circuits” pada tahun 1955.
Mesin Moore
Dalam teori komputasi sebagai prinsip
dasar komputer, mesin Moore adalah otomasi fasa berhingga (finite state
automaton) di mana keluarannya ditentukan hanya oleh fasa saat itu (dan
tidak terpengaruh oleh bagian masukan/input). Diagram fasa (state
diagram) dari mesin Moore memiliki sinyal keluaran untuk masing-masing
fasa. Hal ini berbeda dengan mesin Mealy yang mempunyai keluaran untuk
tiap transisi.
Nama Moore diambil dari “Edward F.
Moore” seorang ilmuwan komputer dan perintis mesin-fasa (state-machine)
yang menulis karangan “Gedanken-experiments on Sequential Machines”.
Petri net
Contoh transisi token pada Petri net
Petri net adalah salah satu model untuk
merepresentasikan sistem terdistribusi diskret. Sebagai sebuah model,
Petri net merupakan grafik 2 arah yang terdiri dari place, transition,
dan tanda panah yang menghubungkan keduanya. Di samping itu, untuk
merepresentasikan keadaan sistem, token diletakkan pada place tertentu.
Ketika sebuah transition terpantik, token akan bertransisi sesuai tanda
panah.
Penggunaan Komputasi
Salah satu contoh penggunaan komputasi
adalah dalam bidang kedokteran,yaitu dalam pencarian obat. Untuk
meramalkan aktivitas sejumlah besar calon obat, seorang praktisi
komputasi meniru suasana pengujian aktivitasnya di laboratorium basah
dengan model-model Fisika atau Matematika (seperti: struktur 3 dimensi
calon obat) sebagai pengganti bahan-bahan laboratorium tersebut.
Model-model ini kemudian dinyatakan di dalam persamaan-persamaan
Matematika yang kemudian diselesaikan oleh komputer dengan kapasitas dan
kelajuan yang melebihi kapasitas dan kelajuan manusia. Hasilnya berupa
suatu bilangan bagi tiap calon obat yang dapat dibandingkan satu dengan
yang lainnya. Perbandingan ini merupakan ramalan tingkat aktivitas suatu
calon obat relatif terhadap calon obat lainnya. Demikianlah cara
meramalkan aktivitas calon obat dengan metode komputasi. Dengan
demikian, calon-calon obat yang diramalkan akan memberikan aktivitas
yang rendah dapat dihindari.
Sumber
Tidak ada komentar:
Posting Komentar