Pengertian Komputasi
Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk
menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data
input disini adalah sebuah masukan yang berasal 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 mendasar terhadap bidang ilmu
yang mendasari teori ini.
Pengertian Komputasi Modern
Komputasi modern bisa disebut 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). Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari
masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:
1.
Akurasi
2.
Kecepatan
3.
ProblemVolume Besar
4.
Modelling
5.
Kompleksitas
Sejarah
Komputasi
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.
Kali ini yang akan
diijelaskan adalah contoh implementasi komputasi pada bidang biologi, yang
biasa disebut dengan “Bioinformatika”.
Pengertian Bioinformatika
Bioinformatika, sesuai dengan asal katanya yaitu “bio”
dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik
informasi (TI). Pada umumnya, Bioinformatika didefenisikan sebagai aplikasi
dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan
data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang merangkup berbagai
disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu
kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama
lainnya.
Istilah bioinformatics mulai dikemukakan
pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam
biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti
pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens
biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.
Ilmu bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu
komputer berdasarkan artificial intelligence. Mereka berpikir bahwa semua
gejala yang ada di alam ini bisa diuat secara artificial melalui simulasi dari
gejala-gejala tersebut. Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang yang
menjadi kunci penentu tindak-tanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang
meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data
dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama Bioinformatika adalah
program software dan didukung oleh kesediaan internet.
Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan
peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan
memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang
dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional
ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam
melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.
Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus
memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen,
yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen
seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen
dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap.
Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA,
GenBank di AS yang didirikan tahun 1982. Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics)
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.
Membicarakan bioinformatika, tak dapat lepas dari
proses lahirnya bidang tersebut. Sebagaimana diketahui, bioteknologi dan
teknologi informasi merupakan dua di antara berbagai teknologi penting yang
mengalami perkembangan signifikan dalam beberapa tahun terakhir ini.
Bioteknologi berakar dari bidang biologi, sedangkan perkembangan teknologi
informasi tak dapat dilepaskan dari matematika. Umumnya biologi dan matematika
dianggap adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI
(National Center for Biotechnology Information) di AS.
Cabang ilmu Bioinformatika
Bioinformatika merupakan suatu bidang interdisipliner.
Banyak cabang-cabang disiplin ilmu yang terkait dengan Bioinformatika sehingga
banyak pilihan bagi yang ingin mendalami Bioinformatika. Beberapa bidang yang
terkait dengan Bioinformatika antara lain:
1. Biophysics
Biophysics adalah
sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu
Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).
2. Computational
Biology
Computational
biology merupakan bagian dari Bioinformatika yang paling dekat dengan
bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah
gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul
dan sel.
3. Medical
Informatics
Medical
informatics adalah sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan
sebagai pembelajaran, penemuan dan implementasi dari struktur dan algoritma
untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.
4. Cheminformatics
Cheminformatics adalah
kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis dan pendekatan data-mining yang
digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s
Sixth Annual Cheminformatics conference).
5. Genomics
Genomics adalah
bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang
paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau
membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.
6. Mathematical
Biology
Mathematical
biology menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan
untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu
diimplementasikan dalam software maupun hardware.
7. Proteomics
Proteomics berkaitan
dengan studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari
protein-protein fungsional itu sendiri. Yaitu: “sebuah antarmuka antara
biokimia protein dengan biologi molekul”.
8. Pharmacogenomics
Pharmacogenomics adalah
aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari
target-target obat.
9. Pharmacogenetics
Pharmacogenetics adalah
bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau
Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.
Perkembangan dan Penerapan
Bioinformatika
Dunia memasuki babak baru yang diberi nama borderless
world atau dunia tanpa batas. Perkembangan teknologi yang tiada henti
memungkinkan manusia untuk berekspresi dan saling berkompetisi untuk menemukan
bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang baru.
Salah satu perkembangan ilmu yang menggabungkan aspek
teknologi informasi (TI) dan aspek biologi adalah Bioinformatika. Disiplin ilmu
yang merupakan salah satu topik paling hangat dibicarakan dewasa ini dalam
sejarahnya tak lepas dari perkembangan bioteknologi di era tahun 70-an dimana
seorang ilmuwan AS melakukan inovasi dalam mengembangkan teknologi DNA
rekombinan sehingga pada akhirnya lahir perusahaan bioteknologi pertama di
dunia, yaitu Genentech di AS. Perusahaan ini memproduksi protein hormon insulin
dalam bakteri yang dibutuhkan penderita diabetes dimana selama ini insulin
hanya bisa didapatkan dalam jumlah sangat terbatas dari organ pankreas sapi.
Definisi Bioinformatika menurut Fredj Tekaia dari
Institut Pasteur adalah: “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”.
Salah satu pencapaian besar dalam metode
Bioinformatika adalah selesainya proyek pemetaan genom manusia (Human Genom
Project). Selesainya proyek raksasa tersebut menyebabkan bentuk dan prioritas
dari riset dan penerapan Bioinformatika berubah. Secara umum dapat dikatakan
bahwa proyek tersebut membawa perubahan besar pada sistem hidup kita, sehingga
sering disebutkan –terutama oleh ahli biologi—bahwa kita saat ini berada di
masa pascagenom.
Tahun 1997, Ian Wilmut dari Roslin Institute dan PPL
Therapeutics Ltd, Edinburg, Skotlandia, berhasil mengklon gen manusia yang
menghasilkan faktor IX (faktor pembekuan darah), dan memasukkan ke kromosom
biri-biri. Diharapkan biri-biri yang selnya mengandung gen manusia faktor IX
akan menghasilkan susu yang mengandung faktor pembekuan darah. Jika berhasil
diproduksi dalam jumlah banyak maka faktor IX yang diisolasi dari susu harganya
bisa lebih murah untuk membantu para penderita hemofilia.
Referensi:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar