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
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.
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
Contoh Sequencing DNA
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
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://satriosite.blogspot.com/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi-dalam.html
Komputasi Modern dalam Bidang Kesehatan