Bioinformatika

Tugas 4

Bioinformatika

Pengertian Bioinformatika

Bioinformatika merupakan 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 dalam bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisi filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular. Pembahas dibidang bioinformatik ini tidak telepas dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA (James, 2001).

Aprijani dan Elfaizi (2004) menyatakan bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin biologica molekul, matematika, dan teknologi informasi (TI). Ilmu ini didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisis untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi molekul. Biologi molekul sendiri juga merupakan bidang interdisipliner, mempelajari kehidupan dalam level molekul. Utama (2003) menyatakan bioinformatika didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang merangkul berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, yang semuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama lainnya (Homan, 2000).

Sedangkan menurut Tekaia (2004, dalam Aprijani dan Elfaizi (2004)) bioinformatika merupakan metode matematika, statistik dan komputasi yang bertujuan untuk menyelesaikan masalah-masalah biologi dengan menggunakan sekuen DNA dan asam amino dan informasi-informasi yang terkait dengannya (Homan, 2009)

Bidang-Bidang yang Terkait dengan Bioinformatika

1. Biophysics

Biofisika merupakan cabang ilmu yang menerapkan beberapa ilmu atau teknik fisika untuk menerapkan ilmu biologi. Bioinformatika juga tercipta berdasarkan analisis dan teknik yang ada di ilmu fisika.

2. Computational Biology

Tidak semua pada komputasi biologi merupakan biologi, namun komputasi lebih condong pada ilmu matematika.

3. Medical Informatics

Penggunaan bioinformatika pada medical informatics, diterapkan seperti analisi atau deagnosa suatu penyakit. Memprediksi berapa tingkat kecepatan pertumbuhan penyakit. Informasi medis juga dikodekan atau ditampilkan dalam bentuk algoritma.

4. Cheminformatics

Cheminformatics merupakan bidang dalam kimia, yang juga menggunakan cara dalam biologi, sedangkan cara dalam kimia seperti kombinasi dan sintesis kimia. Pada intinya digunakan dalan penemuan dan pembuatan obat.

5. Mathematical Biology

Mathematical biology merupakan penerapan bidang ilmmu biologi di matematika. Pada matematika biologi sering menggunakan ilmu biologi yang dianalisis secara matematika, baik menggunakan algoritma, menggunakan statistic, menggunakan grafik, yang tujuannya adalah untuk mempermudah pembacaan data.

6. Proteomics

Merupakan studi biologi yang lebih mendalami pada struktur dan fungsi dari protein. Penerapannya adalah dengan cara menggunakan teknologi dengan menganalisisnya.

7. Pharmacogenomics

Merupakan bidang studi yang menganalisis bagaimana respon atau efek obat-obatan terhadap seseorang. Pharmacogenomics merupakan kombinasi dari bidang ilmu farmakologi dan genomic.

sumber:

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

https://www.academia.edu/8108453/Pengenalan_Bioinformatika

PARALEL PROCESSING

TUGAS 3

PARALLEL PROCESSING DAN HUBUNGANNYA

DENGAN KOMPUTASI MODERN

Pengertian Parallel Processing

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunaan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan. Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbeda-beda tanpa berkaitan diantaranya.

Sebagian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software.

Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel computing.

Contoh Struktur Pengiriman Permintaan dan Jawaban dari Parallel Processing

Arsitektur komputer paralel adalah sebagai berikut: 

Taksonomi Flynn dan model pemrosesan paralel

Keempat kelompok tersebut adalah:

1. Komputer SISD (Single Instruction stream - Single Data stream)

Pada komputer jenis ini semua instruksi dikerjakan terurut satu demi satu, tetapi juga dimungkinkan adanya overlapping dalam eksekusi setiap bagian instruksi (pipelining). Pada umumnya komputer SISD berupa komputer yang terdiri atas satu buah pemroses (single processor). Namun komputer SISD juga mungkin memilki lebih dari satu unit fungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain), selama seluruh unit fungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit pengendali.

2. Komputer SIMD (Single Instruction stream - Multiple Data stream)

Pada komputer SIMD terdapat lebih dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuah unit pengendali yang sama. Seluruh elemen pemrosesan menerimadan menjalankan instruksi yang sama yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasi terhadap himpunan data yang berbeda yang berasal dari aliran data yang berbeda pula.

3. Komputer MISD (Multiple Instruction stream - Single Data stream)

Komputer jenis ini memiliki n unit pemroses yang masing-masing menerima dan mengoperasikan instruksi yang berbeda terhadap aliran data yang sama, dikarenakan setiap unit pemroses memiliki unit pengendali yang berbeda. Keluaran dari satu pemroses menjadi masukan bagi pemroses berikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali dalam bentuk prototype untuk penelitan.

4. Komputer MIMD (Multiple Instruction stream - Multiple Data stream)

Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

Hubungan antara Komputasi Modern dengan Parallel Processing

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 dengna jaringan dan mampu bekerja scara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

Komputasi paralel membutuhkan:

1. Algoritma

2. Bahasa pemrograman

3. Compiler

Parallel processing komputasi adalah proses atau pekerjaan komputasi di komputer dengan memakai suatu bahasa pemrograman yang dijalankan secara paralel pada saat bersamaan. Secara umum komputasi paralel diperlukan untuk meningkatkan kecepatan komputasi bila dibandingkan dengan pemakaian komputasi pada komputer tunggal.

Berikut ini adalah gambar perbedaan antara komputasi tunggal dengan paralel komputasi:

Komputasi Tunggal

Komputasi Paralel

Hubungan antara komputasi modern dan parallel processing sangat berkaitan, karena penggunaan komputer saat ini atau komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Dengan begitu peningkatan kinerja atau proses komputasi semakin diterapkan, dan salah satu caranya adalah dengan meningkatkan kecepatan perangkat keras. Dimana komponen utama dalam perangkat keras komputer adalah processor. Sedangkan parallel processing adalah penggunaan beberapa processor (multiprocessor atau arsitektur komputer dengan banyak processor) agar kinerja komputer semakin cepat.

sumber:
https://www.scribd.com/doc/32982265/Parallel-Processing
http://moekyuun.blogspot.co.id/2016/06/komputasi-modern-dan-parallel-processing.html

KOMPUTASI MODERN

TUGAS 2

KOMPUTASI MODERN

Pengertian Komputasi

Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data input disini merupakan sebuah masukan yang keluar dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika.

Secara umum ilmu 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). Dalam penggunaan secara umum, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasari teori ini. Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer yang mengkaji komputasi, komputer, dan pemrosesan informasi. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan.

Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematikan dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

Pengertian Komputasi Modern

Komputasi modern bisa disebut sebuah konsep sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori, memori disini bisa juga dari memori komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi dengan menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1905 - 1957). 

Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1. Akurasi

2. Kecepatan

3. Problem Volume Besar

4. Modeling

5. Kompleksitas

Macam-macam komputasi modern adalah sebagai berikut:

1. Mobile Computing : kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Contohnya yaitu smartphone dan GPS.

2. Grid Computing : menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistribusikan, dan terhubung oleh jaringan untuk menyelesaikan masalah komputasi skala besar.

3. Cloud Computing : gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

Sejarah Komputasi Modern

Sejarah komputasi dimulai dari seorang ilmuan yang ternama dibidang teknologi. Permulaan komputasi modern dimulai pada saat tahin 1926 oleh ilmuan yang berasal dari Hungaria yang bernama John Von Neumann. Von Neumann seorang ilmuan yang belajar dari Belin dan Zurich dan mendapatkan diploma dalam bidang teknik kimia pada tahun 1926. Pada tahun yang sama Von Neumann mendapatkan gelar doktor pada bidang matematika dari Universitas Budapest.

John Von Neumann ialah orang yang pertama kali menggagaskan konsep sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam memori. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer modern. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsihnya dengan cara meningkatkan 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 d Los Alamos pada Perang Dunia II. 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 Neumann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan dalam memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori. Berdasarkan beberapa definisi diatas, maka komputasi modern dapat diartikan sebagai suatu pemecahan masalah berdasarkan suatu inputan dengan menggunakan algoritma dimana penerapannya menggunakan berbagai teknologi yang tela berkembang speerti komputer.

sumber:

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

http://id.wikipedia.org/wiki/Teknologi_komputasi

http://www.beritanet.com/Education/John-Von-Neumann.html

KOMPUTASI MODERN DI BIDANG KESEHATAN

TUGAS 1

KOMPUTASI MODERN DI BIDANG KESEHATAN

Komputasi dapat diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Kini, komputasi telah banyak dilakukan dengan menggunakan komputer.

Secara umum ilmu 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). 

Salah satu contoh bidang yang memanfaatkan komputasi modern yaitu bidang kesehatan. Dalam bidang kesehatan, penggunaan komputer tidak hanya dirasakan oleh para penggunanya, tetapi juga oleh organisasi dalam kesehatan tersebut seperti rumah sakit, puskesmas, klinik, dan sebagainya. Namun, yang paling banyak menggunakan komputasi modern biasanya ditemukan dalam rumah sakit. Komputer dapat digunakan mulai dari penyimpanan dan pengolahan data administrasi rumah sakit atau klinik, hingga melakukan riset dalam bidang kedokteran, mendiagnosis penyakit, menganalisis organ tubuh manusia bagian dalam yang sulit dilihat, serta memonitor keadaan kesehatan pasien.

Berikut peranan komputasi modern dalam bidang kesehatan:

1. CT Scan

Computed Tomography (Tomografi Terkomputasi) merupakan sebuah metode penggambaran medis menggunakan tomografi di mana pemrosesan geometri digunakan untuk menghasilkan sebuah gambar tiga dimensi bagian dalam sebuah objek dari satu seri besar gambar sinar-X dua dimensi diambil dalam satu putaran "axis". CT Scan berguna untuk menggambarkan struktur otak dan mengambil gambar seluruh organ tubuh yang tidak bergerak dengan menggunakan sinar-X.

Gambar 1

Gambar 2

2. MRI

Magnetic Resonance Imaging (Pencitraan Resonansi Magnetik) merupakan suatu teknik yang digunakan untuk menghasilkan gambar organ dalam pada organisme hidup. Berbeda dengan CT Scan, MRI tidak menggunakan radiasi sinar-X dan cocok untuk mendeteksi jaringan lunak. MRI berguna untuk pemeriksaan organ tubuh secara komputerisasi, dengan potongan transversal, coronal, dan sagita.

3. USG

Ultra Sonography adalah sebuah teknik teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultra yang digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran mereka, struktur, dan luka patologi, membuat teknik ini berguna untuk memeriksa organ. USG memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi yang tinggi (250 kHz - 2000 kHz) yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor berupa gambar dua dimensi atau tiga dimensi. USG biasa digunakan ketika masa kehamilan.

Gambar 3

4. Biosensor

Biosensor merupakan suatu alat Instrumen elektronik yang bekerja untuk mendeteksi sample biokimia. Contoh paling sederhana yaitu alat uji diabetes.

Gambar 4

5. DSR

System Dynamic Spatial Reconstructor berguna untuk melihat gambar dari berbagai sudut organ tubuh secara bergerak.

6. SPECT

Single Photon Emission Computer Tomography merupakan sistem komputer yang mempergunakan gas radioaktif untuk mendeteksi partikel-partikel tubuh yang ditampilkan dalam bentuk gambar.

7. PET

Position Emission Tomography merupakan sistem komputer yang menampilkan gambar yang mempergunakan isotop radioaktif.

8. NMR

Nuclear Magnetic Resonance yaitu teknik mendiagnosa dengan cara memagnetikkan nucleus (pusat atom) dari atom hydrogen.

Kesimpulan

Teknologi dalam bidang kesehatan sangatlah membantu para tenaga medis maupun kesehatan masyarakat yang bergerak di bidang ini untuk melakukan pekerjaan mereka. Kegiatan-kegiatan yang tadinya belum dapat dilakukan, saat ini sudah dapat dilakukan dengan baik. Hal ini membuat pekerjaan dalam bidang kesehatan menjadi lebih mudah, cepat, dan akurat. Semakin canggihnya teknologi yang ada maka akan semakin mudah mendapatkan pelayanan dengan kualitas yang baik.

sumber:

https://anasihite.wordpress.com/2014/09/22/manfaat-teknologi-informasi-di-bidang-kesehatan-masyarakat/

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

https://id.wikipedia.org/wiki/Pencitraan_resonansi_magnetik
https://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonografi_medis