Parallel Computation

Nama Kelompok :1. Aji Imam Sampurno [50412518]

  2. Diah Nurfatimah [52412016]

  3. Marihot Kaisar Nabuo [54412439]

  4. Yohanes William Silalahi [57412850]

Kelas    : 4IA24

Matkul : Pengantar Komputasi Modern#

Dosen   : Dr. Rina Noviana, Skom. MMSI

A. Parallelism Concept

    Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Biasanya pada saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena pengolahan data dalam jumlah besar (di industri keuangan, bioinformatika, dan lain-lain) ataupun karena proses komputasi yang banyak. Salah satu jenis penggunaan komputasi paralel adalah PVM (Parallel Virtual Machine) yaitu sebuah perangkat lunak yang mampu mensimulasikan pemrosesan paralel pada jaringan. Tujuan dari komputasi paralel ini adalah meningkatkan kinerja komputer dalam menyelesaikan berbagai masalah, dengan membagi sebuah masalah besar ke dalam beberapa masalah kecil sehingga membuat kinerja menjadi cepat.

       Sekalipun didukung oleh teknologi prosesor yang berkembang sangat pesat, komputer sekuensial tetap akan mengalami keterbatasan dalam hal kecepatan pemrosesannya. Hal ini menyebabkan lahirnya konsep keparalelan (parallelism) untuk menangani masalah dan aplikasi yang membutuhkan kecepatan pemrosesan yang sangat tinggi, seperti misalnya prakiraan cuaca, simulasi pada reaksi kimia, perhitunggan aerodinamika dan lain-lain.

     Konsep keparalelan itu sendiri dapat ditinjau dari aspek design mesin paralel, perkembangan bahasa pemrograman paralel atau dari aspek pembangunan dan nalisis algoritma paralel. Algoritma paralel itu sendiri lebih banyak difokuskan kepada algoritma untuk menyelesaikan masalah numerik, karena masalah numerik merupakan salah satu masalah yang memerlukan kecepatan komputasi yang sangat tinggi. misalnya dalam kalkulasi numerik untuk menyelesaikan persamaan matematis dibidang fisika (fisika komputasi), kimia (kimia komputasi) dan lain-lain.

B. Distributed Processing

       Paralel Processing adalah kemampuan menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan secara simultan atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum, ini adalah sebuah teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa maslaah kecil untuk mempercepat proses penyelesaian masalah. Maka diperlukan perangkat lunak pendukung yang disebut middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel.

        Distribusi pengolahan paralel menggunakan pemrosesan paralel pada beberapa mesin. Salah satu contoh dari hal ini adalah bagaimana beberapa komunitas memungkinkan pengguna untuk mendaftar dan mendedikasikan komputer mereka sendiri untuk memproses beberapa data set yang diberikan kepada mereka oleh server. Ketika ribuan pengguna mendaftar untuk ini, banyak data dapat diproses dalam jumlah yang sangat singkat.

        Tipe lain dari komputasi paralel yang kadang-kadang disebut "Didistribusikan" adalah gagasan dari sebuah komputer paralel cluster. Sebuah cluster akan banyak CPU yang terhubung melalui kecepatan tinggi koneksi ethernet ke hub sentarl (server) yang memberi masing-masing beberapa pekerjaan yang harus dilakukan. Metode cluster mirip dengan metode yang dijelaskan dalam paragraf diatas, kecuali bahwa semua CPU secara langsung terhubung ke server dan satu-satunya tujuan mereka adalah melakukan perhitungan yang diberikan kepada mereka. Parallel Distributed Computing dapt dibentuk dari :

• Ada : Digunakan konsep pertemuan yang menggabungkan fitur RPC dan monitor.
• PVM (Parallel Virtual Machine) untuk mendukung workstation clusters.
• MPI (Message Passing Interface) programming GUI untuk parallel computers.

C. Architectural Parallel Computer

     Arsitektur paralel komputer menurut klasifikasi flynn's :

1. SISD (Single Intruction Single Data)

Komputer ini memiliki hanya satu prosesor dan satu instruksi yang dieksekusi secara serial. Komputer ini adalah tipe komputer konvensional. Menurut mereka tipe komputer ini tidak ada dalam praktik komputer paralel karena bahkan mainframe pun tidak lagi menggunakan satu prosesor. Klasifikasi ini sekedar untuk melengkapi definisi komputer paralel. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVACI, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.

2. SIMD (Single Instruction Multiple Data)

Komputer ini memiliki lebih dari satu prosesor, tetapi hanya mengeksekusi satu instruksi secara paralel pada data yang berbeda pada level lock-step. Komputer vektor adalah salah satu komputer paralel yang menggunakan arsitektur ini. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2 dan Cell Processor (GPU).

3. MISD (Multiple Instruction Single Data)

Teorinya komputer ini memiliki satu prosesor dan mengeksekusi beberapa instruksi secara paralel tetapi praktiknya tidak ada komputer yang dibangun dengan arsitektur ini karena sistemnya tidak mudah dipahami. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD.

4. MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)

Komputer ini memiliki lebih dari satu prosesor dan mengeksekusi lebih dari satu instruksi secara paralel. Tipe komputer ini yang paling banyak digunakan untuk membangun komputer paralel, bahkan banyak supercomputer yang menerapkan arsitektur ini. Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWERS, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA23, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.

D. Implementasi Parallel Computation

Contoh Implementasi pada sebuah perusahaan :

      Pada bagian ini penulis akan membahas salah satu implementasi komputasi parallel yang ada pada dunia bisnis perfilm'an yaitu berupa proses rendering 3D pada sebuah film. Kemajuan dibidang komputasi, khususnya dalam bidang komputer grafis memberikan kemudahan untuk memodelkan suatu benda dalam alam dua dimensi virtual dikomputer. Seperti pada salah satu perusahaan ini ialah WETA Digital merupakan sebuah perusahaan animasi dan spesial efek yang bermarkas di selandia baru dalam membangun fasilitas render farm berbasis cluster hingga skalabilitas ribuan prosesor untuk mengerjakan sebuah film.

     Jika sekuel pada sebuah film dikerjakan personal computer (PC) yang tercepat saat ini, maka dibutuhkan sekali waktu lebih dari 4 tahun untuk menyelesaikan suatu proses rendering terhadap pembuatan animasi film. Oleh karena itu dibutuhkan konsep komputasi paralel, karena komputasi paralel mempunyai prinsip yang bersesuaian dengan algoritma divide and conquer yaitu membagi proses menjadi bagian-bagian yang cukup kecil sehingga memungkinkan untuk dapat dikerjakan oleh sebuah unit komputasi.

        Proses rendering film menggunakan unit komputasu parallel distributed memory multicomputer. Dikarenakan komputer digunakan untuk membuat rendering filmnya yaitu kluster komputer. Kluster komputer adalah proses menghubungkan beberapa komputer agar dapat bekerja secara bersama - sama dengan sebuah jaringan sebagai media penghubungannya. Sehingga pemrosesan dapat dilakukan lebih cepat karena mempunyai mesin-mesin yang masing-masing multoprocessor. Salah satu proses yang sangat penting dalam melakukan pengolahan gambar 3D yaitu dengan 3D rendering. Tanpa dirender suatu gambar yang diolah oleh perangkat lunak animasi 3D hanya akan tampil dalam bentuk kumpulan point dan wireframe sederhana saja.

      Proses render dilakukan dalam pembungkusan tekstur pada objek yang bersesuaian dengan cahaya yang datang pada objek tersebut. Namun proses render membutuhkan daya komputasi yang sangat besar karena banyaknya titik koordinat yang harus dikomputasikan, terutama jika data 3D yang diolah cukup rumit. Model 3D rendering yang dihasilkan berupa data geometri, titik pandang, tekstur dan cahaya yang diperlikan untuk membuat gambar yang utuh. Dan salah satu cara untuk memecahkan masalahnya yaitu dengan menggunakan algoritma divide and conquer yang diterapkan ke dalam metode komputasi parallel. Karena komputasi parallel terbukti lebih efektif untuk melakukan ojek 3D dibanding hanya dengan menggunakan sebuah unit komputasi. 

Jadi, kesimpulan dari pembahasan materi komputasi pararel ini adalah bahwa perkembangan pada arsitektur komputer membutuhkan suatu konsep pemrosesan pararel. Dimana pemrosesan pararel mampu menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi yang dijalankan secara simultan atau mengalami keterbatasan dalam hal kecepatan pemrosesan. Oleh karena itu sehingga dapat menyebabkan lahirnya konsep keparalelan (parallelism) untuk menangani masalah dan aplikasi yang membutuhkan kecepatan pemrosesan yang sangat tinggi, seperti misalnya prakiran prakiraan cuaca, simulasi pada reaksi kimia, perhitungan aeridinamika dan lain-lain. Metode dan conquer juga sangat berperan penting pnyelesaian proses rendering pada suatu perusahaan perfilm'an. 

Referensi :

http://mantika-mints.blogspot.co.id/2015/05/konsep-dan-arsitektur-paralel.html

http://rrezzablog.blogspot.com/2009/11/parallel-processing.html

http://ewindarwin10.blogspot.co.id/2013/06/parallel-computation-parallelism.html
https://andri102.wordpress.com/game/soft-skill/konsep-komputasi-parallel-processing/

http://djuneardy.blogspot.co.id/2015/05/konsep-arsitektur-paralel-pemrosesan.html

Teori Quantum Computing

Nama : Diah Nurfatimah
NPM : 52412016
Kelas : 4IA24

Pada tugas ketiga mata kuliah "Pengantar Komputasi Modern" kali ini, saya akan membahas tentang apa itu Quantum Computing?? Entanglement?? dan bagaimana Pengoperasian Data Qubit?? Mungkin diantara kita masih ada yang belum pernah tau tentang Quantum Computing. Maka dari itu saya akan membahas sedikit tentang Teori Quantum Computing... Yuk, kalo gitu kita baca artikel dibawah ini.. ^_^ 

A. PENDAHULUAN

Quantum Computation itu sendiri adalah suatu bidang studi yang memfokuskan kepada teknologi komputer yang sedang berkembang berdasarkan prinsip-prinsip dari teori kuantum. Dimana dijelaskan mulai dari sifat serta perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan sub atom) tingkat. Lalu apa bedanya Quantum Computation dengan Quantum Computing??? Berikut ini perbedaanya...

Quantum Computing adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit. Dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum. Dan apa itu Qubit serta Mekanika Kuantum???

Qubit atau Binary Digit merupakan ukuran terkecil data dalam sebuah komputer yang hanya terdiri dari 1 atau 0, nyala atau mati, benar atau salah, tidak ada selain dari dua kemungkinan itu. Tapi qubit atau quantum bit, bisa memiliki tiga kemungkinan yaitu 1, 0 atau supersisi dari 1 dan 0. Iya, tidak dan mungkin. Qubit menggunakan mekanika kuantum (hukum fisika yang berlaku hanya untuk partikel yang sangat kecil seperti atom) untuk mengkodekan informasi baik sebagai 1 dan 0 pada saat yang sana. Sedangkan...

Mekanika Kuantum merupakan cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik paa tataran atom dan sub atom. Kuantum komputer menggunakan fenomena dari mekanika kuantum yang berupa superposition, entanglement, multi verse dan tunneling. Superposition adalah keadaan dimana diantara 2 kemungkinan atau bisa disebutgabungan 2 kemungkinan.

Sejarah Singkat Quantum Computing

• Pada tahun 1970'an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmu wan komputer seperti Charles H. Bennet dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
• Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feyman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.
• Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kunatum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika secara prinsipil dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
• Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan. Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan diseluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memiliki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digiat bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).

B. ENTANGLEMENT

Setelah tadi kita membahas dan memahami apa itu Quantum Computation dan Quantum Komputer, selanjutnya kita akan memasuki pembahasan tentang Entanglement. Entanglement itu sendiri masih termasuk ke dalam bagaian dari Quantum Computation. Dan apa itu Entanglement??? Berikut penjelasannya... 

Entanglement adalah suatu teori mekanika Quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan partikel-partikel pada Quantum Komputer yang dimana jika suatu partikel diperlakukan "A" maka akan memberikan dampak "A" juga ke partikel lainnya. 

C. PENGOPERASIAN DATA QUBIT

Sekarang kita akan membahas tentang Pengoperasian Data Qubit. Dimana sebelumnya kita telah membahas pengertian dari Qubit atau Binary Digit  yang ada dibagian "Pendahuluan" diatas. selanjutnya pada bagian ini, kita akan membahas bagaimana cara Pengoperasian Data Qubit. 

Qubit merupakan kuantum bit yang terdiri dengan digit biner atau bit dari komputasi klasik. Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan, baik dengan biaya mereka atau polarisasi yang bertindak sebagai representasi dari 0 dan 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai Qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel yang membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum dalah prinsip superposisi dan entanglement.

Sebuah contoh implementasi dari Qubit untuk komputer kuantum yaitu bisa kita mulai dengan menggunakan partikel dengan dua putaran yang menyatakan : "Down" dan "Up". Namun pada kenyataanya sistem yang memiliki sesuatu dapat diamati dalam jumlah yang banyak dan dalam waktu yang berevolusi. Seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup dengan spasi berturut-turut, maka kandidat yang cocok untuk menerapkan implementasi ini yaitu sebuah Qubit. Dimana setiap sistemnya tersebut dapat dipetakan ke proses yang efektif spin -1/2 sistem.

D. ALGORITMA QUANTUM COMPUTING

Para ilmuwan mulai melakukan perisettan mengenai sistem kuatum, mereka juga berusaha untuk menemukan logika apa yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukakan dua algoritma baru yang dapat digunakan dalam sistem Quantum yaitu Algoritma Shor dan Algoritma Grover. Berikut penjelasan dari masing-masing algoritma....

• Algoritma Shor adalah sebuah teori dimana komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. Algoritma shor sendiri diambil dari nama penemunya yaitu  Peter Shor pada tahun 1995. Berkat Peter Shor, teori algoritma ini jika sebuah pengiriman data melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat dan membutuhkan lebih banyak komputer yang terhubung secara paralel dan itu membutuhkan watu yang tidak sebentar.
• Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum,  pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka untuk memecahkan masalah collision.

E. IMPLEMENTASI QUANTUM COMPUTING

Nah udah kebayangkan apa itu Quantum Computing, sekarang mari kita lihat implementasinya yang ada di dunia nyata. Berikut implementasinya dibawah ini :

Beberapa waktu lalu para ilmuwan di pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-Qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak diantara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system). Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer - komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer - super komputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.

Dalam edisi jurnal ilmiah nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari universitas stanford melaporkan demonstrasi pertama dari "Algoritma Shor" sebuah metode yang dikembangkan tahun 1994 oleh ilmuwan AT & T Peter Shor untuk menggunakan komputer kuantum yang futuristik untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.

Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D - gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories. NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab MENGGUNAKAN 512 Qubit D-Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pemeblajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstra surya dan untuk mrningkatkan efisiensi search internet dengan menggunakan  AI metaheuristik di search heuristical.

AI seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling. Koloni semut atau optimasi swarm yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai Qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel. Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas, dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal.  Berikut adalah video implementasinya :

Sekian pembahasan dari saya tentang pengertian Teori Quantum Computing, semoga artikel diatas ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.. _Thank You_  ^_^

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum

http://cichaputri.blogspot.co.id/2015/06/pengantar-quantum-computation.html

http://zulfikaranwaraziiz.blogspot.co.id/2014/05/quantum-computing-dan-implementasi.html

https://rullyyy.wordpress.com/2014/05/12/definisi-implementasi-dan-algoritma-dari-quantum-computing/

https://dislack.wordpress.com/quantum-computing/

http://www.fisikaunri.org/node/24

https://docs.google.com/presentation/d/1o4aLKJ6sBJ33ioQvAGnKel4HzQLy1BXHj-MxOKqZNUw/edit#slide=id.g29d5ab2ac_085

Perusahaan Yang Menggunakan Layanan Cloud Computing

Nama  : Diah Nurfatimah

Kelas  : 4IA24

NPM  : 52412016

Pada tugas mata kuliah Pengantar Komputasi Modern kedua saya ini, saya akan memberikan 2 contoh perusahaan yang menggunakan layanan cloud computing mulai dari penjelasan secara singkat tentang masing-masing perusahaan, fungsi dari layanan yang digunakan sera sasaran dan pangsa pasarnya yang dituju dari perusahaan tersebut masing-masing.

Pengertian Cloud Computing

Cloud Computing merupakan gabungan pemanfaatan teknologi komputer (komputasi) dalam suatu jaringan dengan pengembangan berbasis internet (awan) yang mempunyai fungsi untuk menjalankan program atau aplikasi melalui komputer - komputer yang terkoneksi pada waktu yang sama, tetapi tidak semua yang terkoneksi melalui internet menggunakan cloud computing. Berikut dibawah ini adalah 2 contoh perusahaan yang menggunakan layanan cloud computing :

Sekian penjelasan dari saya tentang contoh - contoh perusahaan yang menggunakan layanan cloud computing, mulai dari penjelasan secara singkat tentang perusahaan tersebut, fungsi dari layanan tersebut serta sasaran dan pangsa pasarnya. Semoga penjelasan saya ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya ya... _Thank You_ (^_^)

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Amazon_Web_Services

https://nissaajah91.wordpress.com/2013/07/03/perusahaan-yang-menggunakan-cloud-computing/

http://www.telkom.co.id/

http://www.amazon.com/

Teori Komputasi dan Implementasi Komputasi

Nama : Diah Nurfatimah

Kelas : 4IA24

NPM : 52412016

Pada tugas Pengantar Komputasi Modern pertama saya ini, saya akan menjelaskan tentang teori komputasi beserta dengan implementasi yang digunakan pada komputasi dari berbagai bidang keilmuan. 

A. Teori Komputasi

Teori Komputasi adalah cabang dari ilmu komputer dan matematika yang membahas bagaimana suatu masalah dapat dipecahkan dengan menggunakan suatu algoritma yang berdasarkan pada model komputasi tertentu. Teori ini dibagi kedalam dua bidang, dimana kedua bidang ini berkaitan dengan formalisme komputasi :

1. Komputabilitas (Computability Theory) : Bertugas sebagai pemeriksaan batasan-batasan pada model-model teoritis yang digunakan oleh komputer.
2. Kompleksitas (Computational Complexity Theory) : Sebuah ilmu yang mengkaji sebuah sistem dinamik secara keseluruhan.

Secara umum, Ilmu Komputasi adalah suatu bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika yang menggunakan tekni penyelesaian numerik serta penggunaan komputer dalam menganalisis dan memecahkan masalah - masalah dalam berbagai bidang keilmuan. Tetapi dalam perkembangannya digunakan juga bidang ilmu lain dalam menggunakan prinsip-prinsip baru yaitu : Fisika, Kimia, Matematika, Ekonomi, Geologi, Geografi, Sosiologi, Ilmu Kognitif dan Jaringan Saraf.

Begitu juga dengan kelas - kelas yang ada pada ilmu komputasi, kelas tersebut dibagi kedalam tiga kriteria yaitu Digital vs Analog, Sekuensial vs Konkuren dan Batch vs Interaktif. Ilmu Komputasi juga memiliki beberapa penelitian secara spesifik yaitu :

• Numerical Analysis : Mempelajari algoritma untuk masalah continous mathematics (berbeda dengan matematika diskrit).
• Computational Physics : Mempelajari implementasi algoritma numerik untuk memecahkan permasalahn teori kuantitatif fisika yang sudah ada. Sering dianggap sebagai cabang menengah diantara fisika teoritis dan fisika eksperimental.
• Computational Chemistry : Merupakan salah satu cabang kimia yang menggunakan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia. Hal yang dipaparkan dari teori kimia digabungkan dengan program komputer yang handal untuk menghitung struktur dan sifat molekul.
• Bioinformatics : Merupakan sebuah aplikasi dari teknologi informasi dan ilmu komputer terhadap bidang biologi molekuler.
• Computational Neuroscience : Mempelajari fungsi otak dalam memproses informasi yang membentuk sistem jaringan saraf. Merupakan bidang yang berada diantara neuroscience, ilmu kognitif dan psikologi dengan teknik elektro, ilmu komputer, matematika dan fisika.
• Computational Sociology : Sebuah cabang ilmu sosiologi yang menggunakan metode komputasi intensif untuk menganalisa fenomena sosial.
• Cognitive Science : Sebuah cabang ilmu menengah yang mempelajari bagaimana informasi dibentuk dan digambarkan oleh otak.
• Computational Economics : Mempelajari titik pertemuan antara ekonomi dan komputasi. Area yang tercakup antara lain agent-based computational modelling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modelling of dynamic macroeconomic system, pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi.

B. Implementasi Komputasi 

Berikut beberapa implementasi ilmu komputasi yang biasa digunakan di kehidupan sehari-hari :

Implementasi komputasi pada bidang Matematika

Dalam implementasi komputasi di bidang matematika ini, masalah dapat diselesaikan dengan cara melakukan perhitungan secara matematis dengan menyusun suatu algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer dalam menyelesaikan masalah pada manusia. Karena terdapat numerical analysis, yaitu sebuah algoritma yang dipakai untuk melakukan analisa masalah-masalah matematika. Contohnya : metode numerik, scientific computing, metode elemen hingga, metode beda hingga, scientific data mining, scientific proses control dan metode terkait lainnya untuk menyelesaikan masalah - masalah real yang berskala besar. 

Implementasi komputasi pada bidang Ekonomi

Implementasi komputasi ini, pemrogramannya didesain secara khusus untuk komputasi ekonomi serta pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi dibidang ekonomi. Karena bidang ini memiliki permasalahan yang harus dipecahkan dengan menggunakan algoritma,contohnya memecahkan masalah menggunakan teori statistika pada permasalahan keuangan. Dimana  teori statistik ini merupakan jurusan yang mempelajari teknik pengolahan suatu data, pembuatan program, analisis suatu data serta teknik penyusunan sistem informasi statistik seperti penyusunan basis data, komunikasi data, sistem jaringan dan desiminasi data statistik.

Implementasi komputasi pada bidang Fisika

Pada implementasi komputasi bidang fisika ini, permasalahan dapat diselesaikan dengan cara melakukan simulasi penggunaan algoritma yang tepat dalam memahami masalah-masalah yang ada pada bidang fisika, seperti evaluasi integral, penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan simultan, memplot suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar persamaan dan bekerja menggunakan bilangan kompleks yang menjadi tujuan penerapan pada komputasi fisika. Perangkat lunak yang dapat digunakan dalam pemahaman serta pencarian solusi numerik  dalam masalah - masalah pada fisika komputasi yaitu : Matlab, Visual Basic, Open Source Physics, Labview, Mathematica dan sebagainya.

Implementasi komputasi pada bidang Geologi 

Dalam penyelesaian masalah - masalah, teori komputasi di bidang geologi ini biasanya menggunakan suatu sistem komputer untuk menganalisa suatu bahan - bahan mineral  dan barang tambang yang terdapat didalam tanah. Masalah yang biasanya diselesaikan pada bidang geologi ini yaitu masalah dalam bidnag pertambangan. 

Implementasi komputasi pada bidang Biologi

Teori komputasi pada bidang biologi ini yaitu memecahkan masalah secara biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengan bidang ini. Penerapan yang dilakukan pada bidang biologi ini yaitu melakukan pengelolaan dan menganalisis informasi secara biologis. Dalam penerapannya dilakukan menggunakan beberapa metode yaitu matematika, statistika dan informatika. Contoh permasalahan ilmu komputasi di bidang biologi ini meliputi pengelolaan basis data, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur yang merupakan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik dan analisis ekspresi gen.

Implementasi  komputasi pada bidang Kimia

Masalah yang diselesaikan pada bidang ini adalah masalah yang berkaitan dengan masalah kimiawi seperti menghitung struktur dan sifat - sifat molekul, melakukan simulasi terhadap sistem - sistem besar makromolekul maupun sistem banyaknya molekul serta menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik dalam program komputer. Perlu diketahui bahwa kata "sempurna" tidak dapat dikatakan pada bidang kimia komputasi ini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Dan hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif dan kuantitatif hampiran.

Implementasi komputasi pada bidang Geografi

Masalah yang biasa diselesaikan pada bidang geografi ini yaitu masalah peramalan cuaca seperti meneliti dan mengamati tentang meteorologi, klimatologi kualitas udara serta geofisika supaya tetap sesuai dengan perundang - undangan yang berlaku.  Dimana geografi merupakan ilmu yang mempelajari tentang lokasi serta persamaan dan perbedaan (variasi) keruangan atas fenomena fisik dan manusia diatas permukaan bumi.

Kesimpulan :

Jadi, teori komputasi merupakan alat bantu untuk menyelesaikan segala permasalahan - permasalahan dari berbagai bidang keilmuan seperti pada bidang biologi, matematika, fisika, kimia, geografi dan sebagainya secara kompleks dengan menggunakan komputer dan perhitungan algoritma secara matematis. Dan tidak hanya menghitung, dalam program dan jaringan pun dapat diselesaikan dengan baik.

Sekian penjelasan dari saya tentang teori komputasi dan Implementasi komputasi dari berbagai bidang keilmuan di kehidupan sehari - hari. Semoga penjelasan ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya ya.. _Thank You_ (^_^)

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Teori_komputasi

http://rinamayanti.blogspot.co.id/2015/04/teori-komputasi.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi

https://deadydiedy.wordpress.com/2015/04/05/komputasi-teori-komputasi/

https://ariefimam2.wordpress.com/2015/08/03/implementasi-komputasi-pada-bidang-kimia/

http://bintorobagus.blogspot.co.id/2015/04/implementasi-komputasi-modern-pada.html

http://adryanepratama.blogspot.co.id/2015/04/teori-komputasi-dan-implementasi.html