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:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar