PENGANTAR KOMPUTASI MODERN

PENGANTAR KOMPUTASI MODERN

A.   TEORI KOMPUTASI

Ø  PENGERTIAN TEORI KOMPUTASI

Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer teoritis, berkaitan dengan studi bagaimana persoalan(problem) dapat diselesaikan pada sebuah model dengan menggunakan algoritma. Model tersebut dinamakan model komputasi.

Ø  TEORI KOMPUTASI DIBAGI MENJADI 3

1.      Teori otomata (automata theory)

Teori Otomata adalah teori mengenai mesin-mesin abstrak, dan berkaitan erat dengan teori bahasa formal. ada beberapa hal yang berkaitan dengan Otomata, yaitu Grammar. Grammar adalah bentuk abstrak yang dapat diterima (accept) untuk membangkitkan suatu kalimat otomata berdasarkan suatu aturan tertentu.

2.      Teori komputabilitas (computability 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).

3.      Teori kompleksitas (computational complexity theory)

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 susah (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.

Ø  BEBERAPA MODEL KOMPUTASI:

1.      Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)(bentuk tunggal: automaton, plural: automata)

Finite State Machine dapat berupa suatu mesin yang tidak memiliki output. Finite State Machine yang tidak mengeluarkan output ini dikenal sebagai Finite State Automata (FSA).

Secara formal FSA dapat didefinisikan sebagai TUPLE-5 : (K, VT, M, S, Z)

Dimana :

K         : himpunan hingga stata,

VT       : himpunan hingga simbol input (alfabet)

M         : fungsi transisi, menggambarkan transisi stata AH akibat pembacaan symbol input. (Fungsi transisi ini biasanya diberikan dalam bentuk tabel.)

S          : stata awal

Z          : himpunan stata penerima

Ada dua jenis Finite State Automata :

• Deterministic Finite Automata : transisi stata AH akibat pembacaan sebuah simbol

bersifat tertentu. “Jika pada setiap state dari FSA tersebut apabila menerima input

sebuah simbol maka HANYA ada SATU NEXT STATE yang mungkin dituju.”

M(DFA) : K x VT x K

• Non Deterministik Finite Automata : transisi stata AH akibat pembacaan sebuah simbol

bersifat tak tentu. “Jika FSA tersebut menerima input simbol maka minimal ada satu

state yang akan berpindah ke LEBIH DARI SATU NEXT STATE yang mungkin dituju.”

M(AHN) : K x VT x 2K

2.      Push Down Automata (PDA)

PDA adalah mesin otomata yang memiliki kendali masukan menggunakan teknik LIFO (Last In First Out), untuk menentukan apakah suatu output diterima atau tidak oleh mesin tsb. Dalam melakukan proses peneerimaan input, PDA menggunakan memory stack.

Mekanisme kerja memory stack adalah menyimpan input pertama pada alamat paling bawah, input berikutnya di simpan pada alamat di atasnya, dan input terakhir di simpan pada alamat paling atas. Perintah operasi yang digunakan untuk menyimpan input pada stack adalah “push”. Sedangkan perintah operasi untuk mengeluarkan input yang telah tersimpan adalah “pop”.

Sebuah PDA dinyatakan dengan 7 Tupel:

Q = himpunan state

Σ = himpunan simbol input

T = simbol stack

Δ = fungsi transisi

S = state awal

F = state akhir

Z = top of stack

3.      Mesin Turing(Turing Machine atau TM)

Mesin Turing adalah model komputasi teoretis yang ditemukan oleh Alan Turing, berfungsi sebagai model ideal untuk melakukan perhitungan matematis. Walaupun model ideal ini diperkenalkan sebelum komputer nyata dibangun, model ini tetap diterima kalangan ilmu komputer sebagai model komputer yang sesuai untuk menentukan apakah suatu fungsi dapat selesaikan oleh komputer atau tidak (menentukan computable function). Mesin Turing terkenal dengan ungkapan " Apapun yang bisa dilakukan oleh Mesin Turing pasti bisa dilakukan oleh komputer."

CONTOH

Ø  BIDANG - BIDANG COMPUTING

•ACM Computing Curricula 2005, membagi bidang computing menjadi 5 domain:

1. Computer Science(CS)

2. Software Engineering(SE)

3. Information System(IS)

4. Computer Engineering(CE)

5. Information Technology(TI)

·         Computer science fokus pada kajian aspek teoritis dan algoritmis bidang computing hinggaaplikasinya. aplikasinya.

·         Software engineering fokus pada Pengembangan (analisis, desain,implementasi, testing), pengoperasian, dan pemeliharan perangkat lunaksecara sistematis dan terukur.

·         Information systems fokus pada pengintegrasian solusi teknologi informasi dan proses bisnis untuk mempertemukan kebutuhan informasi bisnis suatu enterprise.

·         Computer engineering fokus pada desain konstruksi komputer atau sistem berbasis computer.

·         Information technology fokus pada penggunaan teknologi komputer untuk mempertemukan teknologi computer untuk kebutuhan bisnis, pemerintahan, pendidikan, kesehatan, dan organisasi lain.

B.   IMPLEMENTASI KOMPUTASI

Ø  Implementasi adalah kegiatan yang dilakukan untuk menguji data dan menerapkan sistem yang diperoleh dari kegiatan seleksi. Implementasi merupakan salah satu pertahanan dari keseluruhan pembangunan sistem komputerisasi dan unsur yang harus dipertimbangkan dalam pembangunan sistem komputerisasi yaitu masalah perangkat lunak, karena perangkat lunak yang digunakan haruslah sesuai dengan masalah yang akan diselesaikan disamping masalah perangkat keras. Contoh aplikasi berbasis cloud computing adalah salesforce.com, Google Docs. salesforce.com adalah aplikasi Customer Relationship Management (CRM) berbasis software as services, dimana kita bisa mengakses aplikasi bisnis: kontak, produk, sales tracking, dashboard, dll. Google Docs adalah aplikasi word processor, spreadsheet, presentasi semacam Microsoft Office, yang berbasis di server. Terintegrasi dengan Google Mail, file tersimpan dan dapat di proses dari internet.

Di zaman/masa modern saat ini perkembangan teknologi yang begitu cepat, Implementasi Komputasi banyak digunakan untuk berbagai bidang. Seperti : Bidang Fisika, Kimia, Matematika, Ekonomi, Geografi dan Geologi.

1.      Bidang Fisika

Implementasi komputasi modern di bidang Fisika adalah 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 atau 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, seperti : 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.

2.      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.

3.      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.

4.      Bidang Ekonomi

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.

5.      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 Geografi 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.

6.      Bidang Geologi

Geologi merupakan cabang Ilmu sains yang mempelajari tentang Bumi. Yakni komposisi, struktur, sifat-sifat, sejarah dan proses, komputasi Geologi umumnya digunakan dibidang pertambangan sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat didalam tanah. Implementasi pada bidang ini untuk memetakan letak sumber daya dan kontur dari permukaan bumi yang terdapat hasil tambang.