Komputasi modern tak hanya berguna pada bidang teknologi, beberapa bidang lainnya juga memanfaatkan komputasi modern ini seperti pada pendidikan, industri, kesehatan, bisnis, sains, kemanan, dan lainnya. Disini saya akan membahas tentang "Penerapan Komputasi Modern pada bidang Sains". Berikut ini contoh penerapan di bidang Sains, yaitu Fisika, Kimia, Biologi dan Matematika :
- Pada bidang Fisika
Dalam fisika, berbagai teori yang berdasarkan permodelan matematika menyediakan
prediksi yang akurat mengenai bagaimana sebuah sistem bergerak. Namun
seringkali penggunaan permodelam matematika untuk sebuah sistem khusus yang
bertujuan untuk menghasilkan prediksi yang bermanfaat tidak bisa dilakukan
ketika itu. Hal ini terjadi karena solusi permasalahan tidak memiliki ekspresi bentuk tertutup (closed-form
expression) atau terlalu rumit. Dalam banyak kasus, perkiraan numerik
dibutuhkan. Fisika Komputasi adalah
subjek yang berhubungan dengan berbagai perkiraan numerik; perkiraan solusi
yang ditulis sebagai sejumlah besar bilangan terbatas (finite) dari
operasi matematika sederhana (algoritma), dan komputer digunakan untuk
melakukan operasi tersebut dan menghitung solusi dan errornya.
Fisika komputasi adalah studi implementasi numerik algoritma untuk memecahkan masalah di bidang fisika di mana teori kuantitatif sudah ada. Dalam sejarah, fisika komputasi adalah aplikasi ilmu komputer modern pertama di bidang sains, dan sekarang menjadi subbagian dari sains komputasi.
Berikut ini salah satu
hasil ilmu komputasi di bidang Fisika :
- Pada 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.
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.
Terdapat
beberapa bidang utama dalam topik ini, antara lain:
- Penyajian komputasi atom dan molekul.
- Pendekatan dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia).
- Pendekatan dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
- Elusidasi struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya.
- Pendekatan komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien.
- Pendekatan komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara yang khusus, khususnya dalam perancangan obat.
- Simulasi proses transisi fase.
- Simulasi sifat-sifat bahan seperti polimer, logam, dan kristal (termasuk kristal cair).
Agar
diperoleh proses komputasi yang paling efisien dan akurat dapat dilakukan
beberapa pendekatan, seperti :
- Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
- Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
- Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.
- Pada bidang Biologi
Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk
mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini
mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk
memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta
informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk
mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment),
prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun
struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan
analisis ekspresi gen.
Berikut ini adalah contoh analisa asam amino dari empat protein hemoglobin dengan menggunakan salah satu aplikasi dasar
bioinformatika yaitu Penyejajaran Sekuens :
Saat ini
mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika
sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia. Selain
itu, riset-riset yang mengarah pada bioinformatika juga telah dilaksanakan,
seperti :
- Riset bioinformatika protein dilaksanakan sebagai bagian dari aktivitas riset rekayasa protein pada Laboratorium Rekayasa Protein, Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor.
- Lembaga Biologi Molekul Eijkman, Jakarta, secara khusus memiliki laboratorium bioinformatika sebagai fasilitas penunjang kegiatan risetnya.
- Basis data sekuens DNA mikroorganisme asli Indonesia sedang dikembangkan di UI.
Dengan demikian, akan semakin mudah para peneliti
dapat mengembangkan obat mau pun vaksin untuk berbagai penyakit yang ada serta
mencegah kelainan gen pada manusia.
- Pada 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.
Referensi :
No comments:
Post a Comment