Implementasi Komputasi dalam Bidang Kimia

 

Komputasi Modern

Komputasi merupakan salah satu cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Sebelum adanya komputer perhitungan komputasi dilakukan dengan cara manual dengan alat bantu alat tulis kapur dan batu, pensil dan buku, cara ini sesekali menguras pikiran dan mental. Namun dengan adanya komputer, kini perhitungan komputasi menjadi sangat mudah. Komputer termasuk kedalam komputasi modern karena, komputasi modern merupakan konsep sistem yang menerima intruksi dan menyimpannya ke dalam memori, dalam hal komputer memori yang dimaksud adalah memori komputer.

Secara umum ilmu komputasi merupakan bidang ilmu yang memiliki perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyebaran numerik dan penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah dalam berbagian keilmuan. Ilmu komputasi dalam penerapan praktis biasanya berupa penerapan similasi komputer atau penyelesaikan masalah lain, dalam perkembangannya komputasi digunakan untuk menemukan prinsip baru yang mendasar dalam bidang ilmu.  Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer yang mengkaji komputasi, komputer dan pemprosesan informasi.

Dalam komputasi modern menghitung dan mecari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan meliputi :

1.      Akurasi (Big, Floating Point)

2.      Kecepatan (dalam satuan Hz)

3.      Problem Volume Besar (Down Sizzing atau Paralel)

4.      Modeling (NN & GA)

5.      Kompleksitas (Menggunakan Teori Big O)

Jenis Komputasi Modern

1.      Mobile computing merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.

Contoh mobile computing :

·         Untuk pemantauan dan koordinasi, GPS.

·         Peralatan emergensi atau akses ke dunia luar

·         Akses web dalam keadaan bergerak

·         Location aware services

·         Information services

·         Disconnected operations (mobile agents)

·         Entertaintment (Network game groups)

Jenis mobile computing

§  Laptop

§  Wearable computer

§  PDA

§  Smartphone

§  Carputer

§  UMPC

2.      Grid computing menggunakan komputer yang tepisah oleh geografis, didistribusikan dan terhubung ole jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

Contoh grid computing :

·         Scientific Simulation

·         Medical Images

·         Big Science

·         E-Learning

·         Visualization

·         Microprocessor

·         Computing-Aided Drug Discovery

3.      Cloud computing sebuah teknologi yang menjadikan internet sebagai pusat server untuk mengelola data dan juga aplikasi pengguna.

Contoh cloud computing :

·         Email

·         Data storage online

·         Kolaborasi

·         Virtual office

·         Kekuatan ekstra processing

Implementasi komputasi dalam bidang kimia

Kimia komputasi merupakan salah satu cabang kimia yang menggunakan hasil teori kimia dan kemudian di terjemahkan ke dalam program komputer. Salah satu implementasi komputasi dalam bidang kimia adalah Computational chemistry. Yaitu penggunaan ilmu computer  untuk membatu menyelesaikan masalah kimia. Contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat suatu molekul. Istilah kimia komputasi terkadang digunkan untuk bidang tumpah-tindih antara ilmu komputer dan kimia.

Contoh jurnal kimia menggunakan komputasi modern

Abstraksi(Anton, a Special-Purpose Machinefor Molecular Dynamics Simulation)

Kemampuan untuk melakukan simulasi dinamika molekul dengan panjang dan akurat (MD) yang melibatkan protein dan makromolekul biologis dan kimiawi lainnya pada dasarnya dapat memberikan jawaban atas beberapa pertanyaan yang paling penting dalam bidang biologi, kimia, dan obat-obatan. Berbagai fenomena menarik, namun, dapat terjadi lebih dari rentang waktu pada urutan dari perintah milidetik (beberapa dari besarnya melampaui durasi terpanjang saat ini) dalam simulasi MD.

Kami menggambarkan sebuah mesin massal paralel yang disebut Anton, yang harus mampu melaksanakan proses dengan skala milidetik dalam simulasi MD klasik sistem biomolekuler tersebut. Mesin, yang dijadwalkan selesai pada akhir 2008, didasarkan pada 512 Asics MD-spesifik identik yang berinteraksi secara ketat ditambah menggunakan jaringan komunikasi khusus berkecepatan tinggi.

Anton telah dirancang untuk menggunakan kedua algoritma paralel novel dan tujuan khusus logikauntuk secara dramatis mempercepat perhitungan tersebut yang mendominasi waktu yang dibutuhkan untuk simulasi MD khas. Pengingat algoritma simulasi dijalankan oleh diprogram sebuah porsi setiap chip yang mencapai tingkat substansial paralelisme sambil menjaga fleksibilitas yang diperlukan untuk mengakomodasi kemajuan diantisipasi dalam model fisik dan metode simulasi.

Review(Anton, a Special-Purpose Machinefor Molecular Dynamics Simulation)

Jurnal tersebut membahas tentang masalah perhitungan dalam Dinamika Molekular dalam bidang Kimia dan obat-obatan khususnya. Permasalahan tersebut berupa reaksi kimia molekular yang dapat terjadi dalam waktu yang sangat cepat yaitu dalam rentang milidetik. Hal tersebut menyebabkan kesukaran bagi manusia dalam melakukan pengamatan dan penghitungan dengan cara konvensional yaitu dengan cara manual. Oleh karenanya permasalahan tersebut akan coba diselesaikan dengan cara mengembangkan sebuah alat komputasi Dinamika Molecular yang mampu melakukan pengamatan dan penghitungan reaksi kimia dalam skala milidetik.

Metode perhitungan Anton dalam MD mensimulasikan gerakan kumpulan atom (sistem kimia)selama periode waktu sesuai dengan hukum Waktu physics. Gaya interatomik dihitung berdasarkan bidang mekanika molekular kekuatan (atau hanya memaksa lapangan), yang model gaya pada setiap atom sebagai fungsi dari koordinat spasial semua atom. Anton menggunakan metode k-ruang Gaussian perpecahan Ewald untuk mengurangi beban kerja komputasi yang terkait dengan interaksi elektrostatik. Metode ini membagi perhitungan gaya elektrostatik menjadi dua komponen. Fase integrasi menggunakan hasil perhitungan gaya untuk memperbarui posisi dan kecepatan atom, secara numerik mengintegrasikan satu set persamaan diferensial yang menggambarkan gerakan atom.

Daftar pustaka :

·         http://dawn-harmony.blogspot.com/2017/03/implementasi-komputasi-dalam-berbagai.html

·         http://generation25al.blogspot.com/2017/03/komputasi-modern-pada-bidang-kimia-dan.html

·         https://ranggaadr.wordpress.com/2018/04/28/komputasi-modern/amp/