Apa
itu komputasi?
Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. 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. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.
The ACM Computing Curricula 2005 mendefinisikan Computing sebagai berikut:
“In a general way, we can define computing to mean
any goal-oriented activity requiring, benefiting from, or creating computers. Thus,
computing includes
- designing and building hardware and software systems for a wide range of purposes;
- processing, structuring, and managing various kinds of information; doing scientific studies using computers;
- making computer systems behave intelligently;
- creating and using communications and entertainment me dia;
- finding and gathering information relevant to any particular purpose, and so on.
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.
Bidang-bidang
Computing
ACM Computing Curricula 2005, membagi bidang computing
menjadi 5 domain :
- Computer Science (CS)
- Software Engineering (SE)
- Information System (IS)
- Computer Engineering (CE)
- Information Technology (IT)
Teori
komputasi
• A computation is a sequence of simple, well-defined steps that lead to the solution of a problem. The problem it self must be defined exactly and unambiguously, and each step in the computation that solves the problem must be described in very specific terms. (John S. Conery, 2010)
• The keys to this definition, of course, are "problem" and "step." A more formal definition is that a problem, and its "step." A more formal definition is that a problem, and its solution, must be encoded in the form of symbols; a step is a symbol manipulation that transforms one set of symbols into a new set of symbols. (Sumber: http://ubiquity.acm.org/article.cfm?id=1889839)
Komputasi Modern pertama kali digagasi oleh John Von
Neumann. Beliau di lahirkan di Budapest, ibukota Hungaria pada 28 Desember 1903
dengan nama Neumann Janos. Karya – karya yang dihasilkan adalah karya 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. Kepiawaian
John Von Neumann teletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep
automata, teknologi bom atom dan komputasi modern yang kemudian melahirkan
komputer.
Komputasi
modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, yang menjadi
perhitungan dari komputasi modern adalah :
- Akurasi (bit, Floating poin)
- Kecepatan (Dalam satuan Hz)
- Problem volume besar (Down sizing atau paralel)
- Modeling (NN dan GA)
- Kompleksitas (Menggunakan teori Big O)
Sang
Penggagas Komputasi Modern : John Von Neumann
John von
Neumann (1903-1957) 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.
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. Di
sana, 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 terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari bidang
sains, penulis, seniman dan musisi.
Von Neumann
juga belajar di Berlin dan Zurich dan 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
matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian
bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya. Setelah
mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930
dan bekerja di Universitas Princeton serta menjadi salah satu pendiri Institute
for Advanced Studies.
Dipicu
ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan
diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih
dalam bidang komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia
merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang.
Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program
dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.
Beberapa nama ilmuawan yang menjadi pionir di dalam
teori komputasi:
Teori komputasi (theory of computation) adalah
cabang ilmu komputer teoritis (theoritical computer science).
Area Ilmu Komputer ( Computer Science)
1. Theoretical computer science
O Theory of computation
O Information and
coding theory
O Algorithms and data
structures
O Programming language
theory 4
O Programming language
theory
O Formal methods
2. Applied computer science
O Artificial
intelligence
O Computer architecture
and engineering
O Computer Performance
Analysis
O Computer graphics and
vis.
O Computational science
O Computer networks
O Concurrent, parallel
and distributed systems
O Databases
O Health informatics
O Information science
O Software engineering
O Computer security and
cryptography
Teori komputasi berkaitan dengan
studi bagaimana persoalan ( problem) dapat diselesaikan pada sebuah model
dengan menggunakan algoritma.Teori komputasi dibagi lagi menjadi 3 ranting:
1. Teori otomata ( automata theory )
2. Teori komputabilitas ( computability theory )
3. Teori kompleksitas ( computational complexity
theory)
Ketiganya (otomata, komputabilitas, dan
kompleksitas) dikaitkan dengan pertanyaan:
“Apa
yang dapat dilakukan oleh komputer dan apa keterbatasannya?”
(What are the fundamental capabilities and
limitation of computers?)
Pertanyaan senada dikemukakan oleh Peter J. Denning
di dalam tulisannya (" Computer Science: The Disciplin e” in Encyclopedia
of Computer Science) menyatakan bahwa pertanyaan fundamental yang mendasari
ilmu komputer adalah:
"What
can be (efficiently) automated? ”
dengan kata lain: apa yang dapat dikomputasi?
Contoh
/ implementasi dari komputasi dari berbagai bidang
Fisika : menyelesaikan permasalahan medan magnet
dengan menggunakan komputasi fisika, dalam hal ini menentukan besarnya medan
magnet dan membandiangkan hubungan antara medan magnet dengan panjang kawat.
Kimia : algoritma dan program komputer dapat
digunakan untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul. Kajian
komputasi juga dapat dilakukan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan
menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium, serta memahami sifat dan
perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan
hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.
Matematika : 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.
Ekonomi : mempeljarai titik pertemuan antara ekonomi
dan komputasi, meliputi agent-based computational modelling, computational
econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modelling of
dynamic macroeconomic systems dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan
komputasi ekonomi.
Biologi : merupakan penerapan berupa aplikasi dari
teknologi informasi dan ilmu komputer terhadap bidang biologi molekuler.
Geografi : komputasi awan didefinisikan sebagai
sebuah model yang memungkinkan 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.
Beberapa
model komputasi:
- Finite State Automata (FSA) / Finite State Machine ( FSM ) (bentuk tunggal: automaton, plural: automata)
- Push Down Automata (PDA)
- Mesin Turing ( Turing Machine) atau TM
sumber :
