Di dunia sekarang ini, kita menggunakan komputer untuk semua tugas kita. Kegiatan kita sehari-hari: membayar tagihan, membeli bahan makanan, menggunakan media sosial, mencari hiburan, bekerja dari rumah, berkomunikasi dengan teman, dll, semua dapat dilakukan dengan menggunakan komputer. Jadi, penting untuk tidak hanya mengetahui cara menggunakan komputer, tetapi juga memahami komponen komputer dan apa yang mereka lakukan.
Topik ini menjelaskan semua konsep yang berkaitan dengan komputer secara rinci, dari asal sampai akhir. Ide literasi komputer juga dibahas, yang mencakup definisi dan fungsi komputer. Anda belajar tentang komponen komputer, konsep perangkat keras dan perangkat lunak, representasi data/informasi, konsep pengolahan data dan aplikasi Teknologi Informasi Elektronika dan Komunikasi.
Apa itu Komputer?
Gambar 1. Toshiba PASOPIA 7
Komputer adalah perangkat elektronik yang menerima data dari pengguna, memprosesnya, menghasilkan hasil, menampilkannya kepada pengguna, dan menyimpan hasilnya untuk penggunaan di masa mendatang. Data adalah kumpulan fakta & angka yang tidak terorganisir dan tidak memberikan informasi lebih lanjut mengenai pola, konteks, dll. Oleh karena itu data berarti "fakta dan angka yang tidak terstruktur". Informasi adalah data terstruktur yaitu data yang berarti dan diproses terorganisir. Untuk mengolah data dan mengubahnya menjadi informasi, digunakan komputer.
Fungsi Komputer
Komputer
melakukan fungsi-fungsi berikut:
§
Menerima Masukan
Data dimasukkan ke komputer melalui berbagai perangkat input
seperti keyboard, mouse, pena digital, dll. Input juga dapat dimasukkan melalui
perangkat seperti CD-ROM, pen drive, pemindai, dll.
§
Memproses informasi
Operasi pada data input dilakukan berdasarkan instruksi yang
diberikan dalam program.
§
Menyimpan informasi
Setelah diproses, informasi disimpan di area penyimpanan
primer atau sekunder.
§
Menghasilkan keluaran
Informasi yang diproses dan detail lainnya dikomunikasikan ke dunia luar melalui perangkat output seperti monitor, printer, dll.
Sejarah komputer tanggal kembali ke beberapa tahun. Ada lima generasi komputer terkemuka. Setiap generasi telah menyaksikan beberapa kemajuan teknologi yang mengubah fungsi komputer. Ini menghasilkan sistem yang lebih ringkas, kuat, dan tangguh yang lebih murah. Sejarah singkat komputer dibahas di bawah ini
Generasi Pertama (1940-1956)
Gambar 2. Electronic Numerical
Integrator and Computer
Komputer
generasi pertama memiliki fitur dan komponen berikut:
Perangkat
keras yang digunakan pada komputer generasi pertama adalah: Tabung Vakum dan
Kartu Punch.
Berikut
ini adalah ciri-ciri komputer generasi pertama
·
Ini mendukung bahasa mesin.
·
Itu memiliki kinerja yang lambat
·
Itu menempati ukuran besar karena penggunaan
tabung vakum.
·
Itu memiliki kapasitas penyimpanan yang buruk.
· Itu menghabiskan banyak listrik dan menghasilkan banyak panas.
Penyimpanan
memori sebesar 4000 bit.
Masukan Data hanya diberikan melalui program terprogram di komputer, sebagian besar melalui kartu berlubang dan pita kertas.
Contoh
komputer generasi pertama adalah:
·
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Computer)
·
IBM-701
·
IBM-650
Generasi Kedua (1956-1963)
Beberapa kemajuan dalam komputer generasi pertama menyebabkan perkembangan komputer generasi kedua. Berikut berbagai perubahan fitur dan komponen komputer generasi kedua
Perangkat
keras yang digunakan pada komputer generasi kedua adalah
·
Transistor
· Kaset Magnetik
Komputer
generasi kedua memiliki fitur seperti
·
Sistem operasi batch
·
Lebih cepat dan lebih kecil ukurannya
·
Handal dan hemat energi dibandingkan generasi
sebelumnya
· Lebih murah dari generasi sebelumnya
Penyimpanan
kapasitas memori adalah 32.000 bit.
Masukan Data diberikan melalui kartu berlubang (punch card).
Contoh
komputer generasi kedua adalah
·
Honeywell 400
·
CDC 1604
·
IBM 7030
Generasi Ketiga (1964-1971)
Gambar 4. CDC 6600
Berikut ini adalah berbagai komponen dan fitur dari komputer generasi ketiga
Perangkat
keras yang digunakan pada komputer generasi ketiga adalah
·
Sirkuit Terpadu yang terbuat dari bahan
semi-konduktor
· Disk berkapasitas besar dan pita magnetik
Ciri-ciri
komputer generasi ketiga adalah
·
Mendukung OS berbagi waktu
·
Lebih cepat, lebih kecil, lebih andal, dan lebih
murah daripada generasi sebelumnya
· Mudah diakses
Penyimpanan
kapasitas memori adalah 128.000 bit.
Masukan Data diberikan melalui keyboard dan monitor.
Contoh
komputer generasi ketiga adalah
·
IBM 360/370
·
CDC 6600
·
PDP 8/11
Generasi Keempat (1971-1980)
Gambar 5. Apple ][
Komputer generasi keempat memiliki komponen dan fitur berikut:
Perangkat
Keras yang digunakan pada komputer generasi keempat adalah
·
IC dengan teknologi Very Large Scale Integration
(VLSI)
·
Memori semikonduktor
· Pita magnetik dan Floppy
Pada
generasi ini mendukung fitur-fitur seperti
·
Multiprosesor & OS terdistribusi
·
Program tingkat tinggi berorientasi objek
didukung
·
Kecil & mudah digunakan; komputer genggam
telah berevolusi
·
Tidak diperlukan pendinginan eksternal &
terjangkau
·
Generasi ini melihat perkembangan jaringan dan
internet
· Itu melihat perkembangan tren baru dalam GUI dan mouse
Penyimpanan
kapasitas memori adalah 100 juta bit.
Masukan Data diberikan melalui perangkat genggam, keyboard, dan mouse yang ditingkatkan.
Contoh
komputer generasi keempat adalah
·
Apple II
·
DEC 10
·
PPN 9000
·
CRAY-1 (Super Computer)
Generasi Kelima (1980-Sekarang)
Gambar 6. Personal Computer
Ini adalah komputer modern dan canggih. Perubahan signifikan dalam komponen dan operasi telah membuat komputer generasi kelima praktis dan lebih andal daripada generasi sebelumnya.
Perangkat
Keras yang digunakan pada komputer generasi kelima adalah
·
Sirkuit Terpadu dengan teknologi ULSI dan Nano
·
Hard disk berkapasitas besar dengan dukungan
RAID
· Server yang kuat, Internet, komputasi Cluster
Pada
generasi ini mendukung fitur-fitur seperti
·
Kuat, murah, andal, dan mudah digunakan.
·
Portabel dan lebih cepat karena penggunaan
prosesor paralel dan Sirkuit Terpadu Skala Besar Super.
· Pengembangan perangkat lunak yang cepat dimungkinkan.
Penyimpanan
kapasitas memori tidak terbatas.
Masukan Data disediakan melalui CD-ROM, Disk Optik dan perangkat input sensitif sentuhan dan suara lainnya.
Contoh
komputer generasi kelima adalah
·
Desktop
·
Laptop
·
NoteBook
·
UltraBook
·
ChromeBook
Ciri-ciri sistem komputer adalah sebagai berikut :
Gambar 7. Karakteristik Komputer
Kecepatan
(Speed)
Komputer bekerja dengan kecepatan dan akurasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan manusia saat melakukan perhitungan matematis. Komputer dapat memproses jutaan (1.000.000) instruksi per detik. Waktu yang dibutuhkan oleh komputer untuk operasinya adalah mikrodetik dan nanodetik.
Ketepatan
(Accuracy)
Komputer melakukan perhitungan dengan akurasi 100%. Kesalahan dapat terjadi karena inkonsistensi atau ketidakakuratan data.
Ketekunan
(Deligence)
Sebuah komputer dapat melakukan jutaan tugas atau perhitungan dengan konsistensi dan akurasi yang sama. Ia tidak merasa lelah atau kurang konsentrasi. Ingatannya juga membuatnya lebih unggul dari manusia.
Keserbagunaan
(Versatility)
Keserbagunaan mengacu pada kemampuan komputer untuk melakukan berbagai jenis pekerjaan dengan akurasi dan efisiensi yang sama.
Keandalan
(Reliability)
Komputer dapat diandalkan karena memberikan hasil yang konsisten untuk kumpulan data yang serupa yaitu, jika kita memberikan kumpulan input yang sama beberapa kali, kita akan mendapatkan hasil yang sama.
Otomatisasi
(Automation)
Komputer melakukan semua tugas secara otomatis yaitu melakukan tugas tanpa intervensi manual.
Penyimpanan
(Memory)
Sebuah
komputer memiliki memori built-in yang disebut memori utama di mana ia menyimpan
data. Penyimpanan sekunder adalah perangkat yang dapat dilepas seperti CD, pen
drive, dll., yang juga digunakan untuk menyimpan data.
Jenis-jenis Komputasi Modern
Jenis-jenis komputasi modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile, komputasi grid, dan komputasi cloud.
1.
Mobile Computing (Komputasi Mobile)
Mobile Computing adalah teknologi yang menyediakan lingkungan yang memungkinkan pengguna untuk mengirimkan data dari satu perangkat ke perangkat lain tanpa menggunakan tautan fisik atau kabel apa pun.
Dengan kata lain, Anda dapat mengatakan bahwa komputasi seluler memungkinkan transmisi data, suara, dan video melalui komputer atau perangkat berkemampuan nirkabel lainnya tanpa terhubung ke tautan fisik tetap. Dalam teknologi ini, transmisi data dilakukan secara nirkabel dengan bantuan perangkat nirkabel seperti ponsel, laptop dll.
Ini hanya karena teknologi Komputasi Seluler sehingga Anda dapat mengakses dan mengirimkan data dari lokasi terpencil mana pun tanpa hadir di sana secara fisik. Teknologi komputasi seluler menyediakan diameter cakupan yang luas untuk komunikasi. Ini adalah salah satu sektor tercepat dan paling andal di bidang teknologi komputasi.
Konsep Mobile Computing dapat dibagi menjadi tiga bagian:
·
Komunikasi Seluler
·
Perangkat Keras Seluler
·
Perangkat Lunak Seluler
Komunikasi
Seluler
Komunikasi Seluler menentukan kerangka kerja yang bertanggung jawab atas kerja teknologi komputasi seluler. Dalam hal ini, komunikasi seluler mengacu pada infrastruktur yang memastikan komunikasi yang lancar dan andal di antara perangkat nirkabel. Kerangka kerja ini memastikan konsistensi dan keandalan komunikasi antar perangkat nirkabel. Kerangka komunikasi seluler terdiri dari perangkat komunikasi seperti protokol, layanan, bandwidth, dan portal yang diperlukan untuk memfasilitasi dan mendukung layanan yang disebutkan. Perangkat ini bertanggung jawab untuk memberikan proses komunikasi yang lancar.
Komunikasi seluler dapat dibagi menjadi empat jenis berikut:
·
Fixed and Wired
·
Fixed and Wireless
·
Mobile and Wired
·
Mobile and Wireless
Gambar 8. Jenis Komunikasi Seluler
Fixed
and Wired: Dalam konfigurasi Tetap dan Berkabel, perangkat ditetapkan pada
suatu posisi, dan terhubung melalui tautan fisik untuk berkomunikasi dengan
perangkat lain.
Misalnya Komputer Desktop.
Fixed
and Wireless: Dalam konfigurasi Tetap dan Nirkabel, perangkat tetap pada suatu
posisi, dan mereka terhubung melalui tautan nirkabel untuk melakukan komunikasi
dengan perangkat lain.
Misalnya, Menara Komunikasi, router WiFi
Mobile
and Wired: Dalam konfigurasi Seluler dan Kabel, beberapa perangkat menggunakan
kabel, dan beberapa lainnya bersifat seluler. Mereka sama sekali melakukan
komunikasi dengan perangkat lain.
Contohnya Laptop.
Mobile
and Wireless: Dalam konfigurasi Seluler dan Nirkabel, perangkat dapat
berkomunikasi satu sama lain terlepas dari posisinya. Mereka juga dapat
terhubung ke jaringan apa pun tanpa menggunakan perangkat kabel apa pun.
Misalnya, Dongle WiFi.
Perangkat
Keras Seluler
Perangkat
keras seluler terdiri dari perangkat seluler atau komponen perangkat yang dapat
digunakan untuk menerima atau mengakses layanan mobilitas. Contoh perangkat
keras seluler dapat berupa smartphone, laptop, PC portabel, PC tablet, Personal
Digital Assistant, dll.
Perangkat
ini dibangun dengan media reseptor yang dapat mengirim dan menerima sinyal.
Perangkat ini mampu beroperasi dalam dupleks penuh. Ini berarti mereka dapat
mengirim dan menerima sinyal pada saat yang bersamaan. Mereka tidak perlu menunggu
sampai satu perangkat selesai berkomunikasi agar perangkat lain memulai
komunikasi.
Perangkat
Lunak Seluler
Perangkat
lunak seluler adalah program yang berjalan pada perangkat keras seluler. Ini
dirancang untuk menangani karakteristik dan persyaratan aplikasi seluler dengan
cakap. Ini adalah sistem operasi untuk perangkat perangkat seluler. Dengan kata
lain, Anda dapat mengatakannya sebagai jantung dari sistem seluler. Ini adalah
komponen penting yang mengoperasikan perangkat seluler.
Ini
memberikan portabilitas ke perangkat seluler, yang memastikan komunikasi
nirkabel.
Aplikasi
Komputasi Seluler
Berikut
ini adalah daftar beberapa bidang penting di mana komputasi seluler umumnya
diterapkan:
·
Akses internet atau web.
·
Sistem Posisi Global (GPS).
·
Layanan darurat.
·
Layanan hiburan.
·
Layanan pendidikan.
2.
Grid Computing (Komputasi Grid)
Penggunaan strategi sistem yang tersebar luas untuk mencapai tujuan bersama disebut komputasi grid. Grid komputasi dapat dipahami sebagai jaringan terdesentralisasi dari file yang saling terkait dan aktivitas non-interaktif. Komputasi grid berbeda dari platform komputasi tradisional yang kuat seperti komputasi cluster di mana setiap unit didedikasikan untuk fungsi atau aktivitas tertentu. Komputer grid juga lebih beragam dan tersebar secara spasial daripada mesin cluster dan tidak terhubung secara fisik. Namun, grid tertentu mungkin dialokasikan ke platform terpadu, dan grid sering digunakan untuk berbagai tujuan. Paket aplikasi jaringan grid tujuan umum sering digunakan untuk membuat grid. Ukuran grid mungkin sangat besar.
Grid adalah komputasi jaringan terdesentralisasi di mana "komputer super virtual" terdiri dari beberapa perangkat yang digabungkan secara longgar yang bekerja bersama untuk menyelesaikan operasi besar-besaran. Komputasi terdistribusi atau grid adalah semacam pemrosesan paralel yang menggunakan seluruh perangkat (dengan CPU onboard, penyimpanan, catu daya, konektivitas jaringan, dan sebagainya) yang terhubung ke koneksi jaringan (swasta atau publik) melalui koneksi jaringan tradisional, seperti Ethernet, untuk aplikasi tertentu. Ini kontras dengan konsep komputer kuantum tipikal, yang terdiri dari beberapa inti yang dihubungkan oleh bus serial universal yang ditinggikan di tingkat lokal. Teknik ini telah digunakan di entitas perusahaan untuk aplikasi ini mulai dari pengembangan obat, analisis pasar, aktivitas seismik, dan manajemen data backend dalam bantuan e-commerce dan layanan online. Ini telah diimplementasikan untuk penelitian yang menuntut komputasi, numerik, dan kesulitan pendidikan melalui teknologi komputer sukarela.
Komputasi grid menyatukan mesin dari berbagai sektor organisasi untuk mencapai tujuan yang sama, seperti menyelesaikan satu pekerjaan dan kemudian menghilang dengan cepat. Grid dapat dipersempit menjadi sekelompok terminal komputer dalam suatu perusahaan, seperti aliansi yang dapat diakses yang melibatkan banyak organisasi dan sistem. "Kisi yang terbatas juga dapat disebut sebagai kolaborasi intra-node, sedangkan grid yang lebih besar dan lebih luas dapat disebut sebagai kerja sama antar-simpul".
Mengelola aplikasi Grid bisa jadi sulit, terutama ketika berhadapan dengan aliran data di antara sumber daya komputasi yang jauh. Sistem pengurutan grid adalah kombinasi dari perangkat lunak otomatisasi alur kerja yang telah dibangun secara eksplisit untuk menyusun dan mengeksekusi urutan proses modifikasi matematis atau data atau urutan dalam pengaturan grid.
Sejarah
Komputasi Grid
Pada awal tahun sembilan puluhan, frase "komputasi grid" digunakan sebagai analogi untuk membuat daya komputasi dapat diakses sebagai jaringan listrik.
·
Ketika Ian Foster dan Carl Kesselman
meluncurkan artikel penting mereka, "The Grid: Blueprint for a New
Computing Infrastructure", analogi jaringan listrik untuk komputasi
terukur segera menjadi klasik (1999). Konsep komputasi grid (1961) mendahului
ini selama berabad-abad: komputer sebagai layanan utilitas, mirip dengan
jaringan telekomunikasi.
·
Ian Foster dan Steve Tuecke dari
University of Chicago dan Carl Kesselman dari Institut Ilmu Komputer
Universitas California Selatan mengumpulkan konsep grid (termasuk yang dari
pengembangan paralel, pengembangan berorientasi objek, dan layanan online).
Ketiganya secara populer dianggap sebagai "bapak jaringan" karena merekalah
yang berinisiatif untuk membuat Globus Toolkit. Pemeliharaan
memori, penyediaan keamanan, transportasi informasi, pengawasan, dan perangkat
untuk membangun layanan tambahan bergantung pada platform yang sama, seperti
penyelesaian kontrak, sistem notifikasi, fungsi pemicu, dan ekspresi analitis,
semuanya disertakan dalam perangkat.
·
Meskipun Globus Toolbox
mempertahankan standar de facto untuk mengembangkan sistem grid, beberapa
teknologi yang mungkin telah dikembangkan untuk mengatasi bagian dari kemampuan
yang diperlukan untuk membangun grid di seluruh dunia atau bisnis.
·
Ungkapan "komputasi awan" menjadi
terkenal pada tahun 2007. Hal ini diimpikan hingga deskripsi asuh standar
komputasi grid (di mana sumber daya komputasi dikonsumsi sebagai daya yang
dikonsumsi dari jaringan listrik) dan komputasi utilitas sebelumnya. Komputasi
grid sering (tetapi tidak selalu) terkait dengan pasokan lingkungan komputasi
awan, seperti yang ditunjukkan oleh AppLogic 3tera
·
Singkatnya, komputasi "terdistribusi"
atau "grid" bergantung pada sistem komputer yang komprehensif (dengan
inti CPU navigasi, penyimpanan, unit catu daya, konektivitas jaringan, dan
sebagainya) yang terhubung ke jaringan (pribadi, komunitas, atau World wide
web). ) melalui koneksi jaringan tradisional, menghasilkan perangkat keras yang
ada, sebagai lawan dari kapasitas yang lebih rendah untuk merancang dan
mengembangkan sejumlah kecil superkomputer khusus. Kelemahan kinerja mendasar
adalah kurangnya konektivitas berkecepatan tinggi antara beberapa CPU dan
fasilitas penyimpanan lokal.
3.
Cloud Computing (Komputasi Awan)
Komputasi awan adalah akses berdasarkan permintaan, melalui internet, ke sumber daya komputasi—aplikasi, server (server fisik dan server virtual), penyimpanan data, alat pengembangan, kemampuan jaringan, dan lainnya—dihosting di pusat data jarak jauh yang dikelola oleh layanan cloud penyedia (atau CSP). CSP menyediakan sumber daya ini dengan biaya berlangganan bulanan atau menagihnya sesuai penggunaan.
Dibandingkan
dengan TI lokal tradisional, dan bergantung pada layanan cloud yang Anda pilih,
komputasi awan membantu melakukan hal berikut:
·
Biaya TI yang lebih rendah: Cloud memungkinkan
Anda melepaskan sebagian atau sebagian besar biaya dan upaya untuk membeli,
menginstal, mengonfigurasi, dan mengelola infrastruktur lokal Anda sendiri.
·
Tingkatkan kelincahan dan nilai waktu: Dengan
cloud, organisasi Anda dapat mulai menggunakan aplikasi perusahaan dalam
hitungan menit, alih-alih menunggu berminggu-minggu atau berbulan-bulan agar TI
merespons permintaan, membeli dan mengonfigurasi perangkat keras pendukung, dan
menginstal perangkat lunak. Cloud juga memungkinkan Anda memberdayakan pengguna
tertentu—khususnya pengembang dan ilmuwan data—untuk membantu diri mereka
sendiri dalam perangkat lunak dan mendukung infrastruktur.
· Menskalakan dengan lebih mudah dan hemat biaya: Cloud memberikan elastisitas—daripada membeli kelebihan kapasitas yang tidak terpakai selama periode yang lambat, Anda dapat meningkatkan dan menurunkan kapasitas sebagai respons terhadap lonjakan dan penurunan lalu lintas. Anda juga dapat memanfaatkan jaringan global penyedia cloud Anda untuk menyebarkan aplikasi Anda lebih dekat ke pengguna di seluruh dunia.
Istilah 'komputasi awan' juga mengacu pada teknologi yang membuat cloud bekerja. Ini mencakup beberapa bentuk infrastruktur TI tervirtualisasi—server, perangkat lunak sistem operasi, jaringan, dan infrastruktur lain yang diabstraksikan, menggunakan perangkat lunak khusus, sehingga dapat digabungkan dan dibagi terlepas dari batasan perangkat keras fisik. Misalnya, server perangkat keras tunggal dapat dibagi menjadi beberapa server virtual.
Virtualisasi memungkinkan penyedia cloud untuk memanfaatkan sumber daya pusat data mereka secara maksimal. Tidak mengherankan, banyak perusahaan telah mengadopsi model pengiriman cloud untuk infrastruktur lokal mereka sehingga mereka dapat mewujudkan pemanfaatan maksimum dan penghematan biaya vs. infrastruktur TI tradisional dan menawarkan layanan mandiri dan kelincahan yang sama kepada pengguna akhir mereka.
Jika
Anda menggunakan komputer atau perangkat seluler di rumah atau di tempat kerja,
Anda hampir pasti menggunakan beberapa bentuk komputasi awan setiap hari, baik
itu aplikasi awan seperti Google Gmail atau Salesforce, media streaming seperti
Netflix, atau penyimpanan file awan seperti Dropbox. Menurut survei baru-baru
ini, 92% organisasi menggunakan cloud hari ini (tautan berada di luar IBM), dan
kebanyakan dari mereka berencana untuk menggunakannya lebih banyak di tahun
depan.
Implementasi Komputasi Modern
Komputasi
Modern dibidang Biologi
Secara garis besar, biologi komputasional adalah aplikasi ilmu komputer, statistika, dan matematika untuk masalah-masalah dalam biologi. Biologi komputasi mencakup berbagai bidang dalam biologi, termasuk genomik/genetik, biofisika, biologi sel, biokimia, dan evolusi. Demikian juga, ia menggunakan alat dan teknik dari berbagai bidang kuantitatif yang berbeda, termasuk desain algoritme, pembelajaran mesin, statistik Bayesian dan frequentist, dan fisika statistik.
Jenis
masalah apa yang dikerjakan oleh ahli biologi komputasi?
Sebagian besar biologi komputasi berkaitan dengan analisis data molekuler, seperti biosequences (DNA, RNA, atau urutan protein), struktur protein tiga dimensi, data ekspresi gen, atau jaringan biologi molekuler (jalur metabolisme, jaringan interaksi protein-protein, atau jaringan pengatur gen). Berbagai macam masalah dapat diatasi dengan menggunakan data ini, seperti identifikasi gen penyebab penyakit, rekonstruksi sejarah evolusi spesies, dan pembukaan kode regulasi kompleks yang menghidupkan dan mematikan gen. Biologi komputasional juga dapat berkaitan dengan data non-molekuler, seperti data klinis atau ekologi.
Komputasi
Modern dibidang Fisika
Fisika komputasi (CP) adalah pendekatan fisika yang menggunakan komputer untuk memecahkan masalah di mana teori yang tepat ada tetapi persamaan yang dihasilkan tidak dapat dipecahkan dengan pendekatan analitik tradisional. Area ini relatif baru dalam fisika, tetapi terus berkembang dalam relevansinya terutama seiring dengan berkembangnya daya komputasi dan algoritme. Pendekatan komputasi diterapkan pada berbagai bidang, termasuk materi terkondensasi, fisika permukaan, fisika material, materi terkondensasi lunak, dan fisika biologis.
Implementasi
pada Fisika Komputasi
Kelompok Spektroskopi Attosecond Teoretis mengembangkan metode ab initio baru untuk perhitungan kontinum elektronik atom dan molekul poli-elektronik untuk menyelesaikan fotoemisi dalam waktu, dengan tujuan akhir mengendalikan proses transfer muatan dalam materi elektronik yang berkorelasi. Untuk melakukannya, perlu untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang bergantung waktu dan persamaan Lippmann-Schwinger dalam ruang konfigurasi yang besar untuk menggambarkan evolusi paket gelombang elektronik tereksitasi dalam waktu dan mengekstrak darinya informasi yang mereka sampaikan secara asimtotik pada detektor. Perhitungan ini, yang memerlukan penggunaan sumber daya numerik yang ekstensif, memungkinkan seseorang dengan interpretasi yang kaya yang dapat diamati yang dapat diakses oleh sumber cahaya baru, seperti penyetelan laser probe-pompa attosecond dan Laser Elektron Bebas sinar-x unggulan.
Komputasi
Modern dibidang Kimia
Kimia komputasi adalah aplikasi superkomputer untuk mengidentifikasi, memantau, mengontrol, dan mensimulasikan perilaku molekul dan atom menggunakan input minimal yang akan menghasilkan hasil yang lebih baik dengan waktu komputasi yang lebih sedikit. Ini memanfaatkan berbagai bentuk kimia seperti padat, semi-padat, dan cair dengan berbagai desain program. Hal ini juga digunakan untuk mengeksplorasi aplikasi dunia nyata dari berbagai mekanisme reaksi dan digunakan di berbagai industri seperti bioteknologi, energi, petrokimia, analisis kimia dan industri medis.
Implementasi
pada Kimia Komputasi
Kimia Komputasi melibatkan penggunaan berbagai metode untuk mengidentifikasi dan mengukur perilaku elektronik molekul atau atom tunggal. Atom atau molekul tunggal memiliki orbital elektron yang sejajar dalam urutan tertentu. Penjajaran ini memberikan reaksi kimia hasil yang dapat diprediksi ketika ligan tertentu diikat ke atom.
Kimia komputasi menggunakan banyak teknik untuk mengidentifikasi ikatan bagian kimia yang berbeda dalam sistem tunggal atau berpasangan. Ikatan dilakukan menggunakan kimia kuantum menggunakan atom dan molekul dalam suatu sistem. Kimia komputasi telah menghasilkan banyak keberhasilan di beberapa bidang. Salah satu bidang yang sangat sukses adalah studi susunan kimiawi DNA. Karena DNA sangat besar dan kompleks, itu jauh lebih sulit untuk dipelajari daripada sistem lain seperti protein.
Aplikasi umum dari kimia komputasi adalah untuk mempelajari ikatan molekul yang berbeda. Molekul dapat berada dalam beberapa keadaan yang disebut keadaan terionisasi, tidak terfiltrasi, atau campuran. Tugas seorang ilmuwan komputer adalah menemukan pasangan molekul yang memiliki ikatan elektron dan kovalen yang sama satu sama lain. Setelah kedua molekul ini diidentifikasi, posisinya pada komputer kuantum dapat diprogram oleh programmer untuk menciptakan kembali seluruh struktur molekul dalam contoh kedua menggunakan sinyal listrik.
Komputasi
Modern dibidang Matematika
Matematika Komputasi melibatkan penelitian matematika di bidang sains dan teknik di mana komputasi memainkan peran sentral dan penting. Topik termasuk misalnya mengembangkan metode numerik yang akurat dan efisien untuk memecahkan model fisik atau biologis, analisis perkiraan numerik untuk persamaan diferensial dan integral, mengembangkan alat komputasi untuk lebih memahami data dan struktur, dll. Matematika komputasi adalah bidang yang terkait erat dengan berbagai cabang matematika lainnya, karena sering kali pemahaman matematika yang lebih baik dari masalah mengarah pada teknik numerik yang inovatif.
Implementasi
pada Matematika Komputasi
Matematika Komputasi melibatkan komputasi ilmiah, analisis numerik, pembelajaran mesin, topologi komputasi, dan geometri aljabar aljabar. Penelitian matematika komputasi memiliki aplikasi dalam analisis data dan pemrosesan sinyal, mekanika fluida dan padat, teori struktur elektronik, jaringan biologis, dan banyak topik lainnya.
Komputasi
Modern dibidang Ekonomi
Ekonomi komputasional adalah area penelitian yang luas di persimpangan ekonomi dan ilmu komputer yang mencakup aplikasi komputasi untuk masalah ekonomi, serta aplikasi model ekonomi dalam komputasi. Penelitian ekonomi komputasi aktif meliputi teori permainan komputasi, mekanisme dan desain pasar, koalisi dan pembentukan tim, aplikasi pembelajaran mesin untuk prediksi pasar, pendekatan ekonomi untuk keamanan dan privasi, pembelajaran mesin permusuhan, optimasi komputasi, epidemiologi komputasi, pendekatan ekonomi dalam bioinformatika dan desain vaksin, dan pemodelan berbasis agen.
Implementasi
pada Ekonomi Komputasi
Ekonomi Komputasi memanfaatkan kecerdasan buatan terdistribusi dan penelitian beberapa agen berfokus pada pembentukan koalisi, yang membagi satu set agen menjadi tim yang berbeda. Memilih koalisi yang optimal dari kumpulan semua koalisi yang mungkin adalah masalah yang sulit dipecahkan, dan kelompok penelitiannya telah membuktikan bahwa bahkan mendekati masalah pembentukan koalisi untuk alokasi tugas adalah NP-Hard. Penelitian Adams telah menghasilkan sejumlah algoritme formasi koalisi dan hasil teoretis, dan Laboratorium Tim Manusia-Mesin sedang mengembangkan sistem formasi koalisi pertama yang dapat diterapkan pada berbagai keadaan domain yang tidak pasti dan dinamis.
Komputasi
Modern dibidang Geografi
GeoComputation merupakan upaya sadar untuk memindahkan agenda penelitian kembali ke analisis geografis dan pemodelan, dengan atau tanpa GIS di belakangnya. Perhatiannya adalah untuk memperkaya geografi dengan kotak peralatan metode untuk memodelkan dan menganalisis berbagai masalah yang sangat kompleks, seringkali non-deterministik. Ini tentang tidak mengorbankan geografi, atau menegakkan penggunaan representasi yang tidak membantu atau sederhana. Ini adalah upaya sadar untuk mengeksplorasi jalan tengah dari perspektif geografi dan ilmu komputer yang berwawasan ganda. Teknologi yang benar-benar memungkinkan bagi ahli geografi kuantitatif, sumber yang kaya akan tantangan komputasi dan representasional bagi ilmuwan komputer.
Implementasi
pada Geografi Komputasi
GeoComputation diaktifkan sebagian oleh pengembangan statistik analitik yang berkelanjutan yang dapat diterapkan pada pengelompokan, pencarian, dan ukuran asosiasi ruang dan waktu. Namun, keberhasilan penskalaan metode analisis ini untuk masalah yang lebih besar bergantung pada sejumlah kemajuan signifikan dalam ilmu komputer:
·
Arsitektur dan desain komputer:
Peningkatan kinerja komputasi dan pengembangan arsitektur paralel besar-besaran telah memungkinkan masalah analisis yang sebelumnya sulit ditangani melalui cara deterministik. Karenanya minat pada paralelisme kasar dan halus.
·
Pencarian, klasifikasi, prediksi dan pemodelan:
Kemajuan dalam pengenalan pola, klasifikasi, dan alat perkiraan fungsi, yang berasal dari komunitas kecerdasan buatan (seperti pohon keputusan, jaringan saraf, dan algoritme genetika), kini menyediakan kemampuan canggih untuk menangani berbagai masalah non-deterministik. Teknik-teknik ini membuat beberapa kemajuan signifikan atas teknik tradisional, seperti langkah-langkah pengelompokan k-means, analisis komponen utama dan klasifikasi kemungkinan maksimum karena mereka (setidaknya dengan perbandingan): kuat di hadapan kebisingan, fleksibel dalam jenis statistik yang dapat digabungkan, mampu bekerja dengan ruang atribut dengan dimensi yang sangat tinggi, membutuhkan lebih sedikit data pelatihan dan membuat lebih sedikit asumsi sebelumnya tentang distribusi data dan parameter model.
·
Penemuan pengetahuan:
Kemajuan dalam mekanisme di mana pengetahuan dapat disaring dari kumpulan data besar sebagai hasil dari penambangan data dan alat penemuan pengetahuan. Volume data berorientasi geografis yang sekarang tersedia di beberapa database spasial menentang pendekatan konvensional untuk pelaporan dan analisis.
·
Visualisasi:
Kemajuan dalam visualisasi sebagai sarana eksplorasi data
menyediakan alat dan pendekatan baru untuk membantu mendapatkan wawasan tentang
kumpulan data yang kompleks dan multidimensi. Penggambaran visual dapat
mengaburkan pemahaman dengan mengadopsi bentuk representasional yang jauh lebih
mudah diasimilasi oleh orang-orang daripada ringkasan statistik korelasi atau
pengelompokan.
Komputasi
Modern dibidang Geologi
Geologi komputasi adalah penggunaan model numerik yang disengaja untuk memperkirakan interpretasi. Interpretasi dasar tetap sama seperti untuk ahli geologi kerajinan: inti dijelaskan, puncak stratigrafi dipilih, cakrawala seismik dipetakan, data inti dianalisis, dan seterusnya. Perbedaannya adalah langkah selanjutnya: alih-alih membatasi dirinya pada sumber data primer yang jarang didistribusikan, dan menggunakan heuristik untuk memaksakan hasil, seorang ahli geologi komputasi akan mencari interpretasinya dalam angka-angka. Ahli geologi komputasi kemudian membangun model numerik menggunakan data dengan kontrol spasial atau temporal superior yang menghasilkan hasil yang serupa dengan hasil yang diharapkan. Berikut adalah beberapa contoh. Daripada hanya mengandalkan data tekanan pori, ahli geologi komputasi malah memodelkan tren pemadatan dari log sonik atau data seismik untuk mengkarakterisasi tekanan pori di cekungan. Demikian pula, daripada hanya menggunakan sumur berinti untuk mengkarakterisasi reservoir, seorang ahli geologi komputasi mungkin memodelkan fasies yang dijelaskan dalam inti menggunakan persamaan aljabar linier dari log wireline yang tersedia secara luas.
Implementasi
pada Geologi Komputasi
Pembelajaran
Mesin Data Seismik dan Gambar
Beberapa gunung berapi menampilkan danau lava yang persisten dan sering meletus, yang disebut Strombolian. Kami menggunakan Convolutional Neural Networks untuk menganalisis lebih dari 9 juta gambar inframerah yang dikumpulkan di Gunung Berapi Erebus, Antartika, dari tahun 2013 hingga 2016.
Pemodelan
Numerik Aliran melalui Media Berpori
Sementara Enhanced Oil Recovery (EOR) seperti injeksi air adalah salah satu teknik utama yang digunakan saat ini untuk mengekstraksi minyak dari reservoir, hanya sebagian yang diketahui seperti apa kondisi viskositas dan keterbasahan yang optimal dari cairan injeksi untuk (1) mencapai terobosan dan ( 2) meningkatkan saturasi dan karenanya memaksimalkan ekstraksi. Proyek ini terdiri dari penggunaan Metode Color-Gradient Lattice Boltzmann (LBM) untuk menghitung properti ini untuk berbagai media berpori.
Pembentukan
dan Evolusi Planet, dan Implikasinya terhadap Kelayakhunian
Hi. I’m Designer of Blog Magic. I’m CEO/Founder of ThemeXpose. I’m Creative Art Director, Web Designer, UI/UX Designer, Interaction Designer, Industrial Designer, Web Developer, Business Enthusiast, StartUp Enthusiast, Speaker, Writer and Photographer. Inspired to make things looks better.
0 komentar:
Posting Komentar