KOMPUTASI MODERN
Pengertian Komputasi Modern
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 modern. Konsep ini pertama
kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Beliau adalah ilmuan yang
meletakkan dasar-dasar komputer modern. 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.
Dalam
kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada,
dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:
1. Akurasi
(big, Floating point)
2. Kecepatan
(dalam satuan Hz)
3. Problem
Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)
4. Modeling
(NN & GA)
5.
Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)
Karakteristik Komputasi Modern
1. Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat
heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem
operasi, serta aplikasi yang terpasang.
2. Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan
kapasitas bandwidth yang beragam.
3. Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup
atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.
Jenis-jenis Komputasi Modern
Komputasi modern terbagi tiga macam,
yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud (awan).
Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi modern sebagai berikut :
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.
Beberapa Contoh Komputasi Modern
Sampai Dengan Lahirnya ENIAC
1. Konrad
Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan
biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran
programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu
di anggap sebagai Turing lengkap.
2.
Non-programmable Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941
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).
3. Komputer
Colossus ditemukan pada tahun 1943, 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.
4. The
Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer
elektromekanis dengan programmability terbatas.
5. US Army’s
Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, 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).
KOMPUTER QUANTUM
Pendahuluan
Komputasi
quantum mempelajari teori sistem komputasi (komputer quantum) yang membuat
penggunaan langsung dari fenomena mekanika quantum, seperti superposisi dan
entanglement(keterikatan), untuk menjalankan operasi pada data. Komputer
quantum berbeda dari komputer digital yang berbasis transistor. Karena komputer
digital memerlukan data untuk dikodekan ke dalam digit biner (bits), setiap
bits pasti dalam satu dari dua keadaan tentu (0 atau 1), komputasi quantum menggunakan
qubit yang mana dapat berada dalam kondisi superposisi. Mesin Turing quantum
adalah model teoritis dari komputer, dan juga dikenal sebagai komputer quantum
universal. Komputer quantum berbagi kesamaan teori dengan komputer
probabilistik dan non-deterministik. Bidang komputasi quantum diawali oleh
karya Paul Benioff dan Yuri Manin pada 1980.
Terdapat
beberapa perbedaan antara komputer klasik dengan komputer quantum. Pada
komputer klasik, memori berbentuk string dari 0 dan 1, dan ia mampu melakukan perhitungan
hanya pada sekumpulan bilangan secara simultan. Sedangkan komputer quantum
menggunakan bentuk superposisi dari bilangan-bilangan yang berbeda sebagai
bentuk memorinya. Komputer quantum dapat melakukan perhitungan klasik
reversible secara bebas pada semua bilangan disaat yang sama, kemudian
penginterferesian semua hasil untuk mendapatkan satu jawaban, sehingga komputer
quantum jauh lebih kuat dari komputer klasik.
Entanglement
Entanglement
adalah suatu cara atau gambaran cara bagaimana partikel dapat berkorelasi,
dianggatp dan diprediksi berinteraksi satu sama lain tanpa terpaut jarak. Tidak
ada keadaan serupa dalam metode klasik. Entanglement berpengaruh pada sebagian
besar paralelisme sistem quantum. Komputasi yang memanfaatkan paralelisme
kuantum sering disebut Entanglement-Enhanced Information Processing.
Entanglement secara teori diyakini dapat mempercepat komputasi. Ide bahwa
seberapa cepat elektron dapat bergerak melalui kabel telah membatasi kecepatan
komputer bekerja. Baik pada komputer klasik maupun quantum, entanglement
diyakini dapat memecahkan batasan tersebut. Berdasarkan mekanika quantum,
kekuatan dari luar yang bekerja pada dua buah partikel pada sistem quantum
menyebabkan mereka berada pada kondisi entangle. Keadaan quantum dari sistem
tersebut berisi semua posisi spin (momen magnetik internal) setiap partikel.
Spin total sistem hanya bisa sama untuk nilai diskrit tertentu dengan
probabilitas yang berbeda. Pengukuran spin total sistem kuantum tertentu
menunjukkan bahwa posisi spin beberapa partikel tidak independen dari yang
lainnya. Untuk sistem tersebut, ketika orientasi spin dari satu partikel diubah
dengan beberapa alasan, orientasi spin dari partikel lain akan berubah secara
otomatis dan cepat. Berdasarakan pemahaman sejauh ini, kita dapat menyimpulkan
bahwa kecepatan komunikasi dibatasi oleh kecepatan cahaya. Masalah selanjutnya
terletak pada bagaimana partikel pada sistem quantum berkomunikasi ketika
mereka mengubah orientasi spinnya.
Pengoperasian Data Qubit
Seperti yang
sudah kita ketahui, satuan dasar dalam pengolahan informasi pada masa sekarang
ini adalah bit, yang mana dapat kita anggap satu dari dua keadaan yang kita
label 0 dan 1. dalam perilaku yang sama, kita dapat mendefinisikan satuan dasar
pengolahan informasi yang dapat digunakan dalam komputasi quantum. Satuan dasar
informasi dalam komputasi quantum ini disebut qubit, kependekan dari Quantum
Bit. Meskipun qubit akan terlihat mirip dengan bit dalam beberapa sudut
pandang, seiring kita mempelajari komputasi quantum, qubit akan secara
fundamental berbeda dari bit dan perbedaan fundamental ini akan membuat kita
dapat melakukan pengolahan informasi dengan cara yang baru dan menarik.
Dalam
komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat
digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik
dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan /
atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk
dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum
adalah prinsip superposisi dan Entanglement
Superposisi,
pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan magnet. Spin elektron mungkin baik
sejalan dengan bidang, yang dikenal sebagai spin-up, atau sebaliknya ke
lapangan, yang dikenal sebagai keadaan spin-down. Mengubah spin elektron dari
satu keadaan ke keadaan lain dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari
Laser - katakanlah kita menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana kalau
kita hanya menggunakan setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi
partikel dari segala pengaruh eksternal? Menurut hukum kuantum, partikel
kemudian memasuki superposisi negara, di mana ia berperilaku seolah-olah itu di
kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit dimanfaatkan bisa mengambil
superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan bahwa
komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana n adalah jumlah qubit
yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500 qubit akan memiliki
potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu langkah. Ini adalah
jumlah yang mengagumkan - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih dari yang ada di alam
semesta (ini pemrosesan paralel benar - komputer klasik saat ini, bahkan
disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar melakukan satu hal pada suatu
waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka melakukannya). Tapi bagaimana
partikel-partikel ini akan berinteraksi satu sama lain? Mereka akan
melakukannya melalui belitan kuantum
Algoritma Kuantum
Sejauh ini
terdapat dua jenis algoritma yang biasa digunakan dalam komputasi quantum.
Algoritma tersebut diantaranya adalah algoritma Grover dan algoritma Sorting.
Berikut adalah penjelasannya.
Algoritma
Grover, yaitu sebuah algoritma yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan
pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Sebagian besar algoritma
pencarian seperti pencarian linier, pencarian biner dan pohon pencarian biner
yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan cost untuk
menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari kunci nya. Operasi ini
disebut range search.
Algoritma
Sorting yaitu sebuah proses merangkai benda dalam urutan tertentu dan atau
dalam himpunan yang berbeda. Algoritma sorting memiliki dua arti umum yang
berbeda. Pertama adalah proses pengurutan atau merangkai benda yang sejenis,
sekelas atau yang lainnya, dalam urutan yang teratur. Pengertian yang kedua adalah
sortingmerupakan kategorisasi, pengelompokkan dan pemberian label kepada benda
dengan sifat yang serupa. Algoritma-algoritma untuk melakukan sorting pada
komputasi quantum masih sama seperti komputasi klasik, yaitu bubble sort, quick
sort, selection sort, insertion sort, dan merge sort.
Implementasi Komputasi Quantum
Pada tahun 2000, IBM sudah membuat
quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya. & D-Wave
perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya telah
mampu untuk beroperasi dengan prinsip quantum yang jauh lebih cepat dari
komputer yang ada saat ini.
Komputer yang diberi nama “Orion” ini, memakai teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi & suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum.
Komputer yang diberi nama “Orion” ini, memakai teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi & suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum.
Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu hitungan secara bersamaan, & prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya pada 13 Februari 2007 merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di dalamnya ditanamkan chip kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit.
Sumber :
