Pengertian Bioinformatika

Bioinformatika adalah salah satu cabang baru ilmu biologi yang merupakan perpaduan antara biologi dan teknologi informasi. Menurut Durso (1997) bioinformatika adalah manajemen dan analisis informasi biologis yang disimpan dalam database.

Ilmu ini mengajarkan aplikasi, analisis, dan mengorganisir miliaran bit informasi genetik dalam sel mahluk hidup. Studi bioinformatika terutama didukung uleh studi genomik, biologi komputasi, dan teknologi komputer. Menurut Roderick (lihat Hieter & Boguski, 1997), genomik adalah studi yang berhubungan dengan pemetaan, sekuen, dan analisis genom. Walaupun belum jelas, secara umum Genomik bisa diartikan sebagai penggunaan informasi genom secara sistematis, dengan data eksperimental baru untuk menjawab permasalahan biologis, medis, maupun industri (Jordan, 1999).

Bioinformatika sendiri mencakup kajian yang lebih mendalam dari genomik. Dalam studi bioinformatika digunakan komputer yang mampu menyimpan data dalam jumlah yang sangat banyak dan didukung berbagai macam software untuk menganalisis jutaan data yang berasal dari mahluk hidup.

Perkembangan Bioinformatika

Studi Bioinformatika mulai tumbuh sebagai akibat dari perkembangan berbagai metode sekuens baru yang menghasilka data yang sangat banyak. Hal tersebut, secara kebetulan, didukung pula oleh teknologi penyimpanan, manajemen, dan pertukaran data melalui komputer. Inovasi dalam pemetaan dan sekuensing memiliki peran penting dalam proses pengambilan data biologis. Penggunaan Yeast Artificial Chromosome (YAC), sangat membantu dalam konstruksi peta fisik genom kompleks secara lengkap (Touchmann & Green, 1998). Untuk mengklon fragmen-fragmen DNA besar (sekitar 150.000 pasangan basa) digunakan bacterial Artificial Chromosome (BAC).

Kemungkinan, teknologi yang paling banyak kontribusinya adalah teknologi PCR. Walaupun tergolong tua (PCR ditemukan tahun 1985), meode ini sangat efektif, dan telah mengalami penyempurnaan selama bertahun-tahun.

Perkembangan teknologi sekuensing dimulai dan semi-automatic sequencer yang pertama pada tahun 1987, dilanjutkan dengan Taq Cycle sequencing pada tahun 1990. Pelabelan Flourescen fragmen DNA dengan Sanger dideoxy Chain Termination Method, merupakan dasar bagi proyek sekuensing skala besar (Venter et. al., 199).

Seluruh perkembangan tersebut sia-sia saja tanpa obyek yang diteliti, yang memiliki nilai komersil tinggi dan data yang berlimpah. Gampang ditebak, pasti Manusia melalui Human Genome Project.

Selain perkembangan dalam bidang Genomik, Bioinformatika sangat dipengaruhi oleh perkembangan di bidang teknologi informasi dan komputer. Pada fase awal (sekitar tahun 80-an) perkembangan yang paling signifikan adalah kapasitas penyimpanan data. Dari hanya baeberapa puluh byte (1980), hingga mencapai Terabyte (1 terabyte=1 trilyun byte),

Setelah pembuatan database, selanjutnya dimulai perkembangan pemuatan perangkat lunak untuk mengolah data. Awalnya, metode yang digunakan hanya pencariaan kata kunci, dan kalimat pendek. perkembangan selanjutnya berupa perangkat lunak dengan algoritma yang lebih kompleks, seperti penyandian nukleotida, menjadi asam-asam amino, kemudian membuat struktur proteinnya. Saat ini, perangkat lunak yang tersedia meliputi pembacaan sekuens nukleotida dari gel elektroforesis, prediksi kode protein, identifikasi primer, perbandingan sekuens, analisis kekerabatan, pengenalan pola dan prediksi struktur. Dengan perkembangan seperti diatas, ternyata masih belum cukup. Kurangnya pemahaman terhadap sistem biologis dan organisasi molekular membua analisis sekuens masih mengalami kesulitan. Perbandingan sekuens antar spesies masih sulit akibat variabilitas DNA.

Usaha yang dilakukan saat ini, baru mencoba mempelajari eori-teori tersebut melalui proses inferensi, penyesuaian model, dan belajar dari contoh yang tersedia (Baldi & Brunac, 1998). Perkembangan perangkat keras komputer juga berperan sangat penting. Kecepatan prosesor, kapasitas RAM, dan kartu grafik merupakan salah satu pendorong majunya bioinformatika. Terakhir perkembangan bioinformatika sangat dipengaruhi oleh pertumbuhan jaringan Internet. Mulai dari e-mail, FTP, Telnet (1980-an), Gopher, WAIS, hingga ditemukannya World Wide Web oleh Tim Berners-Lee pada tahun 1990, mendukung kemudahan transfer data yang cepat dan mudah. Saat ini, telah tersedia sekitar 400 database biologis yang dapat diakses melalui internet.

Potensi dan Aplikasi Bioinformatika

Potensi komersial dari aplikasi bioinformatika sangat menggiurkan. Pada tahun 1998 saja, pangsa pasarnya mencapai sekitar $290 juta, dan diperkirakan akan mencapai $2 milyar pada tahun 2005.

Selama bulan Maret tahun 2000 investasi pada bidang ini sedikitberkurang. Hal tersebut disebabkan oleh pernyataan Presiden AS Bill Clinton dan PM Inggris Tony Blair, yang membebaskan akses terhadap informasi genom manusia sehingga dianggap menghalangi paten terhadap genom manusia. Tapi, pada akhir bulan, investasi mulai kembali normal karena bioinformatika masih dianggap cukup prospektif di masa depan.Menurut laporan Ventureone di Amerika Serikat pada tahun 2001 dana-dana ventura telah mencapai $700 juta digunakan untuk pengembangan bioinformatika.Sementara itu, kepala Divisi Teknologi Khusus untuk Bioinformatika yang pertama di Microsoft menganggap, ini adalah peluang yang amat besar. Penjualan komputer untuk ilmuwan-ilmuwan akan mencapai $43 juta.

Beberapa aplikasi bioinformatika

1.Transformasi sekuen menjadi informasi genetik.

Intinya adalah menjual data, dalam bentuk gen komplit, atau fragmen, yang dapat digunakan oleh pihak lain untuk mencari potensi terhadap gen tersebut.

2.Pasien sebagai komoditas

Pasien dengan kecenderungan terhadap penyakit tertentu dapat diketahui, sehingga mudah sekali bagi perusahaan oba untuk menawarkan produknya.

3.Mencari potensi gen

Potensi dari sebuah gen sangat beragam, bergantung pada ekspresi gen tersebut. Aplikasi lebih lanjut dapat berupa transgenik, terapi genetik, atau berbagai rekayasa dan pemanfaatan geneik lainnya. Permasalahan dan tantangan yang dihadapi

Perkembangan yang sedemikian pesat menghasilkan berbagai teknik dan perangkat baru dalam melakukan manajemen dan analisis data. Karena beragamnya teknik dan perangkat tersebut, terjadi kesulitan dalam perbandingan, penyimpanan, dan analisis data dari berbagai platform (Ladd, 2000). Usaha standarisasi sedang dilakukan belakangan ini. Salah satu usaha standarisasi yang paling terkenal adalah BioStandard Project yang dilakukan oleh European Bioinformatics Institute (Cambridge, UK). Proyek ini didanai oleh European Bioinformatics Institute, The European Commission, dan beberapa perusahaan farmasi. Dalam proyek tersebut, dilakukan pengembangan perangkat lunak pengolah data yang sesuai dengan standar saat ini maupun masa depan (Murray-Rust, 1994)

Selain standarisasi, bioinformatika juga memiliki masalah lain, yaitu pengolahan data. Saat ini, data yang berhasil dikumpulkan saat ini, sehingga membutuhkan waktu yang sangat lama untuk dianalisis. Data dasar yang diperoleh dari data genomik hanya berupa sekumpulan simbol A, G, T, dan C yang jumlahnya mencapai milyaran bahkan trilyunan. Kesulitannya adalah bagaimana merubah simbol tersebut menjadi -misalnya- gen penyakit asma. Proses menganalisis data genomik menjadi informasi yang dapat dimengerti biasa disebut Data Mining. Dalam proses Data Mining digunakan teknologi pengenalan pola (Pattern Recognition Technology) dan analisis statistika untuk mengolah data dalam jumlah banyak (Wedin, 1999). Tujuan dari Data mining adalah untuk mencari korelasi baru, pola, dan trend. Permasalahan lain pun muncul menghadang. Sebagai disiplin ilmu yang baru terbentuk, bioinformatika kekurangan SDM yang kompeten. Hal tersebut dijelaskan oleh Craig Benham, seorang Profesor pada sekolah kedokteran Mount Sinai di New York. Ia mengajar bioinformatika aplikasi teknologi informasi. Seperti dijelaskan Benham, ia pada tahun 2000-2001 tidak memiliki murid di program pasca sarjananya. Padahal, diprediksikan bidang ini membutuhkan sekitar 20.000 tenaga kerja terlatih yang kompeten dalam bidang biologi sekaligus ilmu komputer.

Bagaimana dengan Indonesia? Saat ini, jarang sekali (adakah???) orang yang kompeten dalam bidang biologi sekaligus dalam bidang ilmu komputer. Walaupun ada, karena terbatasnya sarana, mungkin akan sulit bagi orang tersebut untuk mengekspresikan kemampuannya. Padahal sebagai negara Mega Diversity Indonesia menjadi sasaran bagi para peneliti asing. Saat ini, sedang berlangsung perlombaan untuk mendapatkan paten terhadap data keanekaragaman gen untuk kepentingan komersial.

Sumber : (http://himbioui1.tripod.com/bioinformatika.html)

Iklan

Read More [...]

Kinerja Komputasi Dengan Parallel Processing

Komputasi itu bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma yang berhubungan dengan sub-bidang ilmu computer dan matematika. Hal ini juga disebut dengan teori komputasi. Secara umum iIlmu komputasi ini merupakan bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains).

Seperti yang sudah diberi tahu sebelumnya, komputasi berasal dari bahasa inggris computing dan computation. COMPUTING artinya suatu aktifitas yang menggunakan atau memperbaiki hardware dan software, sedangkan COMPUTATION artinya suatu cara untuk menemukan pemecahan permasalahan dari data input dengan suatu algoritma. Jadi kesimulannya KOMPUTASI adalah suatu aktifitas untuk menemukan pemecahan permasalahan dengan suatu algoritma dengan menggunakan hardware dan software yang ada. Dan sekarang sudah tidak mungkin dipungkiri lagi, komputasi sudah dilakukan dengan menggunakan bantuan computer.

Jadi jika kita berbicara tentang kinerja komputasi, berarti kita bebrbicara tentang kekuatan/kualitas sikomputasi tadi dalam menemuan suatu pemecahan masalah dengan suatu algoritma menggunakan hardware dan software yang telah ada.

Sekarang saatnya kita untuk tau “Apa sih Parallel Prcessing itu????”.

Parallel Processing atau lebih dikenal dengan bahasa Indonesia Pemrosesan Parallel adalah penggunaan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Jadi dapat dibayangkan bagaimana hasil kerjaan kita jika menggunaan pemrosessan parallel. Sudah pasti kerjaan tersebut cepat terselesaikan karena CPU yang bekerjapun banyak. Berarti parallel processing ini membuat program berjalan lebih cepat karena CPU yang digunakan semakin banyak. Tetapi kenyataannya, pada saat dilakukan pemrosesan parallel, program sering kali sulit dibagi sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbeda-beda tanpa adanya saling keterkaitan antara satu dan yang lainnya.

Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya komputasi parallel ini diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini maka diperlukanlah infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman parallel untuk merealisasikan komputasi.

Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan (komputasi parallel) baik dalam komputer dengan satu processor (prosesor tunggal) ataupun banyak processor (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam suatu jaringan komuter, maka hal ini lebih sering disebut dengan istilah Sistem Terdistribusi (distributed computing).

Rata-rata computer yang ada sekarang ini hanya mempunyai satu CPU saja, walaupun ada juga beberapa computer yang memiliki lebih dari satu CPU. Bisa dua, tiga, empat dan bahkan ribuan CPU. Nah, yang jadi permasalahannya sekarang ini adalah, bagaimana caranya computer yang mempunyai satu CPU saja bisa melakukan parallel processing?? Kan parallel processing tersebut mengunakan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah rogram secara bersama-sama. Dan perlu diingat ya, kalau “parallel processing” ini berbeda dengan “multitasking”. Kalau Multitasking itu artinya memproses beberapa program sekali gus dalam satu CPU. Nah sudah jelas beda kan antara PARALLEL PROCESSING dengan MULTITASKING.

Sekarang kita balik lagi kepembahasan bagaimana caranya computer yang mempunyai satu CPU saja bisa melakukan parallel processing?? Jawabannya gampang saja kok. Komputer dengan satu CPU tersebut tinggal dihubungkan saja ke komputer lainnya dengan menggunakan jaringan sehingga parallel processing pun bisa dilakukan. Namun perlu diketahui bahwa parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut dengan distributed processing software.

Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Dimana semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), maka semakin banyak pula pekerjaan yang bisa diselesaikan.

Dan sekarang kesimpulannya bahwa Paralel prosessing komputasi adalah proses atau pekerjaan komputasi di komputer dengan memakai suatu bahasa pemrograman yang dijalankan secara paralel pada saat bersamaan. Secara umum komputasi paralel ini diperlukan untuk meningkatkan kecepatan komputasi bila dibandingkan dengan pemakaian komputasi pada komputer tunggal. Penggunaan komputasi parallel prosessing pun merupakan pilihan yang cukup bagus pada saat ini untuk menangani pengolahan data yang besar dan banyak.

Selanjutnya perbedaan antara komputasi tunggal dan komputasi parallel dapat dilihat ada gambar berikut ini:

Komputasi tunggal

Komputasi parallela

Jadi dari sekian panjang pembahasan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa:

1.      Pengolahan Parallel adalah pengolahan informasi yang menekankan pada manipulasi data-data elemen secara simultan.

2.      Pengolahan Parallel dimaksudkan untuk mempercepat komputasi dari sistem komputer dan menambah jumlah keluaran yang dapat dihasilkan dalam jangka waktu tertentu.

3.      Pengolahan Parallel merupakan pengolahan informasi yang ditekankan pada manipulasi elemen data yang dimiliki oleh satu atau lebih dari satu proses secara bersamaan dalam rangka menyelesaikan sebuah problem.

Read More [...]

Sejarah Komputasi Modern

A. Pengertian Komputasi

Komputasi diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. 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. Pada zaman sekarang ini, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.

Secara umum iIlmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). 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.

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.

B. Pengertian 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)

C. Jenis-jenis Komputasi Modern

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

2. Grid computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar. Ada beberapa daftar yang dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah :
Sistem untuk koordinat sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.
Sistem menggunakan standard dan protocol yang terbuka.
Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.

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.

Adapun perbedaan antara komputasi mobile, komputasi grid dan komputasi cloud, dapat dilihat penjelasannya dibawah ini :
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.
Untuk komputasi mobile proses tergantung si pengguna, komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet sebagai penghubungnya.

D. Sejarah Komputasi Modern

Kata “komputer” pertama kali pada tahun 1613, hal ini mengacu pada perhitungan aritmatika dan kata “komputer” digunakan dalam pengertian itu sampai pertengahan abad ke-20. Dari akhir abad ke-19 dan seterusnya. Berkembanganya komputer akhirnya makna komputer menjadi sebuah mesin yang melakukan komputasi.

Sejarah komputer modern dimulai dengan dua teknologi yang terpisah- perhitungan otomatis dan dapat di program-tapi tidak ada satu perangkat pun yang dapat dikatakan sebagai komputer, karena sebagian penerapan yang tidak konsisten istilah tersebut. Contoh-contoh awal perangkat penghitung mekanis termasuk sempoa (yang berasal dari sekitar 150-100 SM). Seorang pahlawan dari Alexandria (sekitar 10-70 AD) membangun sebuah teater mekanis yang diadakan bermain berlangsung 10 menit dan dioperasikan oleh sebuah sistem yang kompleks dengan tali dan drum yang dipakai sebagai sarana untuk memutuskan bagian dari mekanisme. Ini adalah inti dari programmability.

Salah satu tokoh yang sangat mempengaruhi perkembangan komputasi modern adalah 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.

Sejarah singkat dari perjalanan hidup dari Von Neumann , dilahirkan di Budapest, Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit.Nama keluarga diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris, nama orang tuanya menjadi Max Neumann. Pada saat Max Neumann memperoleh gelar, maka namanya berubah menjadi Von Neumann. Setelah bergelar doktor dalam ilmu hukum, dia menjadi pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903, Budapest merupakan tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Von Neumann belajar berbagai tempat dan beberapa tempatnya di Berlin dan Zurich. Di tempat itu beliau mendapatkan diploma pada bidang teknik kimia pada tahun 1926. Pada tahun yang sama dia mendapatkan gelar doktor pada bidang matematika dari Universitas Budapest. Keahlian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam bidang matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Beliau pernah mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas Princeton pada saat yang bersamaan Von Neumann menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced Studies.

Von Neumann sangat tertarik pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. 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.

Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC :
Konrad Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.
Berikutnya Non-programmable Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor.Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).
Selanjutnya komputer Colossus ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable.Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.
The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.
Lalu lahirlah US Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang ditemukan padatahun 1941).

SUMBER:

http://my.opera.com/aviciena/blog/show.dml/8170711

http://itinkz.wordpress.com/2010/04/10/komputasi-modern/

http://gietheiceman.blogspot.com/2010/02/komputasi-modern.html

http://mochamadyoga.blogspot.com/2010/03/komputasi-modern.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi

Read More [...]

Komputasi Modern dalam Bidang Kesehatan

Pengertian Komputasi

Definisi dari komputasi adalah sebuah istilah umum untuk segala jenis pemrosesan informasi untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Komputasi merupakan sebuah subjek dari computer sains, yang menganalisa apa yang bisa maupun tidak bisa dilakukan secara komputasi. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu computer dan matematika.

Implementasi komputasi pada bidang Biologi

Bioinformatika, berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika’ adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi. Bioinformatika didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterprerasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru termasuk ilmu computer, matematika, dan fisika biologi dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan salin bermanfaat satu sama lainnya.

Sejarah bioinformatika

Bioinformatika mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan computer pada bidang biologi. Tetapi penerapan bdang-bidang pada bioinformatika sudah dilakukan sejak pertengahan tahun 1960an. Ilmu bioinformatika ini lahir berdasarkan article intelligence atas inisiatif dari para ahli ilmu computer. Berdasarkan teori article intelligence ini meraka berpikir bahwa semua gelaja yang ada pada ala mini dapat dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut.

Sembilan cabang dalam bidang bioinformatika

1.       Biophysics

Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).

2.       Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biologyadalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

3.       Medical Informatics

Medical informatics adalah sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.

4.       Cheminformatics

Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s Sixth Annual Cheminformatics conference).

5.       Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.

6.       Mathematical Biology

Mathematical biology menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware.

7.       Proteomics

Proteomics berkaitan dengan studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein fungsional itu sendiri. Yaitu: “sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan biologi molekul”.

8.       Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.

9.       Pharmacogenetics

Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.

Perkembangan DNA pada teknologi

DNA rekombinan memainkan peranan yang penting dalam terciptanya bioinformatika. Pada teknologi DNA rekombinan memberikan suatu pengetahuan baru dalam bidang rekayasa genesika organisme yang disebut bioteknologi. Perkembangan pada bioteknologi dari tradisional ke modern salah satunya ditandai dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme,sequencing DNA dan manipulasi.

Contoh Sequencing DNA

Suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudian Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.

Implementasi komputasi modern pada Fisika

Fisika adalah ilmu yang mengembangkan konsep dan hukum untuk memahami alam. Hukum-hukum fisika merupkan hasil pemikiran manusia yang memiliki keterbatasan. Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar. Fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatan-pengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain

Implementasi komputasi modern di bidang fisika yaitu Fisika Komputasi (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.

Fisika komputasi dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah-masalah berikut :

a.       Modeling (NN & GA)

Modeling merupakan suatu hal yang penting dalam melakukan suatu perhitungan yang rumit.

b.       Problem Volume Besar (Down Sizzing atau Paralel)

Data yang besar tentu membutuhkan suatu cara penyelesaian yang khusus. Karena data yang besar dapat menjadi masalah jika ada yang terlewatkan.

c.       Akurasi (big, floating point)

Akurasi tentu merupakan masalah yang paling penting dalam memecahkan masalah. Karena itu pada komputasi dilakukan perhitungan bagaimana bisa menghasilkan suatu jawaban yang akurat dari sebuah masalah.

d.       Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

Komputasi dirancang untuk menangani masalah yang kompleks, sehingga diterapkan pada komputer. Dengan menggunakan teori Big O, maka komputasi modern dapat melakukan perhitungan untuk memecahkan masalah kompleksitas yang kerap dihadapi.

e.       Kecepatan (dalam satuan Hz)

Manusia pasti menginginkan masalah dapat diselesaikan dengan cepat. Karena itu perhitungan masalah kecepeatan adalah suatu hal yang penting. Komputasi harus dapat dilakukan dalam waktu yang cepat ketika mengolah suatu data.

Fisika Komputasi merupakan kajian ilmu yang merupakan gabungan antara Fisika, Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang komplek pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat dan sangat penting untuk dipelajari.

Selain itu , 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 Komputasi Modern pada Bidang Kesehatan

Dunia kesehatan modern tak luput dari perkembangan teknologi. Teknologi pada bidang ini digunakan untuk meningkatkan efisiensi serta efektivitas di dunia kesehatan. Dalam dunia kesehatan komputer mempermudah dokter dan perawat dalam memonitor kesehatan pasien, monitor detak jantung pasien lewat monitor komputer, aliran darah, memeriksa organ dalam pasien dengan sinar X.

Komputer juga memungkinkan data kesehatan di-share secara mudah dan cepat. Salah satu potensi yang digunakan untuk melakukan pemantauan kesehatan tersebut bernama telemedicine, yaitu suatu pemantauan dan pengobatan pasien dari jarak jauh melalui sensor yang tersambung ke internet. Telemedicine juga dapat membawa perawatan medis kepada masyarakat di lokasi terpencil.

Berikut beberapa alat kedokteran yang merupakan hasil dari implementasi komputasi modern:

1.       CT Scan atau CT-scanner (computerized tomography scanner)

CT Scan adalah mesin sinar-x khusus yang mengirimkan berbagai berkas pencintraan secara bersamaan dari sudut yang berbeda. Berkas-berkas sinar-X melewati tubuh dan kekuatannya diukur dengan algoritma khusus untuk pencitraan.  Sebuah komputer dapat menggunakan informasi ini untuk menampilkan sebagai gambar dua dimensi pada monitor.

2.       Biosensor

Biosensor adalah sensor yang mengombinasikan komponen hayati dengan komponen elektronik (transduser) yang mengubah sinyal dari komponen hayati menjadi luaran yang terukur. Contoh yang paling umum dari biosensor adalah pengukur gula darah, yang menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah gula darah.

3.       USG (Ultra Sonografi)

USG adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultra yang digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran, struktur, dan luka patologi, membuat teknik ini berguna untuk memeriksa organ. Sonografi obsterik biasa digunakan ketika masa kehamilan. USG memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi yang tinggi (250 kHz – 2000 kHz) yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor.

4.       Mycin 

Mycin adalah sistem pakar berbasis-aturan yang mendiagnosis infeksi bakteri pada darah. MYCIN dapat mengenali sekitar 100 penyebab infeksi bakteri. Dengan demikian MYCIN dapat merekomendasi resep obat yang efektif. Mycin dikembangkan di bidang kedokteran oleh dr. Edward H. Shortliffe di Standford Medical School.

5.       Smart Card

Smart card, seperti artinya yaitu sebuah kartu cerdas yang di pegang oleh klien dan tenaga kesehatan untuk dapat mengakses dengan mudah data kesehatan klien secara akurat. Pelayanan kesehatan yang bervisi maju serta mengedepankan kenyamanan, dilakukan pengembangan “Aplikasi Pelayanan Kesehatan” dengan berbasis pada smart card.

6.       Rekam Medis

Rekam medis merupakan  berkas yang berisi catatan dan dokumen yang terdiri dari identitas pasien, pemeriksaan yang telah dilakukan, pengobatan yang diberikan oleh dokter, tindakan dan pelayanan lain yang diberikan kepada pasien.

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Kimia

Ø  IUPAC memberi pengertian Kimia Komputasi sebagai disiplin ilmu yang menggunakan metode matematika untuk menghitung sifat molekular atau mensimulasi kelakuan sistem molekular (Waterbeemd dkk., 1997). Ruang lingkup kimia komputasi meliputi kajian kestabilan konformasi struktur senyawa kimia, termokimia, spektroskopi molekular, mekanisme reaksi, potensial elektrostatik, muatan atom, simulasi Monte Carlo dan Dinamika Molekular (Jensen, 1999).

Ø  Aplikasi kimia komputasi juga banyak digunakan bidang kimia atmosfer, desain obat, desain katalis/biokatalis, sifat fisik simulasi proses, struktur dan sifat polimer, sifat pelumas, dan kimia surfaktan.

Ø  Pemodelan molekular (molecular modeling) adalah teknik menginvestigasi struktur dan sifat molekular menggunakan kimia komputasi dan teknik visualisasi grafis dalam upaya menghasilkan gambaran tiga dimensi yang teliti dari suatu sistem kimia. Perkembangan komputer grafis sangat membantu analisis dan visualisasi interaksi molekular sistem kimia.

Ø  Informasi kimia (Chemical Informatics) merupakan aplikasi teknologi komputer pada semua bidang kimia. Bidang yang banyak menggunakan teknik informasi kimia adalah industri obat. Penerapan Kimia kombinatorial (Combinatorial Chemistry) dan High-Throughput Screen (HTS) memberikan kemajuan sangat cepat pada penelitian kimia.

Ø  Peran kimia komputasi dalam bidang desain molekul obat melibatkan metode in vitro dan in vivo lazim digunakan dalam proses penemuan obat. Komputer menawarkan metode in silico, -suatu metode yang menggunakan kemampuan komputer dalam rancang obat- sebagai komplemen dari in vitro dan in vivo. Kemampuan komputasi yang meningkat secara eksponensial merupakan peluang mengembangkan simulasi dan kalkulasi dalam merancang obat baru.

Ø  Keberadaan komputer yang dilengkapi dengan aplikasi kimia komputasi, memungkinkan ahli kimia komputasi medisinal menggambarkan senyawa obat secara tiga dimensi (3D) dan melakukan komparasi atas dasar kemiripan dan energi dengan senyawa lain yang sudah diketahui memiliki aktivitas tinggi (pharmacophore query).

Daftar Pustaka :

http://s3.amazonaws.com/ppt-download/komputasi-modern-di-bidang-kesehatan-150321232738-conversion-gate01.pptx?response-content-disposition=attachment&Signature=jBMMaJzZxxV1GdUexXZIyd%2FcXnw%3D&Expires=1467351038&AWSAccessKeyId=AKIAJ6D6SEMXSASXHDAQ

http://kamuskesehatan.com/arti/ct-scan/

https://www.wikiwand.com/id/Biosensor

http://www.pengertianilmu.com/2015/01/pengertian-ultrasonograrfi-usg.html

http://pormiki.or.id/definisi-rekam-medis/

http://server2.docfoc.com/uploads/Z2015/12/02/mZ0yuj7Atv/4ec7d9d3a00c915918056c34ac9894a7.pdf

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29750/4/Chapter%20II.pdf

http://pkko.fik.ui.ac.id/files/TUGAS%20%20SIM.doc

https://coretanfauzi.wordpress.com/2015/03/16/teori-komputasi-modern-dan-implementasi-di-bidang-fisika/

http://gitadwisetiawati.blogspot.co.id/2014/03/penerapan-komputasi-modern-di-berbagai.html

http://www.slideshare.net/hariston/tugas-softskill-peranan-komputasi?from_action=save

http://satriosite.blogspot.com/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi-dalam.html

Read More [...]