Tugas 2 Pengantar Komputasi Modern (Implementasi Komputasi Modern Dalam Bidang Biologi)

Implementasi Komputasi Modern Dalam Bidang Biologi

Komputasi adalah sebuah istilah umum untuk segala jenis pemrosesan informasi untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma Dalam bidang biologi, implementasi dari komputasi salah satunya adalah Bioinformatika.

Bioinformatika, berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). 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.

Tujuan bioinformatika diharapkan pengembangan dan penerapan alat yang memungkinkan akses yang efisien terhadap, dan penggunaan dan pengelolaan, berbagai jenis informasi. Pengembangan algoritma baru (rumus matematika) dan statistik yang dapat digunakan untuk menilai hubungan-hubungan di antara anggota kumpulan data besar, seperti metode untuk menemukan gen dalam suatu urutan, meramalkan struktur protein dan / atau fungsi, dan protein urutan cluster ke dalam keluarga yang terkait.

 Bioinformatika mempunyai 9 cabamg , yaitu :

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.

  

Penerapan Bioinformatika

Dunia memasuki babak baru yang diberi nama borderless world atau dunia tanpa batas. Perkembangan teknologi yang tiada henti memungkinkan manusia untuk berekspresi dan saling berkompetisi untuk menemukan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang baru.

Salah satu perkembangan ilmu yang menggabungkan aspek teknologi informasi (TI) dan aspek biologi adalah Bioinformatika. Disiplin ilmu yang merupakan salah satu topik paling hangat dibicarakan dewasa ini dalam sejarahnya tak lepas dari perkembangan bioteknologi di era tahun 70-an dimana seorang ilmuwan AS melakukan inovasi dalam mengembangkan teknologi DNA rekombinan sehingga pada akhirnya lahir perusahaan bioteknologi pertama di dunia, yaitu Genentech di AS. Perusahaan ini memproduksi protein hormon insulin dalam bakteri yang dibutuhkan penderita diabetes dimana selama ini insulin hanya bisa didapatkan dalam jumlah sangat terbatas dari organ pankreas sapi.

Definisi Bioinformatika menurut Fredj Tekaia dari Institut Pasteur adalah: “metode matematika, statistik dan komputasi yang bertujuan untuk menyelesaikan masalah-masalah biologi dengan menggunakan sekuen DNA dan asam amino dan informasi-informasi yang terkait dengannya”. Selain itu pada bidang bioinformatika juga menerapkan Basis data sekuens biologis dan Prediksi struktur protein

Basis data sekuens biologis dapat berupa :

-          Basis data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat maupun protein

-          Basis data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein

-          Basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat.

•         Basis data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank.

•         Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di AS.

Prediksi struktur protein

•         Prediksi struktur protein berusaha meramalkan struktur tiga dimensi protein berdasarkan sekuens asam aminonya (dengan kata lain, meramalkan struktur tersier dan struktur sekunder berdasarkan struktur primer protein).

•         Dibagi menjadi 2 yaitu : metode pemodelan protein komparatif dan metode pemodelan de novo.

•         Pemodelan protein komparatif (comparative protein modelling) meramalkan struktur suatu protein berdasarkan struktur protein lain yang sudah diketahui

•         pendekatan de novo atau ab initio, struktur protein ditentukan dari sekuens primernya tanpa membandingkan dengan struktur protein lain

Penggunaan Bioinformatika dalam berbagai bidang

1. Bioinformatika dalam bidang klinis

Perananan Bioinformatika dalam bidang klinis ini sering juga disebut sebagai informatika klinis (clinical informatics). Aplikasi dari clinical informatics ini adalah berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang dikembangkan oleh Clement J.

2. Cheminformatics

Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat

3. Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar

4. Computational biology 

merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

https://dwijati.wordpress.com/komputasi-modern-2/

http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika

http://utihutabarat.blogspot.com/2014/05/penjelasan-bioinformatika-dan-bidang.html

TUGAS 1 : Pengantar Komputasi Modern

1.       Jelaskan dengan singkat mengenai sejarah komputasi modern didunia ?

Pada paruh pertama abad 20, George stibitz secara internasional diakui sebagai ayah dari komputer digital modern. sementara bekerja di laboratorium bel di November 1937, stibitz menciptakan dan membangun sebuah relay berbasis kalkulator ia dijuluki sebagai model k (untuk meja dapur, di mana dia telah berkumpul itu), yang adalah orang pertama yang menggunakan sirkuit biner untuk melakukan operasi aritmatika. Kemudian model menambahkan kecanggihan yang lebih besar termasuk aritmatika
dan kemampuan pemrograman kompleks.

Salah satu tokoh yang sangat mempengaruhi perkembangan komputasi modern adalah John von Neumann (1903-1957), 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.
Von Neumann dilahirkan di Budapest, ibu kota Hungaria, pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos, orang tuanya Max Neumann dan Margaret Kann. Max Neumann memperoleh gelar dan namanya berubah menjadi Von Neumann. Max Neumann adalah seorang Yahudi Hungaria yang bergelar doktor dalam ilmu hukum. Dia juga seorang pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903, Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

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 :

A.      Konrad Zuses electromechanical Z mesin.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability.

B.      Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.

C.      Pada tahun 1941 ditemukan , Non-programmable Atanasoff-Berry Computer 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).

D.      Pada tahun 1943 Ditemukan , komputer Colossus 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.

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

F.       Pada Tahun 1946 lahirlah US Armys Ballistic Research Laboratory ENIAC, 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).

Secara kasar, kita dapat membagi sejarah komputasi modern ke dalam era berikut:
- 1970-an: Timesharing (1 komputer dengan banyak pengguna)
- 1980-an: Personal komputer (1 komputer per user)
- 1990-an: Komputasi paralel (banyak komputer per user)
Sampai sekitar tahun 1980, komputer besar, mahal, dan terletak di pusat-pusat komputer.
Kebanyakan organisasi memiliki satu mesin besar.
Tahun 1980-an, harga turun ke titik di mana setiap user bisa memiliki-nya komputer pribadi atau workstation. Mesin-mesin ini sering jaringan bersama-sama, sehingga pengguna dapat melakukan remote login pada komputer orang lain atau berbagi file dalam berbagai cara.
Dewasa ini beberapa sistem memiliki banyak prosesor per pengguna, baik dalam bentuk komputer paralel atau koleksi besar CPU yang dibagi oleh komunitas pengguna yang kecil. Seperti biasanya disebut sistem parallel atau terdistribusi sistem komputer.
Perkembangan ini menimbulkan pertanyaan tentang jenis perangkat lunak apa yang akan dibutuhkan untuk sistem baru ini. Untuk menjawab pertanyaan ini, sebuah kelompok di bawah arahan Prof Andrew S. Tanenbaum pada Vrije Universiteit (VU) di Amsterdam (Belanda) telah melakukan penelitian sejak tahun 1980 di bidang sistem komputer terdistribusi.

2.       Apakah yang anda ketahui tentang komputasi modern ?

Secara umum arti dari Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer danmatematika. 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. Namun sekarang, 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. Sedangkan 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 moder

Jenis-jenis Komputasi Modern :

1. Mobile computing

Mobile computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Contoh dari perangkat komputasi bergerak seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak seperti smart phone, dan lain sebagainya.

2. Grid computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

3. Cloud computing

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

SUMBER DAN REFERENSI :

1.       http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi

2.       https://ku2harlis.wordpress.com/komputasi-modern/

3.       http://widya-sugiyono.blogspot.com/2015/04/tugas-1-pengantar-komputasi-modern.html

4.       https://tantyniieezz.wordpress.com/2011/02/23/pengantar-komputasi-modern/

5.       http://arionowahyudipramudito.blogdetik.com/2014/04/29/sejarah-komputasi-modern/