Quantum Computation & Parallel Computation

Quantum Computation

Pendahuluan

Komputer kuantum 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. Teknologi ini adalah salah satu hasil dari "applied Physic"(fisika terapan). Komputer quantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut:

1. Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
2. Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin
3. Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
4. Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.

Contoh dari masalah itu misalnya password cracker yang mencoba menebak password dari file terenkripsi (dengan asumsi passwordnya memiliki panjang maksimal). Untuk masalah seperti di atas, waktu yang dibutuhkan oleh komputer quantum untuk menyelesaikannya proporsional dengan akar dari n. Hal ini dapat membuat waktu yang dibutuhkan dari tahunan menjadi hitungan menit.

Entanglement

Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari quantum entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement bersamaan.

Pengoperasian Data Qubit

Komputer kuantum memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normal yang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu). Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma quantum.

     Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua putaran menyatakan: “down” dan “up”. Namun pada kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke yang efektif spin -1/2 sistem.

Quantum Gates

Gerbang kuantum biasanya direpresentasikan sebagai matriks. Sebuah gerbang yang bekerja pada k qubit diwakili oleh 2 x 2 k k matriks kesatuan. Jumlah qubit dalam input dan output dari gerbang harus sama. Tindakan dari gerbang kuantum ditemukan dengan mengalikan matriks mewakili gerbang dengan vektor yang mewakili keadaan kuantum. Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, gerbang logika kuantum yang reversibel (model komputasi dimana proses komputasi sampai batas tertentu adalah reversibel, yaitu waktu-dibalik).

Sumber

http://flashintata.blogspot.com/2013/05/quantum-computation.html

http://quantumstudyclub.blogspot.com/2008/03/quantum-computer.html

https://amoekinspirasi.wordpress.com/2014/05/15/pengertian-quantum-computing-dan-
implementasinya/

Parallel Computation

Pendahuluan

Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah.

Komputer dikatakan sebagai mesin komputasi paralel jika memenuhi beberapa syarat berikut ini: 

1. Data yang diproses dipecah menjadi bagian-bagian terpisah yang bekerja secara independen dan terus-menerus.
2. Proses pengeksekusian instruksi ganda. Sehingga dalam sekali waktu, bisa dihasilkan 2 atau lebih suatu output data. Untuk lebih detilnya bisa dibaca pada sub bab taksonomi Flynn. Yang dalam hal ini sangat berbeda dengan paradigma perkembangan pengolahan data yang berkisar pelebaran jalur data, bukan penjamakan instruksi
3. Dapat menyelesaikan tugas lebih cepat daripada dengan perangkat serial.

Konsep Paralel

Konsep paralel adalah sebuah kemampuan prosesor untuk melakukan sebuah tugas ataupun banyak tugas secara simultan ataupun bersamaan, dengan kata lain prosesor mampu melakukan satu ataupun banyak tugas dalam satu waktu.

Pemrosesan Terdistribusi

Pemrosesan terdistribusi merupakan proses pendistribusian pengolahan paralel dalam pemrosesan paralel menggunakan beberapa mesin. Jadi, bisa di bilang kemampuan dari suatu komputer-komputer yang dijalankan secara bersamaan untuk memecahkan suatu masalah dengan proses yang cepat.

Architectural parallel computer

Michael J. Flynn menciptakan satu diantara sistem klasifikasi untuk komputer dan program paralel, yang dikenal dengan sebutan Taksonomi Flynn. Flynn mengelompokkan komputer dan program berdasarkan banyaknya set instruksi yang dieksekusi dan banyaknya set data yang digunakan oleh instruksi tersebut.

      1.   SISD (Single Instruction stream, Single Data stream)  

Komputer tunggal yang mempunyai satu unit kontrol, satu unit prosesor dan satu unit memori Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi boleh juga overlap dalam tahapan eksekusi (overlap) Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal. 

      2.   SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream)

Komputer yang mempunyai beberapa unit prosesor di bawah satu supervisi satu unit common control. Setiap prosesor menerima instruksi yang sama dari unit kontrol, tetapi beroperasi pada data yang berbeda.

      3.    MISD (Multiple Instruction stream, Single Data stream)

Sampai saat ini struktur ini masih merupakan struktur teoritis dan belum ada komputer dengan model ini.

      4.    MIMD (Multiple Instruction stream, Multiple Data stream)

Organisasi komputer yang memiliki kemampuan untuk memproses beberapa program dalam waktu yang sama. Pada umumnya multiprosesor dan multikomputer termasuk dalam  kategori ini.

Sumber

http://myblogisland.blogspot.com/2013/04/parallel-computation.html

http://uchaaii.blogspot.com/2013/07/parallel-computation.html

Cloud Computing

Cloud computing (komputasi awan) 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 tak semua yang terkonekasi melalui internet menggunakan cloud computing.

Perbedaan

• Menggunakan PC pada umumnya untuk menjalankannya, sehingga terpaku pada satu lokasi.

• Penggunaan teknologi komputer berbasis Internet sehingga pemakaian komputer makin murah dan hemat energi.

Grid Computing atau Komputasi Grid merupakan salah satu dari tipe Komputasi Paralel, adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer terpisah secara geografis namun tersambung via jalur komunikasi (termasuk Internet) untuk memecahkan persoalan komputasi skala besar.

Perbedaan

• Menggunakan PC pada umumnya untuk menjalankannya, sehingga terpaku pada satu lokasi.

• Grid computing menggunakan standard dan protokol yang bersifat terbuka (tidak terpaut pada suatu implementasi atau produk tertentu).

Distributed Computation Dalam Cloud Computing

                Secara sederhana, distributed computing dapat diartikan sebagai suatu teknologi yang dapat memecahkan suatu masalah besar ke dalam proses-proses kecil ke banyak komputer untuk kemudian proses kecil itu dipecahkan secara simultan dan apabila sudah didapatkan solusi-solusi kecil maka disatukan kembali dalam satu solusi yang besar dan terintegrasi. Dari tujuannya, distributed computing menghubungkan banyak user dan resource yang bekerjasama memecahkan permasalahan dalam sistem yang terbuka, transparan dan memiliki skalabilitas yang tinggi.

Distributed computing mengacu pada penggunaan sistem terdistribusi untuk memecahkan masalah komputasi. Dalam distributed computing, masalah dibagi menjadi banyak tugas, masing-masing yang diselesaikan oleh satu komputer. Komputer yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan bersama. Sebuah sistem terdistribusi terdiri dari beberapa komputer otonom yang berkomunikasi melalui jaringan komputer.

Map Reduce merupakan sebuah konsep dimana data yang kontinue dipecah menjadi bagian data / komponen data kecil dan didistribusikan melalui mesin-mesin yang terhubung secara cluster. Bisa dibilang map reduce merupakan sebuah framework yang digunakan untuk mempercepat proses pengolahan data pada konsep cloud computing.

NoSQL adalah istilah yang dikenal dalam teknologi komputasi untuk merujuk kepada kelas yang luas dari sistem manajemen basis data yang di identifikasikan dengan tidak mematuhi aturan pada model sistem manajemen basis data relasional yang banyak digunakan.

Layanan Cloud computing di PT. Telkom

Teknologi cloud computing di Indonesia telah berjalan, dimana PT. Telekomunikasi Indonesia atau PT. Telkom telah bekerja sama dengan Microsoft dalam hal teknologi cloud computing. Layanan ini dapat membuat perusahaan dengan cepat dan mudah meningkatkan kapasitas penyimpanan, karena didapat secara virtual. Solusi yang dikembangkan oleh PT.Telkom dan Microsoft hadir dalam bentuk Microsoft Windows Exchange dan Office Communications Server Hosted dimana merupakan salah satu jalan untuk membantu bisnis di Indonesia mengadopsi teknologi cloud computing dengan biaya relatif murah.

Pihak Microsoft dan PT. Telkom sepakat untuk mengembangkan bisnis cloud computing mulai dari Infrastructure as a Service (IAAS), Platforms as a Service (PAAS) dan Software as a Service (SAAS) yang dikirim melalui cloud yang aman. Layanan ini mampu memberikan solusi komprehensif bagi bisnis dan insdustri serta memberikan percepatan dalam negeri ini pada era teknologi cloud computing.

Sumber

http://hohonugroho07.blogspot.com/2015/01/penerapan-komputasi-awan.html

http://romydjuniardi.blogspot.com/2013/05/map-reduce-dan-nosql.html

http://dhenyx.blogspot.com/2014/05/distributed-computation-dalam-cloud.html

https://musthopz.wordpress.com/2013/10/10/cloud-computing-dan-grid-computing/

http://putri-resti.blogspot.com/2010/04/perbedaan-dan-persamaan-mobilegrid-dan.html

http://pusatteknologi.com/pengertian-manfaat-cara-kerja-dan-contoh-cloud-computing.html

Implementasi Komputer

Pertama – tama apa itu komputasi ?

Komputasi merupakan sebuah proses pemecahan masalah yang di inputkan dengan menggunakan suatu algoritma. Komputasi merupakan ilmu computer yang menganalisa segala permasalahan yang tidak bias di lakukan secara komputasi.

Implementasi computer dapat mendukung dalam berbagai bidang seperti :

• Fisika
• Kimia
• Biologi
• Matematika
• Ekonomi
• Geografi
• Geologi
• Biologi

Implementasi dalam bidang biologi

Dari bidang – bidang tersebut yang akan di jelaskan implementasi computer dalam bidang biologi atau di kenal dengan Bioinformatika.

Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari teknik komputasional untuk mengelola dan manganalisis informasi biologi. Di dalam bidang ini menerapkan metode – metode matematika, statistika, informatika, fisika, biologi dan ilmu kedokteran.

Contoh implementasi computer dalam bidang biologi sebagai berikut :

1. Mengelola informasi biologis
2. Penyejajaran sekuens
3. Prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur RNA
4. Analisi filogenetik dan ekspresi gen, dsb.

www.Lecture.eepis-its.edu

http://satriosite.blogspot.com/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi-dalam.html

implementasi dalam bidang kimia

Ilmu kimia merupakan salah satu yang mempelajari hal – hal seperti zat, molekul, struktur komposisi, sifat zat dll. Sedangkan ilmu computer yang di implementasikan dalam bidang  kimia berfungsi untuk mendapatkan hasil kimia yang di terjemahkan kedalam computer dengan bantuan program dan algoritma computer.

Seorang kimiawan komputasi dapat terlibat dalam mengembangkan algoritma baru, maupun pemilihan teori kimia yang sesuai, agar hasil dari komputasi diperoleh hasil yang efisien dan tepat.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan:

• 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.

https://adampu69.wordpress.com/tag/pengantar-komputasi-modern/

implementasi dalam bidang ekonomi

Implementasi pada ilmu ekonomi adalah mempelajari agent – based computational modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan dan computational meodeling of dynamic macroekonomic systems dimana di desain kusus untuk komputasi ekonomi dan alat bantu pengembangan pendidikan ekonomi.

Salah satu contoh komputasi dalam bidang ekonomi adalah komputasi statistic. Biasa di bilang sebagai pembelajaran teknik pengolahan data, membuat program dan analisis data serta penyusunan system informasi statistic, seperti penyusunan basis data, komunikasi data, system jaringan dan diseminasi data statistik . contoh lainnya dalam pemanfaatan ilmu computer dan ekonomi adalah Data Mining.

http://bloggerbukancafe.blogspot.com/2015/04/implementasi-komputasi-pada-bidang.html

Komputasi Modern

•       Pengertian

Komputasi sendiri mempunyai arti sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Pada zaman sekarang ini, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.Secara umum iIlmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains).

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer.

• Sejarah

Dalam perkembangan komputasi modern, kita tidak bisa melupakan begitu saja orang dibalik perkembangan komputasi modern yang merubah semua pekerjaan jadi lebih mudah. Sejarah komputasi dimulai dari seseorang ilmuan yang ternama di bidang teknologi. Permulaan komputasi modern dimulai pada saat tahun 1926 oleh ilmuan yang berasal dari hungaria yang bernama John Von Neumann. Von Neumann seorang ilmuan yang belajar dari Berlin dan Zurich dan mendapatkan diploma pada bidang teknik kimia pada tahun 1926.

Pada tahun yang sama dia mendapatkan gelar doktor pada bidang matematika dari Universitas Budapest. Berkat keahlian dan kepiawaiannya Von Neumann dalam bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Setelah mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas Princeton serta menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced Studies. Dipicu ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi.

Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori. berdasarkan beberapa definisi di atas, maka komputasi modern dapat diartikan sebagai suatu pemecahan masalah berdasarkan suatu inputan dengan menggunakan algoritma dimana penerapannya menggunakan berbagai teknologi yang telah berkembang seperti komputer.

• Jenis-Jenis Komputasi Modern

Jenis-jenis komputasi modern ada 3 macam, yaitu:

1.  Mobile Computing atau Komputasi Bergerak

Mobile computing (komputasi bergerak) merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel serta mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Berdasarkan penjelasan tersebut, untuk kemajuan teknologi ke arah yang lebih dinamis membutuhkan perubahan dari sisi manusia maupun alat. Contoh dari mobile computing adalah GPS, smart phone, dan sebagainya.

2.  Grid Computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistribusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelesaikan masalah kmputasi dengan skala besar.

Ada beberapa daftar yang dapat digunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah:

-    Sistem untuk koordinat sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.

-    Sistem mengguakan standar dan protokol yang terbuka

-    Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas

     kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.

3.  Cloud Computing Komputasi

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

Sumber :

http://habysoekarno.blogspot.com/2014/04/komputasi-modern-pengertiansejarah-dan.html

http://parlinerwin.blogspot.com/2014/03/definisi-dan-jenis-jenis-komputasi_29.html