A. Definisi Teori Komputasi
Teori komputasi adalah cabang ilmu
komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah
dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. 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 mesin Turing dapat dipecahkan
oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.
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).
B. Sejarah komputasi modern
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.
Ø 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).
Ø 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.
Ø The
Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer
elektromekanis dengan programmability terbatas.
Ø 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.
Secara historis, komputer panitera manusia
yang dihitung sesuai dengan metode yang efektif. Komputer ini manusia melakukan
berbagai perhitungan saat ini dilakukan oleh komputer elektronik, dan ribuan
dari mereka yang bekerja dalam perdagangan, pemerintahan, dan lembaga
penelitian. Istilah mesin komputasi , digunakan semakin dari tahun 1920,
mengacu pada setiap mesin yang melakukan pekerjaan komputer manusia, yaitu,
setiap mesin yang menghitung sesuai dengan metode yang efektif. Selama akhir
1940-an dan awal 1950-an, dengan munculnya mesin komputasi elektronik, mesin
‘kalimat’ komputasi secara bertahap memberi jalan hanya untuk ‘komputer’,
awalnya biasanya dengan elektronik ‘awalan’ atau ‘digital’.
C. Jenis-Jenis Komputasi Modern
Ø 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.
Ø Grid
Computing Komputasi grid memanfaatkan kekuatan pengolahan idle berbagai unit
komputer, dan menggunakan kekuatan proses untuk menghitung satu pekerjaan.
Ø 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.
D. 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:
a. Pembacaan
sidik jari / telapak tangan
b. Geometri
tangan
c. Pembacaan
retina / iris
d. Pengenalan
suara
e. Dinamika
tanda tangan.
E. Implementasi komputasi bidang
fisika dan kimia
1. Implementasi
Komputasi Modern pada Bidang Fisika
Implementasi komputasi modern di bidang
fisika ada Computational Physics yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika,
Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian
dan masalah yang kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi
juga penggunaan algoritma yang tepat. Pemahaman fisika pada teori, eksperimen,
dan komputasi haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan
visualisasi / pemodelan yang tepat untuk memahami masalah Fisika.
Untuk melakukan pekerjaan seperti
evaluasi integral, penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan
simultan, mem-plot suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri fungsi,
menemukan akar persamaan dan bekerja dengan bilangan kompleks yang menjadi
tujuan penerapan fisika komputasi. Banyak perangkat lunak ataupun bahasa yang
digunakan, baik MatLab, Visual Basic, Fortran, Open Source Physics (OSP),
Labview, Mathematica, dan lain sebagainya digunakan untuk pemahaman dan
pencarian solusi numerik dari masalah-masalah pada Fisika komputasi.
2. Implementasi
Komputasi Modern pada Bidang Kimia
Implementasi komputasi modern di bidang
kimia adalah 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.
F.
Kesimpulan
Komputasi
modern sangat membantu manusia untuk menyelesaikan masalah-masalah yang
kompleks dengan menggunakan komputer untuk memenuhi kebutuhan, tidak hanya
menghitung tapi dalam hal program dan jaringan yang dapat diselesaikan dengan
cepat dan komputasi modern juga memudahkan perkembangan teknologi modern dengan
pesat.
Konsep Komputasi Modern pertama kali digagasi oleh
John Von Neumann. Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer
modern. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika,
teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan
melalui karya-karyanya Von Neumann juga ahli dalam bidang komputasi. Von
Neumann menjadi seorang konsultan pada pengembangan komputer ENIAC, dia
merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang.
Arsitektur Von Nuemann adalah seperangkat komputer dengan program yang
tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O,
dan memori.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar