NPM : 54411047
Pengertian
Teori Komputasi
Teori
Komputasi adalah 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, ataukapur
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.
Implementasi
teori komputasi di berbagai bidang antara lain:
Biologi
Dalam implementasi
komputasi modern di bidang biologi terdapat 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.
Bioinformatika ialah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati.
Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika,
dan informatika
untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan
penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan data
untuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment),
prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein
atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Bioinformatika pertama kali dikemukakan pada pertengahan 1980an
untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer
dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.
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 sebagai dua
bidang yang sangat berbeda, dan sulit untuk dipadukan. Tetapi perkembangan ilmu
pengetahuan terkini justru menunjukkan sebaliknya. Perpaduan antara biologi dan
matematika, menghasilkan embrio suatu cabang pengetahuan baru yang memiliki
masa depan yang menjanjikan di abad 21 ini. Embrio itulah yang bernama
bioinformatika. Bioinformatika merupakan perpaduan harmonis antara teknologi
informasi dan bioteknologi, yang dilatarbelakangi oleh ledakan data (data
explosion) observasi biologi sebagai hasil yang dicapai dari kemajuan
bioteknologi. Contohnya adalah pertumbuhan pesat database DNA pada GenBank.
Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI
(National Center for Biotechnology Information) di AS.
Kemajuan teknik biologi
molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal 1950an)
dan asam
nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan
teknik analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai
dikembangkan pada tahun 1960an di Amerika Serikat,
sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970an di Amerika
Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European
Molecular Biology Laboratory).
Penemuan teknik sekuensing
DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan
jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an.
Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang
meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya
menyebabkan lahirnya bio informatika.
Perkembangan jaringan internet
juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang
terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil
sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi
sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui internet
memudahkan ilmuwan dalam mengakses program-program tersebut dan kemudian
memudahkan pengembangannya.
Implementasi komputasi moderndi bidang fisika ada Computational Physics yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika,Komputer Sain dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang komplek pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.
Fisika
Implementasi komputasi moderndi bidang fisika ada Computational Physics yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika,Komputer Sain dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang komplek pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.
Pemahaman fisika pada teori, experimen, dan komputasi haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan visualizasi /pemodelan yang tepat untuk memahami masalah Fisika. Untuk melakukan perkerjaan seperti evaluasi integral,penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan simultans, mem-plot suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar persamaan dan bekerja dengan bilangan komplek yang menjadi tujuan penerapan fisika komputasi.
Kimia
Implementasi
komputasi modern di bidang kimia ada Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu
komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan
super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Istilah kimia
teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia,
sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika
dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer.
Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak
muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara
tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi
kualitatif atau kuantitatif hampiran.
Molekul
terdiri atas inti dan elektron, sehingga diperlukan metode mekanika kuantum.
Kimiawan komputasi sering berusaha memecahkan persamaan Schrödinger non-relativistik,
dengan penambahan koreksi relativistik, walaupun beberapa perkembangan telah
dilakukan untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang sepenuhnya relativistik.
Pada prinsipnya persamaan Schrödinger mungkin diselesaikan, baik dalam bentuk
bergantung-waktu atau tak-bergantung-waktu, disesuaikan dengan masalah yang
dikaji, tetapi pada praktiknya tidak mungkin kecuali untuk sistem yang amat
kecil. Karena itu, sejumlah besar metode hampiran dikembangkan untuk mencapai
kompromi terbaik antara ketepatan perhitungan dan biaya komputasi.
Dalam
kimia teori, kimiawan dan fisikawan secara bersama mengembangkan algoritma dan
program komputer untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul,
dan/atau lintasan reaksi untuk reaksi kimia, serta simulasi sistem makroskopis.
Kimiawan komputasi kebanyakan “sekedar” menggunakan program komputer dan
metodologi yang ada dan menerapkannya untuk permasalahan kimia tertentu. Di
antara sebagian besar waktu yang digunakan untuk hal tersebut, kimiawan
komputasi juga dapat terlibat dalam pengembangan algoritma baru, maupun
pemilihan teori kimia yang sesuai, agar diperoleh proses komputasi yang paling
efisien dan akurat.
Sumber :
http://livemakefun.blogspot.com/2014/03/perkembangan-teori-komputasi-modern_16.html