Wednesday, March 8, 2017
Teknologi
berkembang sangat pesat, saat ini para peneliti telah berhasil mengembangkan
teknologi untuk diterapkan pada berbagai bidang yang dahulu dianggap tidak
memerlukan teknologi tersebut. Komputasi dijadikan sebagai acuan dasar untuk
menghubungkan atau mengkolaborasikan teknologi dengan berbagai bidang seperti
fisika, kimia, gografi, geologi dan lainnya, sehingga dapat digunakan untuk
mencari informasi yang lebih mendalam pada setiap bidang tersebut.
Contoh implementasi dalam
bidang matematika
Matematika
Komputasi adalah ilmu yang mengintegrasikan matematika terapan dan ilmu
komputer. Banyak masalah industri, juga masalah dalam bidang teknik, kesehatan,
sains, bisnis, dan ekonomi dapat dimodelkan secara matematika dan disimulasikan
dengan bantuan komputer, dengan tujuan untuk mendapatkan solusi dari masalah
tersebut. Karena itu, sangat diperlukan orang-orang yang memiliki pengetahuan
dan keahlian dalam simulasi komputer dari model matematika, dan mampu
menganalisa dan mengkomunikasikan hasil simulasinya kepada orang lain.
Contohnya,
penerapan teknik-teknik komputasi matematika meliputi metode numerik,
scientific computing, metode elemen hingga, metode beda hingga, scientific data
mining, scientific process control dan metode terkait lainnya untuk
menyelesaikan masalah-masalah real yang berskala besar.
Kali
ini saya akan membahas sedikit lebih mendalam mengenai implementasi komputasi
pada bidang matematika dan matematika.
Umumnya
matematika merupakan bidang ilmu yang membahas dan mempelajari angka-angka yang
dituangkan kedalam sebuah rumus tertentu untuk menyelesaikan atau mencari
solusi dari sebuah permasalahan, yang nantinya akan digunakan sebagai acuan
sebagai pengambilan keputusan.
Contohnya
perhitungan statistika yang digunakan untuk mencari tahu berapa jumlah peluang
keberhasilan dan kegagalan pada suatu kejadian, selain itu grafik saham yang
biasa digunakan oleh investor saham, semua perhitungan itu kini sudah
diterapkan dalam komputasi, sehingga lebih mudah untuk digunakan, untuk mencari
solusi-solusi yang diperdebatkan. Saat ini komputer tidak hanya digunakan untuk
mencari informasi diinternet semata, tidak hanya untuk mengetik, tapi komputer
juga digunakan dalam hal perhitungan, kita bisa memasukkan rumus-rumus
matematika yang kita perlukan kedalam sebuah program komputer dan nantinya bisa
kita gunakan sebagai pemecahan suatu masalah.
Contoh
alat komputasi yang digunakan untuk memecahkan perhitungan adalah kalkulator
mekanik, Kalkulator mekanik juga dikembangkan sebagai alat untuk
perhitungan tangan. Kalkulator ini berevolusi menjadi komputer
elektronik pada tahun 1940. Kemudian ditemukan bahwa komputer juga berguna
untuk tujuan administratif. Tetapi penemuan komputer juga mempengaruhi bidang
analisis numerik, karena memungkinkan dilakukannya perhitungan yang lebih
panjang dan rumit.
Kemudian
implementasi matematika dalam bidang komputer, sebagai programmer matematika
adalah ilmu yang wajib dipelajari, untuk melatih logika kita, bagaimana cara
membuat suatu program dengan baik dan terstruktur, bagaimana cara menyelesaikan
masalah dalam sebuah program komputer, contoh implementasi matematika dalam
komputer yang menggunakan materi persamaan garis sebagai berikut: aplikasi
yang membutuhkan persamaan garis untuk progammer adalah turbo
pascal. Turbo Pascal, salah satu aplikasi yang menerapkan sistem
persamaaan garis.
Contoh dikehidupan
sehari-hari:
Mesin
pengambil antrian pelanggan di Bank yang setiap kali ditekan tombol kendalinya
maka akan keluar secarik kertas bertuliskan nomor antrian. Program yang
digunakan untuk menjalankan mesin tersebut menggunakan persamaan garis dan bisa
diprogram menggunakan turbo pascal dimana turbo pascal sendiri merupakan bentuk
implementasi matematika dalam bidang komputer.
Contoh implementasi 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.
Pada
ilmu kimia, komputasi digunakan untuk mengetahui dan menghitung sifat-sifat molekul
yang di simulasikan terhadap suatu sistem yang dihasilkan melalui program
komputer dan diterapkan pada sistem kimia nyata, untuk menghitung besaran
reaksi katalis pada senyawa kimia yang direaksikan.
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.
Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak
muncul disini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara
tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif
atau kuantitatif hampiran.
Kimia
komputasi kini menjadi salah satu bidang dengan pertumbuhan tercepat dalam
kimia. Walaupun terdapat spesialis dalam bidang ini, penerapan teknik-tekniknya
oleh kimiawan dalam percobaan semakin mengingkat sejalan dengan berkembangnya
kemampuan software.
Dalam
kimia teori, kimiawan 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 sekedar 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 bidang
utama dalam topik ini, antara lain:
1.
Penyajian
komputasi atom dan molekul
2.
Pendekatan
dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia)
3.
Pendekatan
dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan
sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
4.
Elusidasi
struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya
5.
Pendekatan
komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien
6.
Pendekatan
komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara yang
khusus, khususnya dalam perancangan obat.
7.
Simulasi
proses transisi fase
8.
Simulasi
sifat-sifat bahan seperti polimer, logam, dan kristal (termasuk kristal cair).
Terdapat beberapa pendekatan
yang dapat dilakukan:
1.
Kajian komputasi dapat dilakukan untuk
menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
2. Kajian
komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi
dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
3. Kajian komputasi dapat digunakan untuk
memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang
berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.
Pemodelan kimia komputasi
dapat membantu para kimiawan untuk:
1.
Mendesain
awal proses reaksi sintesis yang diinginkan
2.
Mempelajari
dan menjelajahi mekanisme reaksi yang mungkin terjadi dari desain yang telah
dibuat
3.
Melakukan
simulasi reaksi dalam computer
4.
Menentukan
sifat-sifat dari molekul pereaksi maupun produk yang dihasilkan
Program
yang digunakan dalam kimia komputasi didasarkan pada berbagai metode
kimia-kuantum yang memecahkan persamaan Schrödinger untuk molekul, maupun
pendekatan fisika klasik (mekanika molekul) untuk simulasi sistem yang besar.
Sumber