Bioinformatika

a. Sejarah BioInformatika

           Bioteknologi secara umum telah dikenal sejak ribuan tahun yang lalu. Penggunaan mikrobia untuk fermentasi dalam pembuatan minuman beralkohol misalnya telah dilakukan sejak 30 abad sebelum masehi. Namun Sejarah Bioteknologi modern dimulai ketika ditemukan kembali kemampuan bakteri Streptococcus pneumoniae yang telah kehilangan virulensinya yaitu dengan mencampurkannya dengan bakteri yang virulen, Avery dkk (1944) telah membuktikan bahwa pada tingkat organogenesis yang paling rendah pun terjadi transaksi genetik (Brown 1991). Selanjutnya diketahui konstruksi plasmid, penyisipan gen antar organisme yang menghasilkan DNA rekombinan. Adanya bakteri tanah Agrobacterium tumafaciens yang dapat mentransfer gen secara alami dan akhirnya didapat mekanisme transfer gen antar tanaman maka muncullah tanaman transgenik (Maniatis dkk, 1982) Tanaman transgenik, yaitu tanaman yang sudah disusupi oleh DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan.

           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.

           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 teknik sekuensing 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.

b. Definisi Bioinformatika

• 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.

• Bioinformatika adalah (ilmu yang mempelajari) penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

• Bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin biologi molekul, matematika dan teknik informasi (TI). Ilmu ini didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi molekul. Biologi molekul sendiri juga merupakan bidang interdisipliner, mempelajari kehidupan dalam level molekul.

• Bioteknologi secara sempit didefinisikan sebagai penerapan prinsip-prinsip dasar biologi, biokimia, serta rekayasa untuk mengubah dan mendapatkan nilai tambah dari suatu organisme atau agensia biologis. Sedangkan dalam arti luas bioteknologi dapat didefinisikan sebagai teknologi untuk mendayagunakan organisme hidup atau bagian dari organisme untuk menghasilkan atau memodifikasi produk-produk tertentu, serta untuk perbaikan dan pemuliaan mikroorganisme, tanaman, atau hewan. bagian dari organisme melalui pemanfaatan.

• Bioinformatika adalah bidang yang menggunakan komputer untuk menyimpan dan menganalisis informasi biologi molekuler. Menggunakan informasi ini dalam format digital, bioinformatika kemudian dapat memecahkan masalah molekuler biologi , memprediksi struktur, dan bahkan simulasi makromolekul.

     c. Kegunaan Bioinformatika

1. Bioteknologi Dalam Bidang Klinis

           Bioinformatika dalam bidang klinis sering disebut sebagai informatika klinis(clinical informatics). Aplikasi dari informatika klinis ini berbentuk manajemen data-dataklinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang dikembangkan olehClement J. McDonald dari Indiana University School of Medicine pada tahun 1972.McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33 orang pasien penyakit gula(diabetes). Sekarang EMR ini telah diaplikasikan pada berbagai penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, fotorontgen, ukuran detak jantung, dan lain lain. Dengan data ini dokter akan bisa bertugas menunjang seluruh proses kehidupan, antara lain sebagai katalis reaksi biokimia dalam tubuh (disebut enzim), berperan serta dalam sistem pertahanan tubuh melawan virus, parasit dan lain-lain (disebut antibodi), menyusun struktur tubuh dari ujung kaki(otot terbentuk dari protein actin, myosin, dan sebagainya) sampai ujung rambut (rambut tersusun dari protein keratin), dan lain-lain. Arus informasi, DNA -> RNA -> Protein,inilah yang disebut sentral dogma dalam biologi molekul.

           Sekuen DNA satu organisme, yaitu pada sejenis virus yang memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida/molekul DNA atau sekitar 11 gen, berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982. Di Indonesia, ada Lembaga Biologi Molekul Eijkman yang terletak diJakarta. Di sini kita bisa membaca sekuen sekitar 500 nukleotida hanya dengan membayar $15. Trend yang sama juga nampak pada database lain seperti database sekuen asam amino penyusun protein, database struktur 3D protein, dan sebagainya. Inovasi teknologi DNA chip yang dipelopori oleh perusahaan bioteknologi AS, Affymetrix diSilicon Valley telah mendorong munculnya database baru mengenai RNA.

           Desakan kebutuhan untuk mengumpulkan, menyimpan dan menganalisa data-databiologis dari database DNA, RNA maupun protein inilah yang semakin memacuperkembangan kajian Bioinformatika.

      2. Untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru

           Bioinformatika juga menyediakan tool yang sangat penting untuk identifikasi agent penyakit yang belum dikenal penyebabnya. Banyak sekali penyakit baru yang muncul dalam dekade ini, dan diantaranya yang masih hangat adalah SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome).

           Pada awalnya, penyakit ini diperkirakan disebabkan oleh virus influenza karenagejalanya mirip dengan gejala pengidap influenza. Akan tetapi ternyata dugaan ini salahkarena virus influenza tidak terisolasi dari pasien. Perkirakan lain penyakit ini disebabkanoleh bakteriCand ida karena bakteri ini terisolasi dari beberapa pasien. Tapi perkiraan inijuga salah. Akhirnya ditemukan bahwa dari sebagian besar pasien SARS terisolasi virus Corona jika dilihat dari morfologinya. Sekuen genom virus ini kemudian dibaca dan dari hasil analisa dikonfirmasikan bahwa penyebab SARS adalah virusCo rona yang telah berubah (mutasi) dari virusCorona yang ada selama ini.

           Dalam rentetan proses ini, Bioinformatika memegang peranan penting. Pertamapada proses pembacaan genom virus Corona. Karena didatabase seperti GenBank, EMBL (European Molecular Biology Laboratory), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan)sudah tersedia data sekuen beberapa virus Corona, yang bisa digunakan untuk mendisainprimer yang digunakan untuk amplifikasi DNA virus SARS ini. Software untukmendisain primer juga tersedia, baik yang gratis maupun yang komersial. Contoh yanggratis adalah Webprimer yang disediakan oleh Stanford Genomic Resources, GeneWalker yang disediakan oleh Cybergene AB, dan lain sebagainya. Untuk yang komersial ada Primer Disainer yang dikembangkan olehScientific & Education Software, dan software-software untuk analisa DNA lainnya seperti Sequencher (Gene Codes Corp.), SeqMan II (DNA STAR Inc.),Genetyx(GENETYX Corp.),DNASIS (HITACHI Software), dan lain lain. Menentukan obat yang sesuai dengan kondisi pasien tertentu dan lebih jauh lagi, dengandibacanya genom manusia, akan memungkinkan untuk mengetahui penyakit genetikseseorang, sehingga penanganan terhadap pasien menjadi lebih akurat.

      3. Untuk Mendiagnosa Penyakit Baru

           Untuk menangani penyakit baru diperlukan diagnosa yang akurat sehingga dapat dibedakan dengan penyakit lain. Diagnosa yang akurat ini sangat diperlukan untuk pemberian obat dan perawatan yang tepat bagi pasien.

           Ada beberapa cara untuk mendiagnosa suatu penyakit, antara lain: isolasi agent penyebab penyakit tersebut dan analisa morfologinya, deteksi antibodi yang dihasilkan dari infeksi dengan teknik enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), dan deteksi gendari agent pembawa penyakit tersebut dengan Polymerase Chain Reaction (PCR).

           Teknik yang banyak dan lazim dipakai saat ini adalah teknik PCR. Teknik ini sederhana, praktis dan cepat. Yang penting dalam teknik PCR adalah disain primer untuk amplifikasi DNA, yang memerlukan data sekuen dari genom agent yang bersangkutan dan software seperti yang telah diuraikan di atas. Disinilah Bioinformatika memainkan peranannya. Untuk agent yang mempunyai genom RNA, harus dilakukan reverse transcription (proses sintesa DNA dari RNA) terlebih dahulu dengan menggunakan enzim reverse transcriptase. Setelah DNA diperoleh baru dilakukan PCR. Reverse transcription dan PCR ini bisa dilakukan sekaligus dan biasanya dinamakan RT-PCR.  Teknik PCR ini bersifat kualitatif, oleh sebab itu sejak beberapa tahun yang lalu dikembangkan teknik lain, yaitu Real Time PCR yang bersifat kuantitatif. Dari hasil Real Time PCR ini bisa ditentukan kuantitas suatu agent di dalam tubuh seseorang, sehingga bisa dievaluasi tingkat emergensinya. Pada Real Time PCR ini selain primer diperlukan probe yang harus didisain sesuai dengan sekuen agent yang bersangkutan. Di sini juga  diperlukan software atau program Bioinformatika

      4. Bagaimana Penemuan Obat-obatan

           Cara untuk menemukan obat biasanya dilakukan dengan menemukan zat/senyawayang dapat menekan perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena perkembangbiakan agent tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, maka faktor-fakto rinilah yang dijadikan target. Diantaranya adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk perkembangbiakan suatu agent. Mula-mula yang harus dilakukan adalah analisa struktur dan fungsi enzim-enzim tersebut. Kemudian mencari atau mensintesa zat/senyawa yangdapat menekan fungsi dari enzim-enzim tersebut.

           Analisa struktur dan fungsi enzim ini dilakukan dengan cara mengganti asam amino tertentu dan menguji efeknya. Analisa penggantian asam amino ini dahulu dilakukan secara random sehingga memerlukan waktu yang lama. Setelah Bioinformatika berkembang, data-data protein yang sudah dianalisa bebas diakses oleh siapapun, baik data sekuen asam aminonya seperti yang ada di SWISS-PROT maupun struktur 3D-nya yang tersedia di Protein DataBank (PDB). Dengan database yang tersedia ini, enzim yangbaru ditemukan dapat dibandingkan sekuen asam amino-nya, sehingga bisa diperkirakanasam amino yang berperan untuk aktivitas (active site) dan kestabilan enzim tersebut.

           Setelah asam amino yang berperan sebagai active site dan kestabilan enzim tersebut ditemukan, kemudian dicari atau disintesa senyawa yang dapat berinteraksi dengan asam amino tersebut. Dengan data yang ada di PDB, maka dapat dilihat struktur3D suatu enzim termasuk active site-nya, sehingga bisa diperkirakan bentuk senyawayang akan berinteraksi dengan active site tersebut. Dengan demikian, kita cukup mensintesa senyawa yang diperkirakan akan berinteraksi, sehingga obat terhadap suatu penyakit akan jauh lebih cepat ditemukan. Cara ini dinamakan “docking” dan telah banyak digunakan oleh perusahaan farmasi untuk penemuan obat baru.

           Meskipun dengan Bioinformatika ini dapat diperkirakan senyawa yang berinteraksi dan menekan fungsi suatu enzim, namun hasilnya harus dikonfirmasi dahulu melalui eksperimen di laboratorium. Akan tetapi dengan Bioinformatika, semua proses ini bisa dilakukan lebih cepat sehingga lebih efisien baik dari segi waktu maupun finansial.

           Tahun 1997, Ian Wilmut dari Roslin Institute dan PPL Therapeutics Ltd,Edinburgh, Skotlandia, berhasil mengklon gen manusia yang menghasilkan faktor IX (faktor pembekuan darah), dan memasukkan ke kromosom biri-biri. Diharapkan biri-biri yang selnya mengandung gen manusia faktor IX akan menghasilkan susu yang mengandung faktor pembekuan darah. Jika berhasil diproduksi dalam jumlah banyakmaka faktor IX yang diisolasi dari susu harganya bisa lebih murah untuk membantu parapenderita hemofilia.

      5. Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian

Bioteknologi telah diterapkan secara luas dalam bidang pertanian, antara lain yaitu:

• Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi tanaman.
• Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi aseptik.
• Kultur in vitro memungkinkan perbanyakan tanaman secara massal dalam waktu yang singkat.
• Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis untuk pengendalian hama. 

      d. Bidang Ilmu Yang Terkait

           Bioteknologi dapat diklasifikasikan menjadi bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Bioteknologi modern ditandai dengan penggunaan teknik biologi molekuler sehingga rekayasa yang dilakukan dapat jauh lebih terarah sehingga hasil yang diperoleh dapat lebih atau sepenuhnya dikendalikan. Dalam biologi konvensional, agensia biologis yang digunakan masih “apa adanya” sehingga hasil yang diperoleh belum sepenuhnya dapat dikemdalikan.

          Bioteknologi sebagai ilmu multidisiplin dalam kajian dan penerapannya memiliki ruang lingkup yang luas. Banyak bidang ilmu yang terkait, di antaranya adalah :

1. Biologi (Mikrobiologi dan Biologi Sel Molekuler)
2. Biokimia (Kimia)
3. Genetika (Genetika Molekuler)
4. Rekayasa Genetik
5. Rekayasa Bioproses
6. Teknologi Enzim
7. Teknologi Pangan dan Fermentasi
8. Teknik Komputerisasi ( Teknik Bioinformatika)

          Cabang Ilmu Bionformatika

Bioinformatika merupakan suatu bidang interdisipliner. Banyak cabang-cabang disiplin ilmu yang terkait dengan Bioinformatika sehingga banyak pilihan bagi yang ingin mendalami Bioinformatika. Beberapa bidang yang terkait dengan Bioinformatika antara lain:

          1.  Biophysics

Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).

          2. Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika 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.

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.

6.      Mathematical Biology

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.

Sumber :

• https://bioinformaticjbub.wordpress.com/2010/02/22/whats-bioinformatics/
• http://www.wisegeek.com/what-is-bioinformatics.htm
• http://www.fatayat.or.id/page.php?lang=id&menu=news_view&news_id=67
• http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika 
• http://fatchiyah.lecture.ub.ac.id/2010/03/bioinformatika/
• http://www.pdfssearch.com/BIOINFORMATIKA:-Perkembangan,-Disiplin-Ilmu-dan-Penerapannya-di

 

Hubungan Antara Komputasi Modern Dengan Parallel Processing

Parallel processing adalah penggunaan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, paralel 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 ada keterkaitan diantaranya.

Sebagian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan mneghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software.

Paralel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Paralel processing disebut juga parallel computing. Parallel computing adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan. Biasanya digunakan saat kapasitas yang dibutuhkan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu, diperlukan berbagai perangkat lunak pendukung yang disebut middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

Arsitektur Komputer Parallel 
Michael J. Flynn membagi komputer dalam 4 kategori yaitu :

1. Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream) 

• Pada komputer jenis ini semua instruksi dikerjakan terurut satu demi satu, tetapi juga dimungkinkan adanyaoverlapping dalam eksekusi setiap bagian instruksi (pipelining). Pada umumnya komputer SISD berupa komputer yang terdiri atas satu buah pemroses (single processor). Namun komputer SISD juga mungkin memiliki lebih dari satu unit fungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain), selama seluruh unit fungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit pengendali. Skema arsitektur global komputer SISD dapat dilihat pada gambar 3.1

2. Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)

• Pada komputer SIMD terdapat lebih dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuah unit pengendali yang sama. Seluruh elemen pemrosesan menerima dan menjalankan instruksi yang sama yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasi terhadap himpunan data yang berbeda yang berasal dari aliran data yang berbeda pula. Skema arsitektur global komputer SIMD dapat dilihat pada gambar 3.2

 

3. Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)

• Komputer jenis ini memiliki n unit pemroses yang masing-masing menerima dan mengoperasikan instruksi yang berbeda terhadap aliran data yang sama, dikarenakan setiap unit pemroses memiliki unit pengendali yang berbeda. Keluaran dari satu pemroses menjadi masukan bagi pemroses berikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali dalam bentuk prototipe untuk penelitian. Skema arsitektur global komputer MISD dapat dilihat pada gambar 3.3

 

4. Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)

• Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupledjika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebutloosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.  Skema arsitektur global komputer MISD dapat dilihat pada gambar 3.4

Paralel prosessing komputasi adalah proses atau pekerjaan komputasi di komputer dengan memakai suatu bahasa pemrograman yang dijalankan secara paralel pada saat bersamaan. Secara umum komputasi paralel diperlukan untuk meningkatkan kecepatan komputasi bila dibandingkan dengan pemakaian komputasi pada komputer tunggal.

Berikut ini adalah gambar perbedaan antara komputasi tunggal dengan parallel komputasi :

 

Sumber :

http://bagusonthespot.blogspot.com/2012/04/parallel-processing.html

http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/download/1607/1382

https://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_computing

PENGERTIAN DAN PENERAPAN KOMPUTASI MODERN

A. Pengertian Komputasi

Komputasi diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. 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. Pada zaman sekarang ini, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.

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.

B. Pengertian Komputasi Modern

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:
1. Akurasi (big, Floating point)

2. Kecepatan (dalam satuan Hz)

3. Problem Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)

4. Modeling (NN & GA)

5. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

C. Jenis-jenis Komputasi Modern

Komputasi modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud (awan). Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi modern sebagai berikut :

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. 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. Ada beberapa daftar yang dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah :

Sistem untuk koordinat sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.
Sistem menggunakan standard dan protocol yang terbuka.
Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.
3. Cloud computing

Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet. Komputasi cloud menggambarkan pelengkap baru, konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam internet, dan biasanya melibatkan ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

Adapun perbedaan antara komputasi mobile, komputasi grid dan komputasi cloud, dapat dilihat penjelasannya dibawah ini :

Komputasi mobile menggunakan teknologi komputer yang bekerja seperti handphone, sedangkan komputasi grid dan cloud menggunakan komputer.
Biaya untuk tenaga komputasi mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan cloud.
Komputasi mobile tidak membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana-mana, sedangkan grid dan cloud membutuhkan tempat yang khusus.
Untuk komputasi mobile proses tergantung si pengguna, komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet sebagai penghubungnya.
D. Sejarah Komputasi Modern

Kata  “komputer” pertama kali pada tahun 1613, hal ini mengacu pada perhitungan aritmatika dan kata “komputer” digunakan dalam pengertian itu sampai pertengahan abad ke-20. Dari akhir abad ke-19 dan seterusnya. Berkembanganya komputer akhirnya makna komputer menjadi sebuah mesin yang melakukan komputasi.

Sejarah komputer modern dimulai dengan dua teknologi yang terpisah- perhitungan otomatis dan dapat di program-tapi tidak ada satu perangkat pun yang dapat dikatakan sebagai komputer, karena sebagian penerapan yang tidak konsisten istilah tersebut. Contoh-contoh awal perangkat penghitung mekanis termasuk sempoa (yang berasal dari sekitar 150-100 SM).  Seorang pahlawan dari Alexandria (sekitar 10-70 AD) membangun sebuah teater mekanis yang diadakan bermain berlangsung 10 menit dan dioperasikan oleh sebuah sistem yang kompleks dengan tali dan drum yang dipakai sebagai sarana untuk memutuskan bagian dari mekanisme. Ini adalah inti dari programmability.

Salah satu tokoh yang sangat mempengaruhi perkembangan komputasi modern adalah John von Neumann (1903-1957), Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern.Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer  yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu.

Sejarah singkat dari perjalanan hidup dari 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.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 merupakan  tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Von Neumann belajar berbagai tempat dan beberapa tempatnya di Berlin dan Zurich. Di tempat itu beliau 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 bidang matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Beliau pernah mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas Princeton pada saat yang bersamaan Von Neumann menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced Studies.

Von Neumann sangat tertarik pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. Von Neumann menjadi seorang konsultan pada pengembangan komputer ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah seperangkat komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.

Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC :

Konrad Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.

Berikutnya Non-programmable Atanasoff-Berry Computer  yang di temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor.Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).

Selanjutnya komputer Colossus ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable.Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.

The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.

Lalu lahirlah US Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik  (ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang ditemukan padatahun 1941).

Sumber :
http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi
http://my.opera.com/aviciena/blog/show.dml/8170711

Review Sony MP-CL1

Proyektor kini harganya semakin terjangkau dan semakin mudah dibawa. Baru-baru ini Sony sebagai produsen perangkat elektronik telah mengeluarkan mesin proyektor yang cukup mengesankan, karena ukurannya yang sebesar smartphone dan mampu menampilkan layar proyeksi hingga 120 inci serta built in speaker.

Menggunakan teknologi pico projector, Sony memungkinkan untuk membuat projector berukuran mini namun tetap menghasilkan gambar yang tajam. Selain itu projector ini menggunakan baterai sebagai sumber tenaganya sehingga bisa digunakan tanpa terhubung dengan kabel listrik. Anda juga bisa menggunakan proyektor ini sebagai powerbank karena kemampunannya juga bisa mengisi baterai smartphone!

Dibekali dengan baterai berkapasitas 3000mAh, Sony MP-CL1 namanya, mampu digeber hingga 2 jam nonstop. Projector juga tidak menghasilkan panas yang berlebihan sehingga tidak diperlukan adanya kipas pendingin.

Mempunyai dimensi yang cukup nyaman untuk dibawa dan digenggam seperti smartphone, Sony MP-CL1 seperti sebuah powerbank yang memiliki fitur projector. Proyektor ini memiliki dimensi yang sangat ramping yakni sekitar 7,7 x 15 x 1,3 cm.

Pada sisi kanan proyektor anda akan mendapati berbagai konektivitas dan tombol yang menghadirkan fitur yang sangat bermanfaat dari proyektor ini. Sony MP-CL1 menggunakan sumber tenaga dari baterai dan anda perlu mengecas proyektor ini menggunakan socket micro USB dengan input DC 5Volt, meskipun menggunakan proyektor sekaligus mengecas tidak dianjurkan namun hal ini bisa dilakukan. Kemudian terdapat tombol power serta volume yang juga merangkap sebagai tombol menu. Sebuah port HDMI, proyektor saku ini menggunakan konektifitas HDMI untuk mengambil gambar dan suara, namun ada satu lagi cara proyektor ini mendapatkan sumber gambar dan suara yakni melalui wireless, perangkat ini mampu menampilkan gambar smartphone anda.

Kekurangan projektor ini meskipun menggunakan Wi-Fi sebagai koneksi ke smartphone, Sony tidak membekali module bluetooth pada perangkat ini, dan juga tidak terdapat kemampuan untuk membaca presentasi langsung lewat USB flashdisk maupun hardisk eksternal.

Jack audio, jack ini sangat cocok bagi anda yang ingin mendapatkan suara lewat tambahan speaker yang lebih besar, meskipun proyector ini mampu mengeluarkan suara karena built in speaker namun suara yang dihasilkan mungkin masih kurang apalagi bagi anda para gamer, anda bisa menghubungkan proyektor ini ke smartphone atau perangkat console seperti PS4 yang dihubungkan lewat kabel HDMI.

USB out, salah satu fungsionalitas Sony MP-CL1 bukan hanya sebagai proyektor, namun perangkat ini juga bisa digunakan untuk mengisi ulang daya smartphone lewat port USB out ini. Bagi anda yang suka bepergian membawa-bawa powerbank tampaknya akan lebih bagus jika anda hanya mebawa Sony MP-CL1 saja.

Kualitas proyeksi

Sony MP-CL1 dinilai mampu menghasilkan gambar yang sangat baik, mendapatkan dukungan teknologi laser, gambar yang ditembakkan proyektor mempunyai ketajaman dan warna yang lebih baik. Proyektor pada Sony MP-CL1 memliki spesifikasi resolusi 1920×720 dengan tingkat produksi cahaya hingga 32 lumens. Rasio perbandingn layar yang dipakai oleh proyektor ini adalah 16:9 dengan rekomendasi gambar terbaik yang dihasilkan pada diagonal 40 inci dengan jarak 1,15 meter.

Bagi anda para penggemar proyektor dan smartphone sangat cocok menggunakan proyektor ini baik untuk menampilkan streaming, film dan untuk bermain game smartphone. Proyektor ini dijual dengan bandrol USD 350 atau setara 4,9 juta rupiah.

Sumber : http://kliknklik.com/blogs/review-harga-sony-mp-cl1-proyektor-seukuran-smartphone/

Permasalahan Yang Muncul Saat Menjalankan Bisnis

Dalam menjalani suatu bisnis yang kita kerjakan tidak selamanya berjalan dengan mulus sama halnya bisnis dibidang IT, biasanya orang yang sukses pernah menghadapi kegagalan ataupun permasalahan yang membuat bisnisnya menurun atau merugi. Berikut adalah permasalahan yang sering dihadapi dalam bisnis IT:

1. Persaingan yang Ketat dengan Bisnis IT lainnya

Pastinya yang memiliki gagasan dan ide untuk membuka bisnis IT bukan kita saja. Pasti ada orang lain juga yang sedang malah sudah membangun bisnis IT ini. Banyak ide kreatifitas yang akan lahir bahkan sudah lahir menjadi inovasi dan motivasi baru dalam bidang IT. Dan inilah yang harus pengusaha bisnis IT ini kejar. Ide kreatifitas akan menjadi sahabat dan juga menjadi musuh utama.

2. Penipuan atau Mengabagikan Keamanan

Penipuan Penipuan adalah salah satu masalah pembisnis. Bergerak dibidang IT masalah akan muncul dari media media sosial. Penipuan sering terjadi karena adanya ketidak jelasan atau ketidaktelitiannya pengusaha ataupun pihak oknum.

3. Kurangnya Kualitas Pekerja

Kurang baiknya kualitas sumber daya manusianya sehingga tidak dapat menuhi kebutuhan pasaran akan mengganggu kemajuannya perusahaan.

4. Kekurangan Informasi yang Akurat dan Up To Date

Kurangnya ketersediaan informasi yang akan menimbulkan masalah ini. Karena hal ini akan menimbulkan perusahaan tidak dapat mengetahui kebutuhan konsumen atau pasaran.

Hal penting Dalam Membangun Bisnis IT

Untuk membangun perusahaan yang bergerak di bidang IT ada beberapahal yang penting untuk di perhatikan, seperti :

1. Mengetahui Pergerakan Teknologi Informasi

Mengapa perlu mengetahui perkembangan teknologi ? Supaya apa yang kita suguhkan uptodate dan semakin menarik. Karena tidak dapat disangkal bahwa semakin kesini, teknologi semakin menggiurkan.

2. Bangun Passion Perusahaan

LeBlanc mengungkap, startup bisa saja sedang mengalami penurunan atau kenaikan pada pendapatan. Jika seseorang hanya berorientasi pada gaji yang ia peroleh, tanpa memiliki passion atau semangat bekerja di perusahaan, maka ini bisa menjadi penghalang untuk membuat perusahaan menjadi berkembang. Diperlukan kesabaran hingga bertahun-tahun untuk membangun startup yang sukses.

3. Mengenal Karakter Pegawai

LeBlanc mengungkap salah satu kunci sukses membangun startup, ialah memilih orang yang telah dikenal baik kemampuannya. “Semakin Anda mengetahui keunggulan (anggota tim), semakin dapat diprediksi keberhasilan apa yang Anda coba capai,” tuturnya.

4. Partner Jangka Panjang

LeBlanc bisa meraup USD10 juta untuk pembiayaan HotLink. HotLink merupakan startup teknologi yang menyederhanakan manajemen IT dan hybrid cloud. Menemukan partner ini tentunya yang memiliki sumber daya untuk membantu meng-cover biaya. Sehingga, Anda tidak perlu membawa investor ‘penyelamat’ saat perusahaan sedang krisis.

5. Hindari Pekerja Minim Pengalaman

LeBlanc menyarankan agar jangan sampai mempekerjakan karyawan yang belum memiliki akumulasi pengalaman selama beberapa tahun. Sumber daya manusia menjadi salah satu kunci dalam membangun kesuksesan perusahaan.

6. Integrasi Antar Bidang

Menurut LeBlanc, harus diperlukan koordinasi antara bagian dalam tubuh perusahaan startup. Masing-masing harus memiliki peran dan bertanggungjawab terhadap bidang pekerjaannya.

Misalnya, bagian teknik fokus pada urusannya. Sementara, ada bagian yang mengurusi kepekaan terhadap kebutuhan konsumen selama fase pengembangan produk atau jasa. Sehingga, Anda bisa menyimpan lebih banyak waktu serta mencegah stres.

Sumber :
  http://techno.okezone.com/read/2014/02/05/429/936509/5-tips-sukses-bangun-bisnis-startup

Kiat-Kiat Dalam Membangun Bisnis IT

Untuk membangun suatu usaha khususnya di bidang IT, tidak cukup hanya berbekal pada keahlian penguasaan suatu teknologi. Agar sukses menjadi  enterpreneur dalam dunia IT,  dan berikut ini, ada beberapa kiat sukses dalam membangun bisni di bidang IT :

1. Target atau Visi
   
   Suatu perusahaan yang sukses adalah perusahaan yang berlari dengan tujuan. Seperti contohnya petinju yang tidak sembarangan saja memukul, tapi tahu targetnya. Dalam berbisnis tentunya kita mengetahui target dan tujuan kita adalah konsumen atau masyarakat. Dan, masyarakat ini pun memiliki golongan yang berbeda-beda mulai dari anak-anak, remaja dan orang tua. Sehingga, setiap kebutuhan pasti pun berbeda. Maka, sebagai pengusaha, perlu mengetahu kebutuhan apa yang masyarakat butuhkan akhir-akhir ini dan dimasa mendatang sehingga dapat memenuhi setiap kebutuhan tersebut. Demikianlah meninju tepat pada sasaran.

2. Menyiapkan Mental Yang Kuat
   
   Seperti yang kita ketahui resiko membuka usaha lebih besar ketimbang menjadi karyawan suatu perusahaan, salah satunya risiko kehilangan seluruh modal yang investasikan. Karena itu kita harus  memerlukan mental yang kuat sebab bisnis kita memiliki kemungkinan untuk sukses besar, namun juga bisa gagal total. Walaupun begitu, keberhasilan tetap ada. Lalu apa saja yang perlu kita perhatikan ?

• Selektif Jeli melihat peluang di pasar
  
  Upayakan agar bisa menangkap sekecil apapun peluang yang ada dan gunakan perhitungan yang matang karena sebagai seorang pengusaha, harus cermat serta jeli melihat peluang-peluang di pasar.

• Cerdik menghadapi kompetitor
  
  Adanya pesaing adalah hambatan untuk berhasilnya suatu usaha. Karena itu, harus cerdik dalam menghadapai mereka. Cari perbedaan antara produk kita dengan produk mereka sehingga mempunyai nilai lebih (added value) jika dibandingkan dengan mereka. Misalnya, dalam usaha fotocopy kamu memberikan kupon undian pada pelanggan dengan pembayaran di atas Rp 50.000,- yang akan diundi setiap 6 bulan sekali.

• Menawarkan produk dengan sistem
  
  Kunci sukses untuk bisnis kamu adalah melalui teknik pemasaran. Sebagai tahap awal mungkin perlu ekstra usaha yakni mungkin dengan melakukan door-to-door menawarkan produk. Selanjutnya baru memasarkan produk dengan sistem imbalan dan seterusnya.

• Sering melakukan evaluasi
  
  Lanjutkan perkembangan usaha dengan memantapkannya. Langkah awal dalam menstabilkan usaha adalah dengan melakukan evaluasi. Evaluasi yang dilakukan secara teratur akan mempertahankan dan meningkatkan mutu usaha. Contohnya, kita bisa mencari feed back– dan memberikan penerangan kepada para karyawan setiap 3 bulan sekali.

• Belajar dari kegagalan
  
  Setiap usaha tidak akan pernah ada yang lepas dari mengalami kegagalan, karena memang kegagalan berjalan seiringan dengan keberhasilan. Proses ‘Jatuh’ dan ‘Bangun’ yakni masa laris tidak laris adalah sesuatu yang wajar. Asalkan ketika kita jatuh, jangan langsung patah semangat dan kemudian berpikir untuk menutup usaha alias gulung tikar, sebaliknya lakukan evalusi mungkin dengan mencari inspirasi untuk menciptakan produk dan jasa baru yang akan semakin menjadikan usaha kita menarik, membaca kiat sukses para wirausahawan (businessman) dan bagaimana cara mereka melewati masa-masa sulit, mencoba teknik pemasaran yang baru, dan harus terus Belajar.

• Selalu menjaga hubungan baik
  
  Berhubung usaha anda sangat besar dipengaruhi oleh konsumen, maka harus bisa menjaga hubungan tetap langgeng dengan mereka degan serius menanggapi saran dari mereka, memberi bingkisan hari raya, sekali-kali memberi diskon atau juga dengan hanya sekedar tersenyum ramah menyapa dan ngobrol dengan mereka.

Sumber : 
https://sites.google.com/site/kisahorangsukses/tips-sukses/kiat-sukses-membangun-usaha