Bioinformatika dan bidang apa saja yang berhubungan dengan Bioinformatika

Apa itu 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.

Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan datauntuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan 

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.

Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular. Pembahasan dibidang bioinformatik ini tidak terlepas dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA.

Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).

Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.

Sejarah Bioinformatika

Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.

Kemajuan teknik biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak awal 1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan teknik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960-an di Amerika Serikat, sementara basis data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa). Penemuan tekniksekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.

Perkembangan Internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Basis data bioinformatika yang terhubung melalui Internet memudahkan ilmuwan mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam basis data tersebut maupun memperoleh sekuens biologis sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui Internet memudahkan ilmuwan mengakses program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.

Bidang-Bidang yang Terkait dengan Bioinformatika :

Biophysics

Biologi molekul sendiri merupakan pengembangan yang lahir dari biophysics. Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik- teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Sesuai dengan definisi di atas, bidang ini merupakan suatu bidang yang luas. Namun secara langsung disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur membutuhkan penggunaan TI.

Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel. Tak dapat dielakkan bahwa Biologi Molekul cukup penting dalam computational biology, namun itu bukanlah inti dari disiplin ilmu ini. Pada penerapan computational biology, model-model statistika untuk fenomena biologi lebih disukai dipakai dibandingkan dengan model sebenarnya. 

Dalam beberapa hal cara tersebut cukup baik mengingat pada kasus tertentu eksperimen langsung pada fenomena biologi cukup sulit. Tidak semua dari computational biology merupakan Bioinformatika, seperti contohnya Model Matematika bukan merupakan Bioinformatika, bahkan meskipun dikaitkan dengan masalah biologi.

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). Pengertian disiplin ilmu yang disebutkan di atas lebih merupakan identifikasi dari salah satu aktivitas yang paling populer dibandingkan dengan berbagai bidang studi yang mungkin ada di bawah bidang ini.

Salah satu contoh penemuan obat yang paling sukses sepanjang sejarah adalah penisilin, dapat menggambarkan cara untuk menemukan dan mengembangkan obatobatan hingga sekarang –meskipun terlihat aneh–. Cara untuk menemukan dan mengembangkan obat adalah hasil dari kesempatan, observasi, dan banyak proses kimia yang intensif dan lambat. Sampai beberapa waktu yang lalu, disain obat dianggap harus selalu menggunakan kerja yang intensif, proses uji dan gagal (trial-error process).

Kemungkinan penggunaan TI untuk merencanakan secara cerdas dan dengan mengotomatiskan proses-proses yang terkait dengan sintesis kimiawi dari komponen-komponen pengobatan merupakan suatu prospek yang sangat menarik bagi ahli kimia dan ahli biokimia. Penghargaan untuk menghasilkan obat yang dapat dipasarkan secara lebih cepat sangatlah besar, sehingga target inilah yang merupakan inti dari cheminformatics.

Ruang lingkup akademis dari cheminformatics ini sangat luas. Contoh bidang minatnya antara lain: Synthesis Planning, Reaction and Structure Retrieval, 3-D Structure Retrieval, Modelling, Computational Chemistry, Visualisation Tools and Utilities.

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. Secara logis tentu saja mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu himpunan bagian dari gen di dalam genom yang representatif.

Mathematical Biology

Mathematical biology lebih mudah dibedakan dengan Bioinformatika daripada computational biology dengan Bioinformatika. Mathematical biology juga menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware. Bahkan metode yang dipakai tidak perlu “menyelesaikan” masalah apapun; dalam mathematical biology bisa dianggap beralasan untuk mempublikasikan sebuah hasil yang hanya menyatakan bahwa suatu masalah biologi berada pada kelas umum tertentu. 

Istilah proteomics pertama kali digunakan untuk menggambarkan himpunan dari protein-protein yang tersusun (encoded) oleh genom. Ilmu yang mempelajari proteome, yang disebut proteomics, pada saat ini tidak hanya memperhatikan semua protein di dalam sel yang diberikan, tetapi juga himpunan dari semua bentuk isoform dan modifikasi dari semua protein, interaksi diantaranya, deskripsi struktural dari proteinprotein dan kompleks-kompleks orde tingkat tinggi dari protein, dan mengenai masalah tersebut hampir semua pasca genom. 

Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima yang potensial dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki bentuk pola dari ekspresi gen di dalam baik patogen maupun induk selama terjadinya infeksi, atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola ekspresi yang ditemukan dalam tumor atau contoh dari pasien untuk kepentingan diagnosa (kemungkinan untuk mengejar target potensial terapi kanker). 

Istilah pharmacogenomics digunakan lebih untuk urusan yang lebih “trivial” — tetapi dapat diargumentasikan lebih berguna– dari aplikasi pendekatan Bioinformatika pada pengkatalogan dan pemrosesan informasi yang berkaitan dengan ilmu Farmasi dan Genetika, untuk contohnya adalah pengumpulan informasi pasien dalam database.

Pharmacogenetics

Tiap individu mempunyai respon yang berbeda-beda terhadap berbagai pengaruh obat; sebagian ada yang positif, sebagian ada yang sedikit perubahan yang tampak pada kondisi mereka dan ada juga yang mendapatkan efek samping atau reaksi alergi. Sebagian dari reaksi-reaksi ini diketahui mempunyai dasar genetik. Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan pengembangan terapi pengobatan. 

Secara menakjubkan pendekatan tersebut telah digunakan untuk “menghidupkan kembali” obat-obatan yang sebelumnya dianggap tidak efektif, namun ternyata diketahui manjur pada sekelompok pasien tertentu. Disiplin ilmu ini juga dapat digunakan untuk mengoptimalkan dosis kemoterapi pada pasien-pasien tertentu. Gambaran dari sebagian bidang-bidang yang terkait dengan Bioinformatika di atas memperlihatkan bahwa Bioinformatika mempunyai ruang lingkup yang sangat luas dan mempunyai peran yang sangat besar dalam bidangnya. Bahkan pada bidang pelayanan kesehatan Bioinformatika menimbulkan disiplin ilmu baru yang menyebabkan peningkatan pelayanan kesehatan.

Komputasi dan parallel processing, hubungan antara komputasi modern dan parallel processing

A. Komputasi dan Paralel Processing

1. Komputasi

  

Sebagian besar manusia di dunia mengetahui apa itu komputer, komputer berbeda dengan komputasi. Jadi, komputasi merupakan suatu cara untuk menemukan pemecahan permasalahan dari data input dengan suatu algoritma. 

Pengertian Komputasi adalah proses menghitung, membandingkan dan berbagai operasi perhitungan matematika dan logika yang bertujuan untuk menyelesaikan suatu masalah yang dikerjakan dengan program komputer yang sudah disusun sesuai dengan Algoritma yang benar.  

Setiap jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam pengolahan informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang dipahami dan dinyatakan dalam suatu algoritma , protokol , topologi jaringan , dll Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer: menyelidiki apa yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi.
Dalam prakteknya, perhitungan digital sering digunakan untuk mensimulasikan proses alam (misalnya, perhitungan Evolusi ), termasuk yang lebih alami dijelaskan oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan syaraf tiruan ).

2. Parallel Processing (Pemrosesan Paralel)

Yaitu menggunakan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan. Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbeda-beda tanpa berkaitan di antaranya. 

Dalam komputer, pemrosesan paralel merupakan pengolahan dari Program instruksi dengan membagi mereka di antara beberapa prosesor dengan tujuan untuk menjalankan program dalam waktu kurang. Dalam komputer paling awal, hanya satu program berlari pada suatu waktu. Sebuah program komputasi-intensif yang memakan waktu satu jam untuk menjalankan dan menyalin Program tape yang mengambil satu jam untuk menjalankan akan mengambil total dua jam untuk menjalankan. Bentuk awal dari pemrosesan paralel memungkinkan eksekusi interleaved kedua program bersama-sama. Komputer akan memulai operasi I / O, dan sementara itu sedang menunggu operasi untuk menyelesaikan, itu akan mengeksekusi program prosesor-intensif. Waktu eksekusi total untuk dua pekerjaan akan menjadi sedikit lebih dari satu jam.

Peningkatan berikutnya multiprogramming. Dalam sistem multiprogramming, beberapa program telah dikirim pengguna yang masing-masing diperbolehkan untuk menggunakan prosesor untuk waktu yang singkat. Untuk pengguna tampak bahwa semua program yang melaksanakan pada saat yang sama. Masalah pertama muncul pertentangan sumber daya di sistem ini. Permintaan eksplisit untuk sumber daya menyebabkan masalah dari kebuntuan. Kompetisi untuk sumber daya pada mesin tanpa dasi-melanggar instruksi mengarah pada rutin critical section.

Langkah berikutnya dalam pengolahan paralel adalah pengenalan multiprocessing. Dalam sistem ini, dua atau lebih prosesor berbagi pekerjaan yang akan dilakukan. Versi awal memiliki master / slave konfigurasi. Salah satu prosesor (master) diprogram untuk bertanggung jawab atas semua pekerjaan dalam sistem, yang lain (budak) dilakukan hanya tugas-tugas itu diberikan oleh master. Pengaturan ini diperlukan karena tidak kemudian mengerti bagaimana program mesin sehingga mereka bisa bekerja sama dalam pengelolaan sumber daya sistem.

- Komputasi Paralel

Merupakan salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak.

  

- Pemrograman paralel

Merupakan suatu teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu (prosesortunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU.Tujuan utama dari pemrograman parallel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan. 

Komputasi paralel membutuhkan:

- algoritma

- bahasa pemrograman

- compiler

Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel computing. Contoh struktur dari parallel processing sbb :

Aristektur Komputer Parallel

Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream) 

Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream) 

Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream) 

Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream 

B. Hubungan antara komputasi modern dengan paralel processing   

Hubungan antara komputasi modern dan parallel processing sangat berkaitan, karena penggunaan komputer saat ini atau komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Dengan begitu peningkatan kinerja atau proses komputasi semakin diterapkan, dan salah satu caranya adalah dengan meningkatkan kecepatan perangkat keras. Dimana komponen utama dalam perangkat keras komputer adalah processor. Sedangkan parallel processing adalah penggunaan beberapa processor (multiprocessor atau arsitektur komputer dengan banyak processor) agar kinerja computer semakin cepat. 

Pengolahan paralel istilah digunakan untuk mewakili kelas besar teknik yang digunakan untuk memberikan tugas pengolahan simultan data untuk tujuan meningkatkan kecepatan komputasi dari sistem komputer. Keuntungan: waktu eksekusi lebih cepat, throughput jadi lebih tinggi.
Kekurangan: perangkat keras lainnya yang dibutuhkan, kebutuhan daya juga lebih. Tidak baik untuk daya rendah dan perangkat mobile. 

Sehingga dikarenakan adanya keuntungan dan kemampuan dari parallel processing, maka dianggap parallel processing adalah salah satu teknik komputasi modern.

Kinerja Komputasi Modern dengan menggunakan Paralel Processing 

Kinerja komputasi dengan menggunakan paralel processing itu menggunakan dan memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu pemecahan masalah dari masalah yang ada. Sehingga dapat diselesaikan dengan cepat daripada menggunakan satu komputer saja. Komputasi dengan paralel processing akan menggabungkan beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas untuk masing-masing CPU tersebut. Jadi, satu masalah terbagi-bagi penyelesaiannya. Tetapi ini untuk masalah yang besar saja, komputasi yang masalah kecil, lebih murah menggunakan satu CPU saja.

Pengantar Komputasi Modern Tugas ke-2

1.      PENGANTAR KOMPUTASI CLOUD

A.    PENDAHULUAN

Cloud Computing atau Komputasi Awan adalah pemanfaatan teknologi komputer dalam memberikan layanan komputasi dengan konsep layanan yang diberikan melalui media internet. Aplikasi yang dijalankan oleh komputasi awan tidak berada di komputer, namun berada di komputer lain yang dihubungkan dengan media internet. Beberapa contoh aplikasi yang menggunakan cloud computing antara lain seperti email service, facebook, google aps. 

Infrastruktur cloud computing menggunakan teknologi virtualisasi yang dibangun berbasis server cluster dan memiliki relasi dengan grid computing dan utility computing yang digunakan untuk berkompetisi dengan dedicated server dan collocation.

B.     PENGANTAR KOMPUTASI GRID

Grid Computing itu sendiri adalah sebuah sistem komputasi terdistribusi, yang memungkinkan seluruh sumber daya (resource) dalam jaringan, seperti pemrosesan, bandwidth jaringan, dan kapasitas media penyimpan, membentuk sebuah sistem tunggal secara virtual. Seperti halnya pengguna internet yang mengakses berbagai situs web dan menggunakan berbagai protokol seakan-akan dalam sebuah sistem yang berdiri sendiri, maka pengguna aplikasi Grid computing seolah-olah akan menggunakan sebuah virtual komputer dengan kapasitas pemrosesan data yang sangat besar. Grid computing menawarkan solusi komputasi yang murah, yaitu dengan memanfaatkan sumber daya yang tersebar dan heterogen serta pengaksesan yang mudah dari mana saja. Globus Toolkit adalah sekumpulan perangkat lunak dan pustaka pembuatan lingkungan komputasi grid yang bersifat open-source. Dengan adanya lingkungan komputasi grid ini diharapkan mempermudah dan mengoptimalkan eksekusi program-program yang menggunakan pustaka paralel.

C.    VIRTUALISASI

Ada dua istilah yang sedang popouler saat ini dalam hal teknologi komputasi, yaitu Virtualisasi dan Cloud computing, namun saat ini sepertinya banyak yang menganggap bahwa virtualisasi dan cloud computing adalah hal yang sama, padahal sebenarnya cloud computing itu lebih dari sekedar virtualisasi.

Virtualisasi adalah sebuah teknologi, yang memungkinkan anda untuk membuat versi virtual dari sesuatu yang bersifat fisik, misalnya sistem operasi, storage data atau sumber daya jaringan. Proses tersebut dilakukan oleh sebuah software atau firmware bernama Hypervisor. Hypervisor inilah yang menjadi nyawanya virtualisasi, karena dialah layer yang "berpura - pura" menjadi sebuah infrastruktur untuk menjalankan beberapa virtual machine. Dalam prakteknya, dengan membeli dan memiliki satu buah mesin, anda seolah - olah memiliki banyak server, sehingga anda bisa mengurangi pengeluaran IT untuk pembelian server baru, komponen, storage, dan software pendukung lainnya. 

D.    DISTRIBUTED COMPUTATION DALAM CLOUD COMPUTING

Distributed computing merupakan bidang ilmu komputer yang mempelajari sistem terdistribusi. Sebuah sistem terdistribusi terdiri dari beberapa komputer otonom yang berkomunikasi melalui jaringan komputer. Komputer yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan bersama. Suatu program komputer yang berjalan dalam sistem terdistribusi disebut program didistribusikan, dan didistribusikan pemrograman adalah proses menulis program tersebut. Distributed computing juga mengacu pada penggunaan sistem terdistribusi untuk memecahkan masalah komputasi. Dalam distributed computing, masalah dibagi menjadi banyak tugas, masing-masing yang diselesaikan oleh satu komputer.

E.     MAP REDUCE NOT ONLY SQL

MapReduce adalah model pemrograman rilisan Google yang ditujukan untuk memproses data berukuran raksasa secara terdistribusi dan paralel dalam cluster yang terdiri atas ribuan komputer. Dalam memproses data, secara garis besar MapReduce dapat dibagi dalam dua proses yaitu proses Map dan proses Reduce. Kedua jenis proses ini didistribusikan atau dibagi-bagikan ke setiap komputer dalam suatu cluster (kelompok komputer yang salih terhubung) dan berjalan secara paralel tanpa saling bergantung satu dengan yang lainnya.

Nosql adalah sebuah memcache dari bagian database sederhana yang berisi key dan value. Database ini bersifat struktur storage dimana sistem databasenya yang berbeda dengan sistem database relasional. Nosql tidak membutuhkan skema table dan menghindari operasi join dan berkembang secara horizontal. Selain itu NoSQL merupakan suatu bahasan yang jauh dari arti kata yang dibaca. Tidak berarti tanpa sql query. Melainkan bagaimana suatu sql query digunakan seminimal mungkin dalam suatu program database. Dengan memanfaatkan teknologi NoSQL ini, diharapkan mampu mengurangi beban server. Selain itu, hal ini juga memudahkan programmer dalam membuat suatu program dan proses pengembangannya.

Jadi, Map Reduce danNoSQL (Not Only SQL) adalah sebuah pemogramaan framework guna untuk membantu user mengembangankan sebuah data yang ukuran besar dapat terdistribusi satu sama lain. Map-Reduce adalah salah satu konsep teknis yang sangat penting di dalam teknologi cloud terutama karena dapat diterapkannya dalam lingkungan distributed computing. Dengan demikian akan menjamin skalabilitas aplikasi kita.

F.     NO SQL DATABASE

Nosql adalah sebuah memcache dari bagian database sederhana yang berisi key dan value. Database ini bersifat struktur storage dimana sistem databasenya yang berbeda dengan sistem database relasional. Nosql tidak membutuhkan skema table dan menghindari operasi join dan berkembang secara horizontal. Selain itu NoSQL merupakan suatu bahasan yang jauh dari arti kata yang dibaca. Tidak berarti tanpa sql query. Melainkan bagaimana suatu sql query digunakan seminimal mungkin dalam suatu program database. Dengan memanfaatkan teknologi NoSQL ini, diharapkan mampu mengurangi beban server. Selain itu, hal ini juga memudahkan programmer dalam membuat suatu program dan proses pengembangannya. Penjelasan lebih mengenai NoSQL database akan dijelaskan pada sub bab dibawah ini.

Database NoSQL, juga disebut Not Only SQL, adalah sebuah pendekatan untuk pengelolaan datadan desain database yang berguna untuk set yang sangat besar data terdistribusi. NoSQL, yang mencakup berbagai teknologi dan arsitektur, berusaha untuk memecahkan masalah skala bilitas dan kinerja data yang besar yang database relasional tidak dirancang untuk menangani.NoSQL ini sangat berguna ketika perusahaan perlu untuk mengakses dan menganalisis sejumlah besar data terstruktur atau data yang disimpan dari jarak jauh pada beberapa virtual server di awan.

Berlawanan dengan kesalahpahaman yang disebabkan oleh namanya, NoSQL tidak melarangbahasa query terstruktur (SQL) Meskipun benar bahwa beberapa sistem NoSQL sepenuhnya non-relasional, yang lain hanya menghindari fungsi relasional dipilih seperti skema tabel tetap dan bergabung dengan operasi. Sebagai contoh, daripada menggunakan tabel, database NoSQL mungkin mengatur data menjadi objek, kunci / nilai berpasangan atau tupel.

2.      ARTIKEL UMUM TENTANG KOMPUTASI MODERN

A.    TEORI KOMPUTASI

Teori komputasi adalah sebuah bidang pelajaran yang menggabungkan ilmu komputer dan matematika untuk menganalisis suatu masalah dari data input yang dapat dipecahkan pada model matematika dengan menggunakan suatu Algoritma. Teori komputasi juga merupakan cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas Apakah dan Bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi dengan menggunakan Algoritma.

Bidang ini dibagi menjadi 2 cabang, yaitu :

1. Teori Komputabilitas,

2. Teori kompleksitas.

Secara umum Ilmu 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. Selama ribuan tahun lalu, komputasi dan perhitungan umumnya dilakukan dengan menggunakan kapur/batu tulis, pena, kertas, ataupun dikerjakan secara mental dan kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, berkembangnya zaman kebanyakan komputasi telah menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan komputer inilah maka disebut dengan Komputasi Modern.

Komputasi modern digunakan untuk memecahkan masalah yang ada, perhitungan komputasi modern yaitu :

• Akurasi (bit, floating point)
• Kecepatan (dalam satuanHz)
• Problem volume besar (paralel)
• Modeling (NN dan GA)
• Kompleksitas (menggunakan Teori Bog O) 

Komputansi modern mempunyai karakteristik komputasi modern yang terdiri atas 3 macam, yaitu :

1. Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.
2. Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam.
3. Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.

B.     SEJARAH KOMPUTASI MODERN

Komputasi Modern yaitu terdapat salah satu tokoh yang mempengaruhi perkembangan komputasi modern ialah John Von Neumann, Beliau dilahirkan di Budapest, Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos, Dia adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Pada saat Neumann Janos memperoleh gelar namanya berubah menjadi Von Neumann. Von Neumann belajar dari berbagai tempat dan beberapa tempatnya di Berlin dan Zurich, di tempat itu Beliau mendapatkan diploma pada bidang teknik kimia pada 1926. Ditahun yang sama dia mendapatkan gelar doktor pada bidang matematika dari universitas Budapest, keahlian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep selular automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudia melahirkan komputer. Von Neumann adalah ilmuwan yang meletakkan dasar – dasar komputasi modern. Von neumann telah menjadi ilmuwan besar abad ke-21, Von neumann telah memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya – karyanya.

C.    JENIS-JENIS KOMPUTASI MODERN

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. Berdasarkan penjelasan tersebut, untuk kemajuan teknologi kearah yang lebih dinamis membutuhkan perubahan dari sisi manusia maupun alat. Dapat dilihat 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.

3.      Cloud computing

Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

D.    DAMPAK ADANYA KOMPUTASI MODERN

Salah satu dampak dari adanya komputasi modern adalah dapat membantu manusia untuk menyelesaikan masalah-masalah yang kompleks dengan menggunakan computer. Salah satu contohnya adalah biometric. Biometric berasal dari kata Bio dan Metric. Kata bio diambil dari bahasa yunani kuno yang berarti Hidup sedangkan Metric juga berasal dari bahasa yunani kuno yang berarti ukuran, jadi jika disimpulkan biometric berarti pengukuran hidup. Tapi secara garis besar biometric merupakan pengukuran dari statistic analisa data biologi yang mengacu pada teknologi untuk menganalisa karakteristik suatu tubuh ( individu ). Nah dari penjelasan tersebut sudah jelas bahwa Biometric menggambarkan pendeteksian dan pengklasifikasian dari atribut fisik. Terdapat banyak teknik biometric yang berbeda, diantaranya:

• Pembacaan sidik jari / telapak tangan
• Geometri tangan
• Pembacaan retina / iris
• Pengenalan suara
• Dinamika tanda tangan.

  

Sumber :

http://nichobottomly.blogspot.com/2015/04/pengantar-komputasi-cloud.html

http://www.slideshare.net/jhotank62/cloud-computing-fundamental

 http://task-campus.blogspot.co.id/2013/04/pengantar-komputasi-cloud_12.html

http://putrifebiani.blogspot.co.id/2014/05/map-reduce-dan-nosql.html

https://marshaclick.wordpress.com/2016/04/12/artikel-komputasi-modern/

Nama Kelompok 5:

1.     Alif Bhakti Wicaksana Gultom

2.     Dicky 

3.     Muhammad Faras

4.     Resti Audiyanti

5.     Yeni Aprilla

Pengantar Komputasi Modern

PENDAHULUAN

A.    DEFINISI TEORI KOMPUTASI

Disini saya akan membahas tentang implementasi komputasi pada berbagai bidang . Apa itu komputasi? Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang ilmu ini terutama membahas hal terkait komputabilitas dan kompleksitas, dalam kaitannya dengan formalisme komputasi.

Untuk melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah dan diskret. Ilmuwan komputer mempelajari mesin Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai model paling masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap permasalahan yang "terputuskan" (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

B. IMPLEMENTASI KOMPUTASI BIDANG FISIKA, KIMIA, MATEMATIKA, EKONOMI, BIOLOGI, GEOGRAFI

Implementasi komputasi pada bidang-bidang tertentu, seperti:

1.      Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Fisika

Implementasi komputasi modern di bidang fisika ada 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.

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, 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.

2.      Implementasi Komputasi Modern pada 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.      Implementasi Komputasi Modern pada 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. Kali ini saya akan membahas sedikit lebih mendalam mengenai implementasi komputasi pada bidang matematika dan ekonomi. Seperti yang kita tahu pada umumnya, matematika merupakan bidang studi yang membahas dan mempelajari angka-angka yang dituangkan kedalam sebuah rumus tertentu untuk menyelesaikan atau mencari solusi dari sebuah permasalahan, yang nantinya akan digunakan sebagai acuan sebagai pengambilan keputusan, contohnya perhitungan statistika yang digunakan untuk mencari tahu berapa jumlah peluang keberhasilan dan kegagalan pada suatu kejadian, selain itu grafik saham yang biasa digunakan oleh investor saham, semua perhitungan itu kini sudah diterapkan dalam komputasi, sehingga lebih mudah untuk digunakan, untuk mencari solusi-solusi yang diperdebatkan. Saat ini komputer tidak hanya digunakan untuk mencari informasi diinternet semata, tidak hanya untuk mengetik, tapi komputer juga digunakan dalam hal perhitungan, kita bisa memasukkan rumus-rumus matematika yang kita perlukan kedalam sebuah program komputer dan nantinya bisa kita gunakan sebagai pemecahan suatu masalah, contoh alat komputasi yang digunakan untuk memecahkan perhitungan adalah kalkulator mekanik, 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.

Kemudian implementasi matematika dalam bidang komputer, sebagai programmer matematika adalah ilmu yang wajib dipelajari, untuk melatih logika kita, bagaimana cara membuat suatu program dengan baik dan terstruktur, bagaimana cara menyelesaikan masalah dalam sebuah program komputer, contoh implementasi matematika dalam komputer yang menggunakan materi persamaan garis sebagai berikut: aplikasi yang membutuhkan persamaan garis untuk progammer adalah turbo pascal. Turbo Pascal, salah satu aplikasi yang menerapkan sistem persamaaan garis

4.       Implementasi Komputasi Modern pada 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 .     Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Biologi

Dalam implementasi komputasi modern di bidang biologi terdapat Bioinformatika, sesuai dengan asal katanya yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Pada umumnya, Bioinformatika didefenisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama lainnya.

Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.

6.       Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Geografi

Implementasi dari 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 dalam bahasa Indonesia.berarti komputasi awan.

Implementasi komputasi modern di bidang geografi diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang merupakan sistem informasi khusus yang mengelola data yang memiliki informasi spasial (bereferensi keruangan). Atau sistem komputer yang memiliki kemampuan untuk membangun, menyimpan, mengelola dan menampilkan informasi berefrensi geografis, misalnya data yang diidentifikasi menurut lokasinya, dalam sebuah database. Para praktisi juga memasukkan orang yang membangun dan mengoperasikannya dan data sebagai bagian dari sistem ini. Teknologi Sistem Informasi Geografis dapat digunakan untuk investigasi ilmiah, pengelolaan sumber daya, perencanaan pembangunan, kartografi dan perencanaan rute. Misalnya, GIS bisa membantu perencana untuk secara cepat menghitung waktu tanggap darurat saat terjadi bencana alam, atau GIS dapat digunaan untuk mencari lahan basah (wetlands) yang membutuhkan perlindungan dari polusi.

WEBSITE PERUSAHAAN YANG DIDALAM TERDAPAT KOMPUTASI MODERN SEMUA BIDANG

Komputasi modern telah diterapkan di berbagai bidang, salah satunya adalah bidang kuliner. Dalam hal ini, saya akan membahas tentang penerapan komputasi modern pada website resmi dari perusahaan Hoka-hoka bento Indonesia. Untuk dapat melihat website tersebut kita harus membuka link http://www.hokben.co.id/ setelah itu, maka akan tampil halaman awal dari website tersebut seperti dibawah ini :

Pada tampilan awal website, user dimudahkan untuk memilih informasi yang user inginkan. Seperti menu yang tersedia beserta harganya, lokasi outlet terdekat, promo yang sedang berlangsung, dan lain-lain.

  

Selain itu, pada website ini juga terdapat layanan atau menu Pesan Online yang termasuk ke dalam komputasi modern. Dengan layanan ini, customer dapat memesan menu makanan secara online tanpa harus datang ke restoran. Proses kerja dari layanan ini dijalankan oleh komputer. Berikut tampilan layanan yang dimaksud:

  

Nah, kalau kita berminat dengan menu yang ada kita dapat mengetikkan jumlah pesanan yang kita inginkan, seperti pada gambar di atas.

Lalu untuk konfirmasi pemesanan, kita harus login dahulu. Setelah itu kita diminta untuk mengisikan data pembeli. Seperti nama dan alamat yang dituju. Tahap yang terakhir dari proses pemesanan yang tadi telah kita lalui adalah akan tampil Detail Order dari transaksi pemesanan online yang kita lakukan.

Sumber: http://www.hokben.co.id/

Kesimpulan

Website Hoka-hoka bento sudah menggunakan komputasi modern. Fitur order online yang disediakan oleh website Hoka-hoka bento ini yaitu merupakan penerapan dari komputasi modern. Pembeli dapat langsung memesan pada website resmi Hoka-hoka bento lalu pesanan akan diantarkan ke lokasi pembeli tanpa harus datang ke lokasi restoran Hoka-hoka bento yang dapat memakan waktu dan tenaga.


Nama Kelompok 5:

1.     Alif Bhakti Wicaksana Gultom

2.     Dicky 

3.     Muhammad Faras

4.     Resti Audiyanti

5.     Yeni Aprilla