Tugas 1(Pengantar Komputasi Modern)

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:

1. Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)
2. Push Down Automata (PDA)
3. 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:

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 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.

Sumber:

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

http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/TeoriKomputasi/2014-2015/IF5110%20-%20Pengantar%20Teori%20Komputasi.pdf

https://fikrinm93.wordpress.com/2016/03/12/implementasi-komputasi-geologi/