Teori Komputasi dan Implementasinya

Sejarah

Pertama kali komputasi modern ditemukan oleh John Von Neumann. Beliau 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

Untuk memahami perkembangan terori komputasi perhatikan gambar berikut ini :

Alat

Alat komputasi paling kuno adalah kertas, potlot dan karet penghapus. Alat komputasi yang lebih maju adalah kertas, potlot, karet penghapus dan mistar hitung, Selanjutnya mistar hitung diganti dengan kalkulator (elektronis), yang dapat dibawa di dalam saku. Alat komputasi yang modern adalah komputer, yang biasanya merupakan peralatan elektronis dengan berbagai kemampuan tertentu: (1) dapat melakukan operasi penyimpanan, karena dalam komputer ada memori; (2) dapat melakukan operasi-operasi tertentu atas yang disimpan dalam memori; (3) dapat menyajikan kembali isi memori itu dalam media penampil menurut format yang dikehendaki oleh pemakai.

Metode

Metode harus didukung oleh teori dan harus dapat diimplementasikan pada peralatan yang digunakan. Pastilah bahwa ada metode yang baik, ada metode yang buruk, dan barangkali ada juga metode yang sangat buruk. Metode disebut baik jika dapat diimplementasikan tanpa kesulitan serta memberikan hasil yang diinginkan dengan cepat dan tepat. Disebut cepat jika operasi komputasi pendek, antara lain karena tidak melibatkan jenis-jenis operasi yang “mahal” dari segi penggunaan sumberdaya komputer. Disebut tepat jika hasil komputasi tidak jauh berbeda dari hasil yang sebenarnya diinginkan.

Dalam pada itu harus dicatat bahwa ada soal yang mudah, ada soal yang sukar, dan ada soal yang sangat sukar untuk dipecahkan. Soal disebut mudah jika semua metode memberi hasil yang praktis sama cepat dan praktis sama tepat. Soal yang mudah tidak mampu memisahkan metode yang baik dari metode yang buruk. Soal disebut sukar jika memerlukan metode yang baik dan jitu untuk memecahkannya dengan kecepatan dan ketepatan yang diinginkan. Soal yang sukar biasanya memisahkan metode yang baik dari metode yang buruk, sama seperti sebuah tantangan yang muncul dalam kehidupan seseorang memisahkan yang “penakut” dari “pemberani”, “anak kecil” dari “orang dewasa”.

Lalu apa itu komputasi ?  

Komputasi dapat diartikan sebagai proses perhitungan atau pemecahan masalah menggunakan algoritma komputer. Asal muasal lahirnya proses komputasi berasal dari kegiatan hitung menghitung yang dilakukan manusia sejak berabad-abad silam. Manusia mulai mengenal angka dan cara menghitung, misalnya menghitung barang hasil barter, sistem kalender dan rasi bintang. Alat-alat yang digunakan pada masa itu juga masih sangat sederhana seperti pena, kertas dan batu.

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.

Saat ini penggunaan komputer untuk menyelesaikan masalah sudah merasuk ke segala bidang. Hal ini karena komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Seiring dengan hal tersebut, semakin dituntut proses komputasi yang semakin cepat. Untuk meningkatkan kecepatan proses komputasi, dapat ditempuh dua cara : peningkatan kecepatan perangkat keras dan peningkatan kecepatan perangkat lunak.

Teori Komputasi

Teori komputasi adalah merupakan cabang ilmu Komputer yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan Algoritma untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). pada perkembangannya sekarang initeori komputasi juga digunakan untuk menemukan prinsip - prinsip baru dalam berbagai bidang.
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 sains.

Ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. 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.

Komputasi Modern

Komputasi modern 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). Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1. Akurasi (big, Floating point)
2. Kecepatan (dalam satuan Hz)
3. Problem Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)
4. Modeling (NN & GA)

5. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

Jenis-jenis Komputasi Modern

Komputasi modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud (awan).

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. Contoh dari perangkat komputasi bergerak seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak seperti smart phone, dan lain sebagainya.

2. Grid Komputing

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.

Implementasi Komputasi

Komputasi banyak digunakan pada semua bidang salah satunya adalah komputasi sains. Komputasi sains merupakan salah satu cabang ilmu komputasi. Secara umum komputasi sains mengkaji aspek-aspek komputasi untuk aplikasi / memecahkan masalah di bidang sains lain, seperti fisika, kimia, biologi, dll.

Implementasi Teori Komputasi di 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.

Implementasi Teori Komputasi di 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.

Implementasi Teori Komputasi di Bidang Matematika

Menyelesaikan sebuah masalah yang berkaitan dengan perhitungan matematis, namun dalam pengertian yang akan dibahas dalam pembahasan komputasi modern ini merupakan sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna untuk menyelesaikan masalah manusia. Terdapat numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah – masalah matematika.Contohnya, penerapan teknik-teknik komputasi matematika meliputi metode numerik, scientific computing, metode elemen hingga, metode beda hingga, scientific data mining, scientific process control dan metode terkait lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah real yang berskala besar.

Implementasi Teori Komputasi di Bidang Ekonomi

Implementasi pada ilmu pengetahuan ekonomi adalah mempelajari 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.Karena dibidang ekonomi pasti memiliki permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma contohnya adalah memecahkan teori statistika untuk memecahkan permasalahan keuangan.


Salah satu contoh komputasi di bidang ekonomi adalah komputasi statistik. Komputasi statistik  adalah jurusan yang mempelajari teknik pengolahan data, membuat program, dan analisis data serta teknik penyusunan sistem informasi statistik seperti penyusunan basis data, komunikasi data, sistem jaringan, dan diseminasi data statistik. Komputasi dapat digunakan untuk memecahkan masalah ekonomi contohnya seperti Data Mining, dengan data mining, sebuah perusahaan dapat memecahkan masalah dengan cara yang seefektif mungkin.

Implementasi Teori Komputasi di Bidang Geologi

Cabang ilmu geologi merupakan ilmu yang mempelajari bumi secara menyeluruh. Komputasi pada ilmu ini adalah menganalisa dan mengukur struktur bumi pada waktu yang ditentukan. Pada bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan, sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah. Contohnya, Pertambangan dan digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah.

Implementasi Teori Komputasi di Bidang Geografi

Geografi adalah ilmu yang mempelajari tentang lokasi serta persamaan, dan perbedaan (variasi) keruangan atas fenomena fisik, dan manusia di atas permukaan bumi. Komputasi dalam bidang geologi biasanya di gunakan untuk peramalan cuaca, di Indonesia khususnya ada salah satu instansi Negara dengan nama BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika) yakni instansi negara yang meneliti mengamati tentang metereologi klimatologi kualitas udara dan geofisika supaya tetap sesuai dengan perundang undangan yang berlaku di Indonesia.

Sumber

• https://faris6593.blogspot.co.id/2015/04/softskill-pengertian-komputasi-modern-dan-jenisnya.html
• http://istanateknologi.blogspot.co.id/2015/04/pengertian-komputasi-dan-teori-komputasi.html
• https://surahma.wordpress.com/2014/03/18/perkembangan-teori-komputasi-dan-penerapannya/
• https://hafidhadinegoro.wordpress.com/2016/03/24/teori-komputasi-implementasi/