PENGANTAR KOMPUTASI MODERN (TUGAS 1)

Komputasi 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.

TEORI KOMPUTASI

Bagaimana penjelasan tentang Teori Komputasi?

Teori komputasi (theory of computation) adalah cabang ilmu komputer teoritis (theoritical computer science). Teori komputasi berkaitan dengan studi bagaimana persoalan (problem) dapat diselesaikan pada sebuah model dengan menggunakan algoritma. Model tersebut dinamakan model komputasi. Teori komputasi dibagi lagi menjadi 3 ranting :

1. Teori Otomata (automata theory)
2. Teori Komputabilitas (computability theory)
3. Teori Kompleksitas (computational complexity theory)

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). 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. Di dalam teori komputasi, model komputasi yang sering dipakai adalah Mesin Turing.

Beberapa model komputasi :

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

Dan ini adalah ilmuwan yang menjadi pionir di dalam teori komputasi : Alonzo Church, Kurt Gödel,  Alan Turing, Stephen Kleene,  John von Neumann dan Claude Shannon.

Komputasi juga sering diartikan sebagai sebuah komputer secara fisik. Sebagai contoh dari sistem fisik yaitu komputer digital, komputer quantum, komputer penganalisa DNA, dan komputer molekular. Sudut pandang ini dipelajari di cabang ilmu teori fisik yang disebut Physic of Computation. Bahkan ada sudut pandang yang lebih radikal berbasis dalil Digital Physic yang menyatakan bahwa evolusi alam semesta itu sendiri adalah sebuah proses komputasi – disebut Pancomputationalism.

Kelas Komputasi dibagi menjadi 3 kriteria : digital vs. analog, sekuensial vs. konkuren, batch vs. interaktif. Ilmu komputasi memiliki beberapa penelitian spesifik, yaitu :

• Numerical Analysis (Analisa Numerik) – Mempelajari algoritma untuk masalah continuous mathematics (berbeda dengan matematika diskrit).
• Computational Physics (Fisika) – Mempelajari implementasi algoritma numerik untuk memecahkan permasalahan teori kuantitatif fisika yang sudah ada. Sering dianggap sebagai cabang menengah diantara fisika teoritis dan fisika eksperimental.
• Computational Chemistry (Kimia) – Merupakan salah satu cabang kimia yang menggunakan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia. Hal yang dipaparkan dari dari teori kimia digabungkan dengan program komputer yang handal untuk menghitung struktur dan sifat molekul.
• Bioinformatics (Biologi) – Merupakan sebuah aplikasi dari teknologi informasi dan ilmu komputer terhadap bidang biologi molekuler.
• Computational Neuroscience (Jaringan Saraf) – Mempelajari fungsi otak dalam memproses informasi yang membentuk sistem jaringan saraf. Merupakan bidang yang berada diantara neuroscience, ilmu kognitif dan psikologi dengan teknik elektro, ilmu komputer, matematika dan fisika.
• Cognitive Science (Ilmu Kognitif) – Sebuah cabang ilmu menengah yang mempelajari bagaimana informasi dibentuk dan digambarkan oleh otak.
• Computational Sociology (Sosiologil) – Sebuah cabang ilsu sosiologi yang menggunakan metode komputasi intensif untuk menganalisa fenomena sosial.
• Computational Economics (Ekonomi) – Mempelajari titik pertemuan antara ekonomi dan komputasi. Area yang tercakup antara lain agent-based computational modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modeling of dynamic macroeconomic systems, pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi.

Implementasi komputasi di dalam kehidupan sehari-hari : Fisika, Kimia, Matematika, Ekonomi, Geologi, Geografi.

Didalam Bidang Fisika

Bagaimana komputasi digunakan pada ilmu 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. Suatu yang menjadi fokus perhatian kita disini adalah penggunaan visual basic sebagai alat bantu dalam pembelajaran dan pencarian solusi Fisika komputasi. Kini komputer bukan hanya digunakan untuk mengolah data praktikum atau membuat dokumen ilmiah, namun dapat digunakan untuk menghitung suatu perhitungan yang rumit.

Didalam Bidang Kimia 
Bagaimana komputasi digunakan pada ilmu 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.

Didalam Bidang Matematika
Bagaimana komputasi digunakan pada ilmu 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.

Didalam Bidang Ekonomi
Bagaimana komputasi digunakan pada ilmu 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.

Didalam Bidang Geografi
Bagaimana komputasi digunakan pada ilmu 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.

Sumber: https://deadydiedy.wordpress.com/2015/04/05/komputasi-teori-komputasi/

  https://dhozkiii24.wordpress.com/2015/03/31/implementasi-komputasi/