TEORI
KOMPUTASI
Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang ini dibagi menjadi dua cabang: teori komputabilitas dan teori kompleksitas, namun kedua cabang berurusan dengan model formal 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.
SEJARAH KOMPUTASI MODERN
Komputasi modern ini pertama kalinya
digagaskan oleh seorang ilmuan yang bernama John Von Neumann.
Dialah orang yang pertama kali menggagaskan konsep sebuah sistem yang menerima
intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory. Konsep inilah yang
menjadi dasar arsitektur komputer modern. John Von Neumann memberikan berbagai
sumbangsihnya dengan cara meningkat karya – karyanya dalam bidang matematika,
teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Selain itu, Von
Neumann juga merupakan seorang ilmuan yang sangat berperan penting dalam
pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II silam. Dan berkat
kepiawaian Neumann di bidang teori game inilah ia bisa melahirkan konsep
automata, teknologi bom atom dan komputasi modern yang akhirnya melahirkan
sebuah computer.
Sebenarnya kata “komputer” tersebut
pertama kali dipergunakan secara umum pada tahun 1613. Arti kata komputer itu
sendiri mengacu kepada perhitungan aritmatika dan kata tersebut masih
dipergunakan hingga pertengahan abad ke-20. Dan seiring dengan perkembangan
jaman dari akhir abad ke-19 hingga seterusnya, “computer” menjadi berubah makna
jadi sebuah mesin yang melakukan komputasi.
Kemudian sekitar tahun 1920an, kata “mesin
komputasi” mulai dikenal. Setiap mesin yang dapat membantu melakukan pekerjaan
manusia yaitunya menghitung dengan metode yang efektif, disebut dengan mesin
komputasi. Pada tahun 1940-1950 dengan munculnya mesin komputasi elektronik
kata “mesin komputasi” mulai berubah menjadi “komputer” yang biasanya diawali
dengan “elektronik” atau “digital”.
Sejak saat itu, Von Neumann menjadi
seorang konsultan pada pengembangan komputer ENIAC, Dia merancang konsep
arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann
adalah seperangkat komputer dengan program yang tersimpan (program dan data
disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori. Konsep dasar
arsitektur komputer modern sendiri ialah konsep sebuah sistem yang menerima
intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory.
Implementasi dalam bidang Kimia
Implementasi komputasi
modern di bidang kimia ada Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu
komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan
super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Istilah kimia
teoridapat 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.
Molekul terdiri atas
inti dan elektron, sehingga diperlukan metode mekanika kuantum. Kimiawan
komputasi sering berusaha memecahkan persamaan Schrödinger non-relativistik,
dengan penambahan koreksi relativistik, walaupun beberapa perkembangan telah
dilakukan untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang sepenuhnya relativistik.
Pada prinsipnya persamaan Schrödinger mungkin diselesaikan, baik dalam bentuk
bergantung-waktu atau tak-bergantung-waktu, disesuaikan dengan masalah yang
dikaji, tetapi pada praktiknya tidak mungkin kecuali untuk sistem yang amat
kecil. Karena itu, sejumlah besar metode hampiran dikembangkan untuk mencapai
kompromi terbaik antara ketepatan perhitungan dan biaya komputasi.
Dalam kimia teori,
kimiawan dan fisikawan secara bersama 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 pendekatan yang dapat dilakukan:Kajian
komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
1. Kajian komputasi dapat
digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada
reaksi di laboratorium.
2. Kajian komputasi dapat
digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui
simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.
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).
Sejumlah paket perangkat lunak menyediakan berbagai
metode kimia-kuantum. Di antara yang luas digunakan adalah:
- Gaussian
- Gamess
- Q-Chem
- ACES
- Dalton
- Spartan
- Psi
- PLATO (Package for Linear Combination of Atomic
Orbitals)
- MOLCAS
- MOLPRO
- MPQC
- NWChem
- Psi3
- PC GAMESS
- Spartan
- TURBOMOLE
http://id.wikipedia.org/wiki/Teori_komputasi
