Teori
komputasi adalah
cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah
dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi,
menggunakan algoritma. Bidang ilmu ini terutama membahas hal terkait
komputabilitas dan kompleksitas, dalam kaitannya dengan formalisme komputasi.
Untuk
melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan
abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa
model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin
Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja
dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses
dalam bagian-bagian terpisah dan diskret. Ilmuwan komputer mempelajari mesin
Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan
karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai model paling
masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas
mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap
permasalahan yang “terputuskan” (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing
selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap
masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan
oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.
Teori
komputasi dibagi menjadi 3
- Teori
otomata
Teori
Otomata adalah teori mengenai mesin-mesin abstrak, dan berkaitan erat dengan
teori bahasa formal. ada beberapa hal yang berkaitan dengan Otomata, yaitu
Grammar. Grammar adalah bentuk abstrak yang dapat diterima (accept) untuk
membangkitkan suatu kalimat otomata berdasarkan suatu aturan tertentu.
- Teori
komputabilitas
Teori
komputabilitas bertujuan untuk memeriksa apakah persoalan komputasi dapat
dipecahkan pada suatu model komputasi teoritis. Dengan kata lain, teori
komputabilitas mengklasifikasikan persoalan sebagai dapat dipecahkan (solvable)
atau persoalan yang tidak dapat dipecahkan (unsolvable).
- Teori
kompleksitas
Teori
kompleksitas bertujuan untuk mengkaji kebutuhan waktu dan ruang untuk
memecahkan persoalan yang diselesaikan dengan pendekatan yang berbeda-beda.
Model
komputasi
1.
Finite State Automata (FSA)
Finite
State Machine dapat berupa suatu mesin yang tidak memiliki output. Finite State
Machine yang tidak mengeluarkan output ini dikenal sebagai Finite State
Automata (FSA).
Secara
formal FSA dapat didefinisikan sebagai TUPLE-5 : (K, VT, M, S, Z)
Dimana
:
K :
himpunan hingga stata,
VT :
himpunan hingga simbol input (alfabet)
M
: fungsi transisi (Fungsi transisi ini biasanya diberikan dalam
bentuk tabel.)
S :
stata awal
Z :
himpunan stata penerima
Jenis
Finite State Automata (FSA)
- Deterministic
Finite Automata
Transisi
stata AH akibat pembacaan sebuah symbol bersifat tertentu. “Jika pada setiap
state dari FSA tersebut apabila menerima input sebuah simbol maka HANYA ada
SATU NEXT STATE yang mungkin dituju.”
- Non
Deterministik Finite Automata
Transisi
stata AH akibat pembacaan sebuah symbol bersifat tak tentu. “Jika FSA tersebut
menerima input simbol maka minimal ada satu state yang akan berpindah ke LEBIH
DARI SATU NEXT STATE yang mungkin dituju.”
2.
Push Down Automata (PDA)
PDA
adalah mesin otomata yang memiliki kendali masukan menggunakan teknik LIFO
(Last In First Out), untuk menentukan apakah suatu output diterima atau tidak
oleh mesin tsb. Dalam melakukan proses peneerimaan input, PDA menggunakan
memory stack.
Sebuah
PDA dinyatakan dengan 7 Tupel:
Q
= himpunan state
Σ
= himpunan simbol input
T
= simbol stack
Δ
= fungsi transisi
S
= state awal
F
= state akhir
Z
= top of stack
3.
Mesin Turing(Turing Machine atau TM)
Mesin
Turing adalah model komputasi teoretis yang ditemukan oleh Alan Turing,
berfungsi sebagai model ideal untuk melakukan perhitungan matematis.
Bidang-bidang
computing
ACM
Computing Curricula 2005, membagi bidang computing menjadi 5 domain:
- Computer
science
Fokus
pada kajian aspek teoritis dan algoritmis bidang computing hingga aplikasinya.
- Software
engineering
Fokus
pada Pengembangan (analisis, desain,implementasi, testing), pengoperasian, dan
pemeliharan perangkat lunaksecara sistematis dan terukur.
- Information
system
Fokus
pada pengintegrasian solusi teknologi informasi dan proses bisnis untuk
mempertemukan kebutuhan informasi bisnis suatu enterprise.
- Computer
engineering
Fokus
pada desain konstruksi komputer atau sistem berbasis computer.
- Information
technology
Fokus
pada penggunaan teknologi komputer untuk mempertemukan teknologi computer untuk
kebutuhan bisnis, pemerintahan, pendidikan, kesehatan, dan organisasi lain.
Implementasi Komputasi
- Implementasi
Komputasi Modern pada Bidang Ekonomi
Implementasi
pada ilmu pengetahuan ekonomi adalah mempelajari agent-based computational
modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan,
computational modeling of dynamic macroeconomic systems, pemrograman yang
didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan pengembangan alat bantu dalam
pendidikan komputasi ekonomi.Karena dibidang ekonomi pasti memiliki
permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma contohnya adalah memecahkan
teori statistika untuk memecahkan permasalahan keuangan.
Salah
satu contoh komputasi di bidang ekonomi adalah komputasi statistik. Komputasi
statistik adalah jurusan yang mempelajari teknik pengolahan
data, membuat program, dan analisis data serta teknik penyusunan sistem
informasi statistik seperti penyusunan basis data, komunikasi data, sistem
jaringan, dan diseminasi data statistik. Komputasi dapat digunakan untuk
memecahkan masalah ekonomi contohnya seperti Data Mining, dengan data mining,
sebuah perusahaan dapat memecahkan masalah dengan cara yang seefektif mungkin.
- Implementasi
Komputasi Modern pada Bidang Kimia
Implementasi
komputasi modern di bidang kimia adalah Computational Chemistry yaitu penggunaan
ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan
super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. 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 di sini, karena sedikit sekali aspek kimia
yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan
dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.
- Implementasi
Komputasi Modern pada Bidang Matematika.
Menyelesaikan
sebuah masalah yang berkaitan dengan perhitungan matematis, namun dalam
pengertian yang akan dibahas dalam pembahasan komputasi modern ini merupakan
sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer
dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna
untuk menyelesaikan masalah manusia. Terdapat numerical analysis yaitu sebuah
algoritma dipakai untuk menganalisa masalah – masalah matematika.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.
- Implementasi
Komputasi Dalam Bidang Geografi
Geografi
adalah ilmu yang mempelajari tentang lokasi serta persamaan, dan perbedaan
(variasi) keruangan atas fenomena fisik, dan manusia di atas permukaan bumi.
Komputasi dalam bidang geologi biasanya di gunakan untuk peramalan cuaca, di
Indonesia khususnya ada salah satu instansi Negara dengan nama BMKG (Badan
Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika) yakni instansi negara yang meneliti
mengamati tentang metereologi klimatologi kualitas udara dan geofisika supaya
tetap sesuai dengan perundang undangan yang berlaku di Indonesia.
- Implementasi Komputasi
modern pada bidang Fisika
Implementasi
komputasi modern di bidang fisika ada Computational Physics yang mempelajari
suatu gabungan antara Fisika, Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk
memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang kompleks pada dunia nyata”
baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.
Pemahaman fisika pada teori, eksperimen, dan komputasi haruslah sebanding, agar
dihasilkan solusi numerik dan visualisasi / pemodelan yang tepat untuk memahami
masalah Fisika.Untuk melakukan pekerjaan seperti evaluasi integral,
penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan simultan, mem-plot
suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar
persamaan dan bekerja dengan bilangan kompleks yang menjadi tujuan penerapan
fisika komputasi. Banyak perangkat lunak ataupun bahasa yang digunakan, baik
MatLab, Visual Basic, Fortran, Open Source Physics (OSP), Labview, Mathematica,
dan lain sebagainya digunakan untuk pemahaman dan pencarian solusi numerik dari
masalah-masalah pada Fisika komputasi.
- Implementasi Komputasi
modern pada bidang Geologi
Pada
bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan, sebuah
sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang
tambang yang terdapat di dalam tanah. Contohnya, Pertambangan dan
digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang
terdapat di dalam tanah.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar