Tugas Softskill Tentang Teori Komputasi

Teori Komputasi

Teori komputasi merupakan cabang ilmu komputer dan matematika yang digunakan untuk menemukan apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi menggunakan algoritma.  Teori komputasi dibagi menjadi 3, yaitu :

1.        Teori Otomata (automata theory)  

        mengacu pada definisi dan sifat-sifat model komputasi.

2.        Teori Komputabilitas (computability theory)  

      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).

3.        Teori Kompleksitas (computational complexity theory)  

      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).

Beberapa model komputasi :

• Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)
• Push Down Automata (PDA)
• Mesin Turing (Turing Machine) atau TM

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. 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 meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

Implementasi pada Komputasi

Teori komputasi ini dapat diimplementasikan kedalam bidang-bidang tertentu. Implementasi bidang-bidang yang berkaitan dengan teori komputasi yaitu :

·       Fisika

·       Kimia

·       Matematika

·       Ekonomi

·       Geografi

·       Geologi

1.            Bidang Fisika 

Ilmu fisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang alam dalam makna yang luas, mempelajari gejala alam, atau materi lingkup ruang, waktu, dan hukum-hukum seperti hukum kekekalan energi dan lain sebagainya. Implementasi komputasi dalam dunia fisika yakni untuk membantu para fisikawan dengan mudah mampu menyelesaikan permasalahan nya dalam bidang fisika.

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.

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.

2.            Bidang Kimia

Ilmu Kimia merupakan salah satu cabang ilmu yangmempelajari mengenai hal hal yang bersangkutan dengan zat, molekul, struktur komposisi, sifat zat, hingga skala atom. Implementasi komputasi dalam bidang kimia secara garis besar dapat di katakana sebagai penerapan ilmu kimia ke dalam komputerisasi, guna mendapatkan hasil kimia yang dapat di terjemahkan kedalam komputer dengan menggunakan program program dan algortima komputer.

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.

 Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan :

1. Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
2. Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
3. Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

3.             Bidang Matematika

Matematika merupakan cabang Ilmu yang mempelajari tentang besaran, struktur, ruang dan perubahan , dan menggunakan angka angka untuk melakukan perhitungan. Implementasi komputasi dalam cabang ilmu matematika yakni keikut sertaan peran komputer dalam menyelesaikan permasalahan permasalahan komputer dalam ilmu matematika.

Mengingat pentingnya cabang ilmu matematika dalam kehidupan sehari hari kemudian komputasi memainkan peran yang semakin menguat, baik itu di ilmu pengetahuan, maupun di matematika. 

Komputasi Modern

Komputasi modern ini pertama kalinya digagaskan oleh seorang ilmuan yang bernama John Von Neumann. Dialah orang yang pertama kali menggagaskan konsep sebuah sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer modern.

John Von Neumann memberikan berbagai sumbangsihnya dengan cara meningkatkan karya-karyanya dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Selain itu, Von Neumann juga merupakan seorang ilmuan yang sangat berperan penting dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II silam. Dan berkat kepiawaian Neumann di bidang teori game inilah ia bisa melahirkan konsep automata, teknologi bom atom dan komputasi modern yang akhirnya melahirkan sebuah komputer. 

Sebenarnya kata “komputer” tersebut pertama kali dipergunakan secara umum pada tahun 1613. Arti kata komputer itu sendiri mengacu kepada perhitungan aritmatika dan kata tersebut masih dipergunakan hingga pertengahan abad ke-20. Dan seiring dengan perkembangan jaman dari akhir abad ke-19 hingga seterusnya, “computer” menjadi berubah makna jadi sebuah mesin yang melakukan komputasi.

Kemudian sekitar tahun 1920an, kata “mesin komputasi” mulai dikenal. Setiap mesin yang dapat membantu melakukan pekerjaan manusia yaitunya menghitung dengan metode yang efektif, disebut dengan mesin komputasi. Pada tahun 1940-1950 dengan munculnya mesin komputasi elektronik kata “mesin komputasi” mulai berubah menjadi “komputer” yang biasanya diawali dengan “elektronik” atau “digital”.

Sejak saat itu, 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. Konsep dasar arsitektur komputer modern sendiri ialah konsep sebuah sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory.

Manfaat Komputasi Modern

Komputasi modern ini melakukan perhitungan dengan menggunakan komputer yang canggih dimana pada komputer tersebut tersimpan sejumlah algoritma untuk menyelesaikan masalah perhitungan secara efektif dan efisien. Dari sana dapat terlihat bahwa komputasi modern dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah-masalah seperti dibawah ini :

1.        Modeling (NN & GA)

2.        Problem Volume Besar (Down Sizzing atau paralel)

3.        Akurasi (big, Floating point)

4.        Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

5.        Kecepatan (dalam satuan Hz)

Manfaat lainnya dari komputasi modern yang sering kita dengar sekarang ini adalah tentang pembacaan sidik jari dan scan retina mata. itu dinamakan dengan teknik biometric. Teknik biometric ini adalah suatu cara untuk mendeteksi seorang individu berdasarkan organ tubuh yang dimilikinya. Contoh teknik biometric adalah :

• Pembacaan sidik jari / telapak tangan
• Geometri tangan
• Pembacaan retina / iris
• Pengenalan suara
• Dinamika tanda tangan.

Macam-macam Komputasi Modern

Jenis -jenis komputasi modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud (awan). Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi modern sebagai berikut :

1.   Mobile Computing

Mobile computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.

Dan berdasarkan penjelasan tersebut, untuk kemajuan teknologi ke arah yang lebih dinamis membutuhkan perubahan dari sisi manusia maupun alat. Dan dapat dilihat contoh dari perangkat komputasi bergerak seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak seperti smart phone, laptop, tablet PC, dan lain sebagainya.

2.   Grid Computing

Grid computing adalah arsitektur yang menghasilkan sistem informasi perusahaan yang berbiaya rendah dan lebih adaptif terhadap bisnis. Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

3.   Cloud Computing

Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet. Komputasi cloud menggambarkan pelengkap baru, konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam internet, dan biasanya melibatkan ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

Perbedaan antara komputasi mobile, grid, dan cloud :

• Komputasi mobile menggunakan teknologi komputer yang bekerja seperti handphone, sedangkan komputasi grid dan cloud menggunakan komputer.
• Biaya untuk tenaga komputasi mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan cloud.
• Komputasi mobile tidak membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana-mana, sedangkan grid dan cloud membutuhkan tempat yang khusus.
• Komputasi mobile proses tergantung si pengguna, komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet sebagai penghubungnya.

Persamaan antara komputasi mobile, komputasi grid, dan komputasi cloud :

• Ketiganya merupakan metode untuk melakukan komputasi, pemecahan masalah, dan pencarian solusi.
• Ketiganya memerlukan alat proses data yang modern seperti komputer, laptop atau telepon genggam untuk menjalankannya.