Pengertian Komputasi
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 :
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)
John Von Newman, 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
1. Mesin Mealy
2. Mesin Moore
3. 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.
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 : teknohere