1. Teori Komputasi
Apa pengertian dari Teori Komputasi?
Teori Komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika
yang berkaitan dengan studi bagaimana persoalan (problem) dapat diselesaikan
pada sebuah model dengan menggunakan algoritma. Model tersebut disebut dengan
model komputasi. Teori Komputasi itu sendiri dibagi menjadi tiga
ranting,terdiri dari:
Teori Otomata (automata theory)
Teori Komputabilitas (computability theory)
Teori Kompleksitas (computational complexity theory)
Ketiga Teori diatas dikaitkan dengan pertanyaan “Apa yang
dapat dilakukan oleh komputer dan apa
keterbatasannya?”
Studi teori komputasi difokuskan untuk menjawab dua
pertanyaan di atas:
1. Apa yang dapat dikomputasi?
2. Berapa banyak sumberdaya (waktu/time dan ruang/space
memori) yang dibutuhkan untuk melakukan komputasi tersebut?
1.Untuk menjawab pertanyaan pertama dan kedua, teori
komputabilitas dan teori kompleksitas sangat berhubungan erat.
• Teori
komputabilitas bertujuan untuk memeriksa apakah persoalan komputasi dapat
dipecahkan pada suatu model komputasi teoritis, dengan kata lain teori
komputabilitas mengklasifikasikan persoalan sebagai dapat dipecahkan (solvable)
atau persoalan yang tidak dapat dipecahkan (unsolvable).
2.Teori kompleksitas bertujuan untuk mengkaji kebutuhan
waktu dan ruang untuk memecahkan persoalan yang diselesaikan dengan pendekatan
yang berbeda-beda.
• Dengan kata
lain, teori kompleksitas mengklasifikasikan persoalan sebagai persoalan mudah
(easy) atau persoalan sukar (hard).
•Teori
komputabilitas memperkenalkan beberapa konsep yang digunakan di dalam teori
kompleksitas.
• Teori
otomata mengacu pada definisi dan sifat-sifat model komputasi.
Model Komputasi dibagi menjadi 3,yaitu:
Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)
Push Down Automata (PDA)
Mesin Turing (Turing Machine) atau TM
Didalam teori komputasi itu sendiri, model komputasi yang
sering digunakan adalah Mesin Turing.
Teori Komputasi sendiri tidak terlepas dari ilmuwan-ilmuwan
hebat, berikut adalah Ilmuwan yang menjadi Pelopor didalam Teori Komputasi:
Komputasi Modern
Komputasi Modern merupakan konsep sistem dimana sistem
tersebut dapat menerima instruksi-instruksi yang disimpan pada sebuah memori,
bisa berupa memori komputer. Pada jaman sekarang kita menggunakan komputer
untuk melakukan komputasi maka dapat didefinsikan sebagai komputasi modern.
Konsep dari komputasi modern sendiri
pertama kali dipelopori oleh seorang ilmuwan yang bernama John von Neumann pada
tahun 1903-1957. Komputasi modern bekerja untuk menghitung dan mencari solusi
dari masalah yang ada, perhitungan yang dilakukan meliputi:
Akurasi
Kecepatan
Problem Volume Besar
Modelling
Kompleksitas
Komputasi Modern dibagi menjadi 3,yaitu:
1.Mobile Computing merupakan teknologi komputer yang dapat
berkomunikasi tanpa jaringan kabel(nirkabel) dan mudah dibawa
kemana-mana(portable). Contohnya adalah Handphone, GPS, Laptop.
2.Grid Computing merupakan kumpulan sumber daya komputer
yang terpisah oleh geografis,didistribusikan dan terhubungan dengan jaringan
untuk menyelesaikan suatu masalah komputasi dengan skala besar. Contoh: Big
Science, Computer-Aided Drug Discovery (CADD),Scientific Simulation.
3.Cloud Computing merupakan gabungan pemanfaatan teknologi
komputer (komputasi) dalam suatu jaringan dengan pengembangan berbasis internet
yang mempunyai fungsi untuk menjalankan program atau aplikasi melalui komputer
– komputer yang terkoneksi pada waktu yang sama, tetapi tak semua yang
terkonekasi melalui internet menggunakan cloud computing.
2. Implementasi Komputasi
Berikut Implementasi Komputasi dalam kehidupan sehari-hari:
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang fisika?
1. Bidang Fisika
Fisika komputasi adalah studi implementasi numerik algoritma
untuk memecahkan masalah di bidang fisika di mana teori kuantitatif yang sudah
ada. Dalam fisika, berbagai teori yang berdasarkan permodelan matematika
menyediakan prediksi yang akurat mengenai bagaimana sebuah sistem bergerak.
Namun seringkali penggunaan permodelam matematika untuk sebuah sistem khusus
yang bertujuan untuk menghasilkan prediksi yang bermanfaat tidak bisa dilakukan
ketika itu. Hal ini terjadi karena solusi permasalahan tidak memiliki ekspresi
bentuk tertutup (closed-form expression) atau terlalu rumit. Dalam banyak
kasus, perkiraan numerik dibutuhkan.
Fisika komputasi adalah subjek yang berhubungan dengan
berbagai perkiraan numerik; perkiraan solusi yang ditulis sebagai sejumlah
besar bilangan terbatas (finite) dari operasi matematika sederhana (algoritma),
dan komputer digunakan untuk melakukan operasi tersebut dan menghitung solusi
dan errornya. 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.
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang kimia?
2. Bidang Kimia
Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil
kimia 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.
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.
Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan:
Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal
untuk sintesis dalam laboratorium.
Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme
reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan
perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan
hukum-hukum interaksi yang ada dalam system.
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang matematika?
3. Bidang Matematika
Implementasi komputasi di bidang matematika adalah numerical
analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah – masalah
matematika. Bidang analisis numerik sudah sudah dikembangkan berabad-abad
sebelum penemuan komputer modern. Interpolasi linear sudah digunakan lebih dari
2000 tahun yang lalu. Banyak matematikawan besar dari masa lalu disibukkan oleh
analisis numerik, seperti yang terlihat jelas dari nama algoritma penting
seperti metode Newton,interpolasi polinomial Lagrange, eliminasi Gauss, atau
metode Euler.
Buku-buku besar berisi rumus dan tabel data seperti interpolasi
titik dan koefisien fungsi diciptakan untuk memudahkan perhitungan tangan.
Dengan menggunakan tabel ini (seringkali menampilkan perhitungan sampai 16
angka desimal atau lebih untuk beberapa fungsi), kita bisa melihat nilai-nilai
untuk diisikan ke dalam rumus yang diberikan dan mencapai perkiraan numeris
sangat baik untuk beberapa fungsi. Karya utama dalam bidang ini adalah
penerbitan NIST yang disunting oleh Abramovich dan Stegun, sebuah buku setebal
1000 halaman lebih. Buku ini berisi banyak sekali rumus yang umum digunakan dan
fungsi dan nilai-nilainya di banyak titik. Nilai f-nilai fungsi tersebut tidak
lagi terlalu berguna ketika komputer tersedia, namun senarai rumus masih
mungkin sangat berguna.
Kalkulator mekanik juga dikembangkan sebagai alat untuk
perhitungan tangan. Kalkulator ini berevolusi menjadi komputer elektronik pada
tahun 1940. Kemudian ditemukan bahwa komputer juga berguna untuk tujuan
administratif. Tetapi penemuan komputer juga mempengaruhi bidang analisis
numerik, karena memungkinkan dilakukannya perhitungan yang lebih panjang dan
rumit.
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang ekonomi?
4. Bidang Ekonomi
Implementasi pada ilmu pengetahuan ekonomi adalah
mempelajari agent-based computational modeling, computational econometrics dan
statistika, komputasi keuangan, computational modeling of dynamic macroeconomic
system, pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan
pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi. Karena dibidang
ekonomi pasti memiliki permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma
contohnya adalah memecahkan teori statistika untuk memecahkan permasalahan
keuangan.
Contoh yang akan saya ambil dari komputasi ekonomi adalah
komputasi statistik. Komputasi statistic adalah jurusan yang mempelajari teknik
pengolahan data, membuat program dan analisis data serta teknik penyusunan
sistem informasi statistic seperti : penyusunan basis data, komunikasi data,
sistem jaringan dan diseminasi data statistic.
Komputasi dapat digunakan untuk memecahkan masalah ekonomi,
contohnya seperti : Data Mining, dengan data mining sebuah perusahaan dapat
memecahkan maslah dengan cara yang seefektif mungkin.
Manfaat yang terjadi dengan adanya komputasi ini yaitu,
perhitungan – perhitungan kompleks yang bisa mencapai ribuan data dapat dengan
mudah dikerjakan manusia dengan bantuan komputer. Hal ini tentunya dapat
mengurangi waktu, biaya dan lain sebagainya.
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang geografi?
5. Bidang Geografi
Implementasi komputasi geografi adalah mengimplementasi atau
mempraktekkan suatu model komputasi di dalam faktor geografi, baik secara real
maupun virtual. Geografi itu sendiri tidak selalu membahas tentang geografi
Bumi dan cuacanya. Geografi yang dimaksud bisa saja berhubungan dengan dunia
komputerisasi. Sebagai contoh dari implementasi komputasi geografi adalah cloud
computing, atau berarti komputasi awan dalam bahasa Indonesia. Cloud Computing
didefinisikan sebagai sebuah model komputasi yang memungkinkan kita untuk
memperoleh kenyamanan, akses on-demand terhadap kumpulan sumber daya komputasi
(contohnya jaringan, server, media penyimpanan, aplikasi, dan layanan
komputasi) yang konfigurasinya dapat dilakukan dengan cepat, dan disertai
sedikit usaha untuk mengelola dan berhubungan dengan penyedia layanannya.
Bagaimana Implementasi Komputasi pada bidang geologi?
6. Bidang Geologi
Implementasi komputasi geologi adalah cabang ilmu komputer
yang mempelajari tentang pemetaan bumi. Pemetaan di sini adalah pemetaaan yang
ada dalam bumi. Pemetaan untuk memisahkan dan mengklasifikasikan kandungan yang
ada dalam bumi. Pada bidang geologi, teori komputasi biasanya digunakan untuk
pertambangan, jadi sebuah sistem komputer dibuat untuk membantu manusia menganalisa
dan mencari bahan-bahan mineral dan tambang yang terkandung di dalam tanah.
Jadi intinya cabang ilmu ini memetakan kandungan tambang dan mineral dalam
tanah, dan mengklasifikasikan tempat mana saja yang kandungannya baik.
