Pengertian
Komputasi
Komputasi
adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan
masalah dari sebuah data input. Data input disini adalah sebuah masukan yang
berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu
komputer berpadu dengan ilmu matematika. 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 secara umum, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau
berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk
menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar terhadap bidang ilmu yang
mendasari teori ini. 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.
Pengertian
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
·
ProblemVolume Besar
·
Modelling
·
Kompleksitas
Sejarah
Komputasi Modern
Dalam
perkembangan komputasi modern, kita tidak bisa melupakan begitu saja orang
dibalik perkembangan komputasi modern yang merubah semua pekerjaan jadi lebih
mudah. Sejarah komputasi dimulai dari seseorang ilmuan yang ternama di bidang
teknologi. Permulaan komputasi modern dimulai pada saat tahun 1926 oleh ilmuan
yang berasal dari hungaria yang bernama John Von Neumann.
Von
Neumann seorang ilmuan yang belajar dari 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.
Berkat keahlian dan kepiawaiannya Von Neumann dalam 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. berdasarkan beberapa definisi di atas, maka
komputasi modern dapat diartikan sebagai suatu pemecahan masalah berdasarkan
suatu inputan dengan menggunakan algoritma dimana penerapannya menggunakan
berbagai teknologi yang telah berkembang seperti komputer.
Contoh
implementasi dalam bidang ilmu Komputasi Modern
Implementasi
yang jelas terlihat ada pada ilmu Bioinformatika. Berikut akan dibahas
bagaimana bioinformatika itu termasuk dalam implementasi dalam bidang ilmu
komputasi modern.
Pengertian
Bioinformatika
Bioinformatika,
sesuai dengan asal katanya yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan
antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Pada umumnya,
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.
Istilah
bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu
pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang
dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.
Ilmu
bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu komputer berdasarkan
artificial intelligence. Mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada di alam
ini bisa diuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut.
Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang yang menjadi kunci penentu
tindak-tanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang meliputi DNA atau RNA.
Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan
kedokteran modern. Perangkat utama Bioinformatika adalah program software dan
didukung oleh kesediaan internet.
Perkembangan
teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya
bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru
dalam rekayasa genetika organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan
bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya
ditandainya 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.
Membicarakan
bioinformatika, tak dapat lepas dari proses lahirnya bidang tersebut.
Sebagaimana diketahui, bioteknologi dan teknologi informasi merupakan dua di
antara berbagai teknologi penting yang mengalami perkembangan signifikan dalam
beberapa tahun terakhir ini. Bioteknologi berakar dari bidang biologi,
sedangkan perkembangan teknologi informasi tak dapat dilepaskan dari
matematika. Umumnya biologi dan matematika dianggap adalah database utama dalam
biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology
Information) di AS.
Cabang
ilmu Bioinformatika
Bioinformatika
merupakan suatu bidang interdisipliner. Banyak cabang-cabang disiplin ilmu yang
terkait dengan Bioinformatika sehingga banyak pilihan bagi yang ingin mendalami
Bioinformatika. Beberapa bidang yang terkait dengan Bioinformatika antara lain:
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 biology adalah 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.
Perkembangan
dan Penerapan Bioinformatika
Dunia
memasuki babak baru yang diberi nama borderless world atau dunia tanpa batas.
Perkembangan teknologi yang tiada henti memungkinkan manusia untuk berekspresi
dan saling berkompetisi untuk menemukan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi
yang baru.
Salah satu perkembangan
ilmu yang menggabungkan aspek teknologi informasi (TI) dan aspek biologi adalah
Bioinformatika. Disiplin ilmu yang merupakan salah satu topik paling hangat
dibicarakan dewasa ini dalam sejarahnya tak lepas dari perkembangan
bioteknologi di era tahun 70-an dimana seorang ilmuwan AS melakukan inovasi
dalam mengembangkan teknologi DNA rekombinan sehingga pada akhirnya lahir
perusahaan bioteknologi pertama di dunia, yaitu Genentech di AS. Perusahaan ini
memproduksi protein hormon insulin dalam bakteri yang dibutuhkan penderita
diabetes dimana selama ini insulin hanya bisa didapatkan dalam jumlah sangat
terbatas dari organ pankreas sapi.
Definisi
Bioinformatika menurut Fredj Tekaia dari Institut Pasteur adalah: “metode
matematika, statistik dan komputasi yang bertujuan untuk menyelesaikan
masalah-masalah biologi dengan menggunakan sekuen DNA dan asam amino dan
informasi-informasi yang terkait dengannya”.
Salah
satu pencapaian besar dalam metode Bioinformatika adalah selesainya proyek
pemetaan genom manusia (Human Genom Project). Selesainya proyek raksasa
tersebut menyebabkan bentuk dan prioritas dari riset dan penerapan
Bioinformatika berubah. Secara umum dapat dikatakan bahwa proyek tersebut
membawa perubahan besar pada sistem hidup kita, sehingga sering disebutkan
–terutama oleh ahli biologi—bahwa kita saat ini berada di masa pascagenom.
Tahun
1997, Ian Wilmut dari Roslin Institute dan PPL Therapeutics Ltd, Edinburg,
Skotlandia, berhasil mengklon gen manusia yang menghasilkan faktor IX (faktor
pembekuan darah), dan memasukkan ke kromosom biri-biri. Diharapkan biri-biri
yang selnya mengandung gen manusia faktor IX akan menghasilkan susu yang
mengandung faktor pembekuan darah. Jika berhasil diproduksi dalam jumlah banyak
maka faktor IX yang diisolasi dari susu harganya bisa lebih murah untuk
membantu para penderita hemofilia.
Macam
– macam Komputansi Modern
·
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.
·
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.
·
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.
Referensi :
