TEORI KOMPUTASI

Teori komputasi adalah cabang Ilmu Komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada  model komputasi menggunakan algoritma.

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.

Implementasi pada komputasi 

Teori komputasi ini dapat diimplementasikan kedalam bidang – bidang tertentu. Implementasi bidang – bidang yang berkaitan dengan teori komputasi yaitu :

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

Didalam bidang fisika:

Fisika komputasi menyediakan lebih luas, lebih seimbang, dan pendidikan yang lebih fleksibel dari fisika utama tradisional. Selain itu, menyajikan fisika dalam problemsolving ilmiah, paradigma adalah cara yang lebih efektif dan efisien untuk mengajar fisika daripada pendekatan tradisional. Dalam cabang ilmu fisika terdapat Computational Physics yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika,Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.

Ini dianggap sebagai pertengahan antara fisika teoritis dan fisika eksperimental. Implementasi ilmu dibidang fisika ini terletak pada implementasi algoritma numerik dalam memecahkan teori kuantitatif fisika yang sudah ada. Pemahaman fisika pada teori, experimen, dan komputasi haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan visualisasi /pemodelan yang tepat untuk memahami masalah fisika.

            Untuk melakukan perkerjaan seperti evaluasi integral, penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan simultans, mem-plot suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar persamaan dan bekerja dengan bilangan komplek yang menjadi tujuan penerapan fisika komputasi.

Didalam bidang kimia: 
   Implementasi pada bidang kimia adalah Computational Chemistry / Kimia Komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan kedalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya. Kimia komputasi dapat pula melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (atau banyak molekul protein gas, cairan, padatan, dan kristal cair) dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur atom, energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya, perubahan fasa, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku ditingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga sebagai ilmu komputer dan kimia. Oleh karena itu para kimiawan komputasi dituntut untuk dapat mengembangkan liardware maupun software dalam meningkatkan kemampuan komputer untuk menyelesaikan permasalahan kimia, serta untuk dapat mengubah data hasil perhitungan komputer menjadi data yang dapat divisualisasikan (seperti bentuk molekul) sehingga lebih mudah dipahami oleh para kimiawan lainnya.

            Istilah kimia teori dapat 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 disini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

            Kimia komputasi kini menjadi salah satu bidang dengan pertumbuhan tercepat dalam kimia. Walaupun terdapat spesialis dalam bidang ini, penerapan teknik-tekniknya oleh kimiawan dalam percobaan semakin mengingkat sejalan dengan berkembangnya kemampuan software.

            Dalam kimia teori, kimiawan 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:

1. Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
2. Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
3. Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

 Didalam bidang matematika:
Implementasi komputasi modern di bidang matematika ada numerical
analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah –
masalah matematika. Bidang analisis numerik sudah sudah dikembangkan
berabad-abad sebelum penemuan komputer modern. Interpolasi linear sudah
digunakan lebih dari 2000 tahun yang lalu. Banyak matematikawan besar dari
masa lalu disibukkan oleh analisis numerik, seperti yang terlihat jelas dari
nama algoritma penting seperti metode Newton,interpolasi polinomial
Lagrange, eliminasi Gauss, atau metode Euler. Buku-buku besar berisi rumus
dan tabel data seperti interpolasi titik dan koefisien fungsi diciptakan untuk
memudahkan perhitungan tangan. Dengan menggunakan tabel ini (seringkali
menampilkan perhitungan sampai 16 angka desimal atau lebih untuk
beberapa fungsi), kita bisa melihat nilai-nilai untuk diisikan ke dalam rumus
yang diberikan dan mencapai perkiraan numeris sangat baik untuk beberapa
fungsi. Karya utama dalam bidang ini adalah penerbitan NIST yang disunting
oleh Abramovich dan Stegun, sebuah buku setebal 1000 halaman lebih. Buku
ini berisi banyak sekali rumus yang umum digunakan dan fungsi dan nilainilainya
di banyak titik. Nilai f-nilai fungsi tersebut tidak lagi terlalu berguna
ketika komputer tersedia, namun senarai rumus masih mungkin sangat
berguna.Kalkulator mekanik juga dikembangkan sebagai alat untuk
perhitungan tangan. Kalkulator ini berevolusi menjadi komputer elektronik
pada tahun 1940. Kemudian ditemukan bahwa komputer juga berguna untuk
tujuan administratif. Tetapi penemuan komputer juga mempengaruhi bidang
analisis numerik, karena memungkinkan dilakukannya perhitungan yang lebih
panjang dan rumit.

Didalam bidang ekonomi:

Implementasi pada ilmu pengetahuan ekonomi adalah mempelajari agent-based computational modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modeling of dynamic macro economic systems, pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi. Karena dibidang ekonomi pasti memiliki permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma contohnya adalah memecahkan teori statistika untuk memecahkan permasalahan keuangan.

Salah satu implementasi komputasi modern pada bidang ekonomi yaitu dengan adanya transaksi pembayaran secara online pada saat melakukan pembayaran terhadap barang/jasa yang akan dibeli. Misalnya dalam penggunaan PayPal dalam melakukan transaksi pembayaran.

Paypal dapat disebut sebagai rekening virtual, berbeda dengan rekening bank lokal yang dapat diakses via online. Kalau rekening bank lokal biasanya digunakan untuk transaksi di dalam satu negara, berbeda dengan paypal yang digunakan untuk transaksi oleh seluruh pengguna internet dari negara mana saja, tentunya mereka yang sudah memiliki akun Paypal. Hanya dengan mengetahui email Paypal seseorang, kita bisa mengirimkan uang virtual ke akun Paypal orang tersebut dengan cepat dan aman.

Para pengguna internet yang ingin melakukan transaksi online baik mengirim atau menerima uang, misalnya untuk membeli barang, membeli lisensi software original, membeli e-book, mengirim donasi, dan lain-lain, biasanya menggunakan Paypal sebagai media transaksi karena lebih cepat dan aman. eBay.com (situs lelang online) dan banyak situs e-Commerce menggunakan Paypal sebagai alat pembayaran mereka, ini tentunya mengharuskan para member mereka untuk memiliki akun Paypal agar bisa melakukan transaksi.

Didalam bidang geologi: 

Geologi merupakan cabang Ilmu sains yang mempelajari tentang Bumi. Yakni komposisi, struktur , sifat sifat, sejarah dan proses, komputasi geologi umumnya di gunakan di bidang pertambangan  sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah.

Didalam bidang geografi: 

 Geografi adalah ilmu yang mempelajari tentang lokasi serta persamaan, dan perbedaan (variasi) keruangan atas fenomena fisik, dan manusia di atas permukaan bumi. Komputasi  dalam bidang geologi biasanya di gunakan untuk peramalan cuaca, di Indonesia khususnya ada salah satu instansi Negara dengan nama BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika) yakni instansi negara yang meneliti mengamati tentang metereologi klimatologi kualitas udara dan geofisika supaya tetap sesuai dengan perundang undangan yang berlaku di Indonesia.