Paralel Computation

• Pendahuluan

Parallel computation adalah salah satu pemrograman komputer yang memungkinkan untuk melakukan eksekusi perintah secara bersamaan dalam satu ataupun banyak prosesor di dalam sebuah CPU. Parallel computation dapat mengoptimalkan pengerjaan suatu proses, karena banyak proses dikerjakan secara bersamaan .

• Parallelism Concept

Parallelism Concept adalah sebuah kemampuan prosesor untuk melakukan sebuah tugas atau banyak tugas secara simultan atau bersama - sama, dengan kata lain prosesor mampu melakukan satu tugas maupun banyak tugas dalam satu waktu secara bersamaan.

• Distributed Processing

Distributed Processing merupakan proses pendistribusian pengolahan paralel dalam pemrosesan paralel menggunakan beberapa mesin. Jadi, pendistribusian proses ke beberapa mesin agar dikerjakan secara bersamaan dan mendapatkan hasil yang cepat dan tepat.

• Architectural Parallel Computer

Menurut seorang Designer Processor, taksonomi Flynn, Arsitektur Komputer dibagi menjadi 4 baguan, yaitu:

1. SISD (Single Instruction Single Data Stream)

Jenis Komputer yang hanya memiliki satu prosesor dan satu instruksi yang dieksekusi secara serial.

2. SIMD (Single Instruction  Multiple Data Stream)

Jenis komputer yang memiliki lebih dari satu prosesor, tetapi komputer ini hanya mengeksekusi satu instruksi secara paralel pada data yang berbeda pada level lock-step.

3. MISD (Multiple Instruction Single Data Stream)

Jenis komputer yang memiliki satu prosesor dan mengeksekusi beberapa instruksi secara paralel tetapi di dalam praktiknya tidak ada komputer yang dibangun dengan arsitektur ini karena sistemnya tidak mudah dipahami.

4. MIMD (Multiple Instruction Multiple Data Stream)

Jenis komputer yang memiliki lebih dari satu prosesor dan mengeksekusi lebih dari satu instruksi secara paralel. Tipe komputer ini yang paling banyak digunakan untuk membangun komputer paralel, bahkan banyak supercomputer yang menerapkan arsitektur ini, karena model dan konsepnya yang tidak terlalu rumit untuk dipahami.

sumber:

http://uchaaii.blogspot.co.id/2013/07/parallel-computation.html

Pengantar Quantum Computation

• Pendahuluan

Quantum Computation sendiri adalah bidang studi yang difokuskan pada teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan subatom) tingkat.

Komputer kuantum adalah alat hitung (komputer) yang menggunakan teori mekanika kuantum. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit sedangkan dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).

Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum. Selanjutnya para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover. 

Komputer kuantum masih dikembangkan sampai sekarang, tetapi telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa.

• Entanglement

Entanglement adalah suatu teori mekanika quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu partikel mengalami perbuahan  maka partikel lainnya akan mengalami perubahan yang sama. Partikel – partikel tersebut saling berhubungan dengan partikel lainnya meskipun partikel tersebut berdiri sendiri dan terpisah dari partikel lainnya.

• Quantum Gates

Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. Cara kerja Gerbang kuantum mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan bit baru sebagai output. Gerbang logika kuantum mengambil dalam qubit yang bisa eksis dalam keadaan superposisi, ini membuka dimensi baru seluruh kemungkinan solusi dan output.

• Algoritma Shor

Algoritma Shor adalah suatu teori dimana komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. Jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.

sumber:

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum

http://uchaaii.blogspot.co.id/2013/07/pengantar-quantum-computation_17.html

Distributed Computation dalam Cloud Computing

Pada post sebelumnya sudah dijelaskan tentang cloud computing, sekarang akan dibahas apa itu Distributed computation didalam cloud computing, dari namanya distributed (terdistribusi) adalah suatu sistem yang saling bekerja sama atau berinteraksi antara satu dengan yang lain untuk mendistrubsikan atau mengirimkan data, sedangkan computation (komputasi) adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Jadi distributed computation adalah sebuah sistem komputer, dimana masalah yang besar dibagi menjadi bagian – bagian masalah ke beberapa komputer yang terhubung dalam satu jaringan komputer. Masalah yang sudah terselesaikan akan dirubah menjadi solusi dan akan disatukan kembali menjadi solusi yang besar dan terintegrasi.

Kesimpulan

Cloud computing sangat berguna untuk menyimpan data pada server virtual di internet. Maka dari itu diperlukan distributed computation, untuk mengirim dan menerima data secara terdistribusi.

sumber

http://ridwanraa.blogspot.co.id/2015/10/distributed-computation-dalam-cloud.html

http://dhenyx.blogspot.co.id/2014/05/distributed-computation-dalam-cloud.html 

Pengantar Komputasi Cloud

Perkebambangan teknologi dijaman sekarang ini sangatlah pesat, dengan majunya teknologi segala hal dapat dilakukan dengan mudah dan serba praktis, salah satu contoh majunya teknologi dalam hal penyimpanan data yaitu cloud computing. Cloud computing adalah kombinasi pemanfaatan teknologi komputer dengan pengembangan berbasis internet. Pada teknologi komputasi awan (metafora dari ineternet) semua data berada dan disimpan di server internet, begitu juga aplikasi dan software yang dibutuhkan pengguna berada pada komputer server. Pengguna harus terhubung ke internet untuk bisa mengakses dan menjalankan aplikasi yang ada deserver tersebut.

Keunggulan cloud computing yaitu orang tidak perlu susah – susah membutuhkan media penyimpan seperti flash disk, hardisk dan lain – lain, karena semua sudah tersedia secara virtual. Dan juga fleksibilitas yang tinggi kapanpun dan dimanapun pengguna dapat mengakses data hanya perlu terkoneksi dengan internet.

Ada beberapa jenis layanan cloud computing diantaranya sebagai berikut:

•  Software as a Service (SaaS)

Jenis layanan Software as service merupakan jenis layanan yang menyediakan aplikasi siap pakai untuk pengguna. Jadi user tidak perlu membuat aplikasi ataupun infrastruktur. Contohnya adalah gmail, hotmail, ymail, facebook.

• Platform as a Service (PaaS)

Layanan ini menyewakan tempat untuk menjalankan sebuah aplikasi pengguna. Layanan tersebut bisa saja seperti penyedian system operasi, database, framework yang merupakan platform untuk menjalankan sebuah aplikasi. Contohnya Windows Azure, Amazon web service.

• Infrastructure as a Service (IaaS)

Layanan ini menyidiakan infrastruktur IT kepada pengguna dimana layanan tersebut dibangun berbasis cloud. Infrastruktur tersebut bisa berupa fisik seperti hardisk, memory, jenis server, jaringan dan sebagainya. Contohnya Amazon EC2, Rackspace Cloud.

Contoh Kasus Komputasi

Contoh kasus komputasi dalam bidang kimia

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan, dan kristal cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya (mis. proses denaturasi protein), perubahan fase, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah antara ilmu komputer dan kimia.

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.

Kimiawan komputasi sering berusaha memecahkan persamaan Schrödinger non-relativistik, dengan penambahan koreksi relativistik, walaupun beberapa perkembangan telah dilakukan untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang sepenuhnya relativistik. Pada prinsipnya persamaan Schrödinger mungkin diselesaikan, baik dalam bentuk bergantung-waktu atau tak-bergantung-waktu, disesuaikan dengan masalah yang dikaji, tetapi pada praktiknya tidak mungkin kecuali untuk sistem yang amat kecil. Karena itu, sejumlah besar metode hampiran dikembangkan untuk mencapai kompromi terbaik antara ketepatan perhitungan dan biaya komputasi.

Dalam kimia teori, kimiawan dan fisikawan secara bersama mengembangkan algoritma dan program komputer untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul, dan/atau lintasan reaksi untuk reaksi kimia, serta simulasi sistem makroskopis. Kimiawan komputasi kebanyakan hanya menggunakan program komputer dan metodologi yang ada dan menerapkannya untuk permasalahan kimia tertentu. Di antara sebagian besar waktu yang digunakan untuk hal tersebut, kimiawan komputasi juga dapat terlibat dalam pengembangan algoritma baru, maupun pemilihan teori kimia yang sesuai, agar diperoleh proses komputasi yang paling efisien dan akurat.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan:

• Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
• Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
• Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

Contoh kasus dalam bidang fisika

Fisika komputasi adalah studi implementasi numerik algoritma untuk memecahkan masalah di bidang fisika di mana teori kuantitatif sudah ada. Dalam fisika, berbagai teori yang berdasarkan permodelan matematika menyediakan prediksi yang akurat mengenai bagaimana sebuah sistem bergerak. Namun seringkali penggunaan permodelam matematika untuk sebuah sistem khusus yang bertujuan untuk menghasilkan prediksi yang bermanfaat tidak bisa dilakukan ketika itu. Hal ini terjadi karena solusi permasalahan tidak memiliki ekspresi bentuk tertutup (closed-form expression) atau terlalu rumit. Dalam banyak kasus, perkiraan numerik dibutuhkan. 

Fisika komputasi adalah subjek yang berhubungan dengan berbagai perkiraan numerik; perkiraan solusi yang ditulis sebagai sejumlah besar bilangan terbatas (finite) dari operasi matematika sederhana (algoritma), dan komputer digunakan untuk melakukan operasi tersebut dan menghitung solusi dan errornya. Contoh dari komputasi fisika adalah Projectile Motion (Gerak Parabola).

sumber:

https://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_komputasi

https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_komputasi

Implementasi Komputasi Di Berbagai Bidang

Teori komputasi dapat diimplementasikan dalam berbagai bidang diantaranya sebagai beriku :

Implementasi Komputasi Dalam Bidang Fisika

Ilmu fisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang alam dalam makna yang luas, mempelajari gejala alam, atau materi lingkup ruang, waktu, dan hukum hokum seperti hokum kekekalan energy dan lainnya, implementasi komputasi dalam dunia fisika yakni untuk membantu para fisikawan dengan mudah mampu menyelesaikan permasalahan nya dalam bidang fisika.

Fisika komputasi adalah subjek yang berhubungan dengan berbagai perkiraan numerik; perkiraan solusi yang ditulis sebagai sejumlah besar bilangan terbatas (finite) dari operasi matematika sederhana (algoritma), dan komputer digunakan untuk melakukan operasi tersebut dan menghitung solusi dan errornya.

Implementasi Komputasi Dalam 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.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan:

•  Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
• Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan   pada reaksi di laboratorium.
• Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam system

Implementasi Komputasi Dalam Bidang Geologi dan Geografi

Geologi dan Geografi, pada bidang ini dapat dilakukan pemanfaatan seperti pemodelan terhadap akses keadaan geografis suatu permukaan wilayah yang dapat dipantau jika terjadi pergerakan atau getaran. Selain itu dapat dilakukan pengiriman informasi mengenai prakiraan cuaca yang sangat berguna bagi segala hal terutama transportasi udara dan laut.

Implementasi Komputasi Dalam 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.

Implementasi Komputasi Dalam 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.

Sumber:
http://ferdianrezpector.blogspot.com/2015/04/implementasi-komputer-pada-berbagai.html
https://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_komputasi
https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika_komputasi

Teori Komputasi

Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang ini dibagi menjadi dua cabang: teori komputabilitas dan teori kompleksitas, namun kedua cabang berurusan dengan model formal 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 dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah. 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 dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

Sumber:
http://istanateknologi.blogspot.co.id/2015/04/pengertian-komputasi-dan-teori-komputasi.html