Pengantar Quantum Komputasi

- Pendahuluan

Teori komputer kuantum pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981. 

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. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.

- Pengoperasian Data Qubit

Qubit merupakan kuantum bit , mitra dalam komputasi kuantum dengan digit biner atau bit dari komputasi klasik. Sama seperti sedikit adalah unit dasar informasi dalam komputer klasik, qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan Entanglement

- Entanglement

Merupakan fenomena yang dihasilkan dari mekanika kuantum dan dimanfaatkan untuk teknologi komputer kuantum. Rumusannya, terdapat 2 buah atom yang telah mendapatkan gaya tertentu, keduanya bisa masuk pada keadaan entangled. Keadaan ini memungkinkan kedua atom-atom tersebut akan tetap berhubungan walaupun jarak memisahkan keduanya. Ini dibuktikan dengan sebuah analogi yang menggambarkan sepasang manusia yang memiliki telepati yang jika salah satu dicubit maka yang lain akan merasakan sakit juga. Perlakuan terhadapa salah satu atom akan mempengaruhi keadaan atom yang menjadi pasangannya. Sikon ini sungguh cepat dan seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya! .Komunikasi menggunakan komputer kuantum kecepatannya sangat tinggi, sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya.

-     Quantum Gates 

Dalam komputasi kuantum dan khususnya model rangkaian perhitungan kuantum, quantum gates (gerbang logika kuantum) adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti gerbang logika klasik adalah untuk sirkuit digital konvensional. 

Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, gerbang logika kuantum bersifat reversibel. Namun, komputasi klasik dapat dilakukan dengan menggunakan hanya gerbang reversibel. Misalnya, gerbang Toffoli reversibel dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.

Gerbang logika kuantum diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang logika kuantum yang paling umum beroperasi pada ukuran satu atau dua qubit, seperti yang umum gerbang logika klasik beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.

Pengantar Cloud Komputasi

perkembangan zaman semakin maju, perkembangan teknologi komputerpun semakin berkembang dengan pesat yang tadinya tidak ada internet sekarang sudah ada internet , yang tadinya tidak ada cloud computing sekarang ada teknologi tersebut .

Pendahuluan

Cloud Computing adalah sistem komputerisasi berbasis jaringan/internet, dimana suatu sumber daya, software, informasi dan aplikasi disediakan untuk digunakan oleh komputer lain yang membutuhkan. Mengapa konsep ini bernama komputasi awan atau cloud computing? Ini karena internet sendiri bisa dianggap sebagai sebuah awan besar (biasanya dalam skema network,  internet  dilambangkan  sebagai  awan)  yang  berisi  sekumpulan  besar komputer  yang  saling  terhubung,  jadi  cloud  computing  bisa  diartikan  sebagai komputerisasi berbasis sekumpulan komputer yang saling terhubung. Cloud computing bisa dianggap sebagai perluasan dari virtualisasi. Perusahaan bisa menempatkan aplikasi atau sistem yang digunakan di internet, tidak mengelolanya secara internal. Contoh cloud computing untuk versi public adalah layanan-layanan milik Google seperti Google Docs dan Google Spreadsheet. Adanya kedua layanan tersebut  meniadakan  kebutuhan  suatu  aplikasi  office  untuk  pengolah  kata  dan aplikasi spreadsheet di internal perusahaan.

Distributed Computation dalam Cloud Computing

dilakukan dengan berbagai macam cara. Salah satu defenisi sederhana dari komputasi terdistribusi adalah proses berjalannya sebuah aktifitas komputasi yang dilakukan oleh lebih dari satu komputer yang berbeda. Selain itu Komputerisasi yang terdistribusi sangat menarik sebab operasi yang interaktif yang membiarkan lebih  banyak komputer dalam kondisi idle yang lebih banyak. Proses ini dimana menjalankan aspek yang terdistribusi (misalnya pada saat menjalankan mesin juga melaksanakan pekerjaan lain) ini biasanya didesain untuk memprioritaskan pekerjaan ringan, penggunaan juga memperhitungkan tenaga yang terbuang percuma. Komputerisasi yang terdistribusi  juga merupakan cakupan penelitian yang aktif dan kaya akan literatur. Konferensi tentang komputersisasi terdistribusi yang terkenal adalah The Internasional Conference on Dependable Systems and Networks (Konferensi internasional pada sistem dan jaringan handal) dan the ACM Symposium on principles  of distributed computing ( ACM - Symposium pada prinsip-prinsip komputerisasi terdistribusi). Jurnal-jurnal termasuk the journal of  parallel and distributed computing (jurnal tentang komputerisasi yang paralel dan terdistribusi) IEEE transactions on parallel and distributed systems ( IEEE- transaksi pada sistem yang paralel dan terdistribusi) dan lain-lain.

Pengantar Komputasi Grid

Komputasi grid (Grid Computing) adalah teknologi yang sedang berkembang yang memungkinkan pemakaian secara bersama berbagai macam sumber daya yang tersebar dan dikelola oleh organisasi yang berbeda. Sumber daya tersebut meliputi tenaga komputasi, kapasitas penyimpanan data, sensor, jaringan komputer, bandwidth dan lain sebagainya. Pada awalnya, komputasi grid hanya dipakai oleh komunitas akademi dan peneliti, tetapi sekarang teknologi baru ini sudah merambah sampai ke dunia bisnis karena dapat meningkatkan Return on Invesment (ROI). Sejak dari awal perkembangannya sampai saat sekarang ini, komputasi grid telah dipakai untuk memecahkan masalah-masalah komputasi berkinerja tinggi, baik itu di lembaga riset maupun di perusahaan, seperti analisa data pada high energy physics dan nuklir, riset iklim (climate riset) serta analisa dan pencarian data pada masalah penemuan obat (drug discovery problem).

MapReduce dan NoSQL (Not Only SQL)

MapReduce adalah sebuah model pemrograman untuk pemrosesan data yang dapat mengolah data-data terdistribusi yang berukuran besar secara paralel. 

Map-Reduce adalah salah satu konsep teknis yang sangat penting di dalam teknologi cloud terutama karena dapat diterapkannya dalam lingkungan distributed computing. Dengan demikian akan menjamin skalabilitas aplikasi kita.

Salah satu contoh penerapan nyata map-reduce ini dalam suatu produkadalah yang dilakukan Google. Dengan inspirasi dari functional programming map dan reduce Google bisa menghasilkan filesystem distributed yang sangat scalable, Google Big Table. 

Dan juga terinspirasi dari Google, pada ranah open source terlihat percepatan pengembangan framework lainnya yang juga bersifat terdistribusi dan menggunakan konsep yang sama, project open source tersebut bernama Apache Hadoop.

NoSQL merupakan kepanjangan dari Not Only SQL. Sesuai kepanjangannya NoSQL tidak menggunakan sintaks SQL untuk memyimpan data. Sebenarnya NoSQL ini dikembangkan pertama kali pada tahun 1998 oleh Carlo Strozzi. Lalu, pada tahun 2009, Eric Evans memperkenalkan kembali teknologi NoSQL. NoSQL ini jauh berbeda dengan relational database. Penyimpanan data dalam NoSQL tidak memerlukan skema tabel yang tetap seperti relational database.

referensi :

- said mirza.pdf
- implementasi-Virtualisasi-Cloud-Computing-pada-Sistem-Linux.pdf
- cloud computing

Pararel Processing

PARALLEL PROCESSING

Pengertian Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunakan 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 berbea-beda tanpa berkaitan di antaranya.

Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan denganmemanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanyadiperlukan saat kapasitas yangdiperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karenatuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel inidiperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkandengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itudiperlukan 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.

Program komputer paralel lebih susah untuk dibangun dibandingkan dengan program komputer serial, hal ini disebabkan keserempakan menimbulkan masalah yang potensial di dalam membagi pekerjaan menjadi subpekerjaan dan menggabungkan kembali subpekerjaan tersebut menjadi hasil oleh perangkat lunak,  diantaranya kondisi berebut (race condition).

Komunikasi dan sinkronisasi diantara unit pemroses(processing unit) menjadi satu diantara tantangan terbesar untuk menghasilkan program paralel dengan performa yang baik.

Architectural Parallel Computer

Taksonomi Flynn dan Model Pemrosesan Parallel. Keempat kelompok komputer 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 memiliki 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 menerima dan 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 prototipe untuk penelitian.

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.

Paralel prosessing 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.

 refresnsi : 

- http://afrilieya.blogspot.com

- http://behelzleenha.blogspot.com/2012/04/tugas-softskill-pengantar-komputasi_04.html

Komputasi

Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas, atau kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, 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). Dalam penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.

Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), 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 matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

Untuk selanjutnya, Implementasi Komputasi di Berbagai Bidang Ilmu Pengetahuan, misalnya pada bidang fisika, kimia, matematika, ekonomi, biologi, dan geografi.

Fisika : menyelesaikan permasalahan medan magnet dengan menggunakan komputasi fisika, dalam hal ini menentukan besarnya medan magnet dan membandiangkan hubungan antara medan magnet dengan panjang kawat.

Kimia : algoritma dan program komputer dapat digunakan untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul. Kajian komputasi juga dapat dilakukan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium, serta memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

Matematika : penerapan teknik-teknik komputasi matematika meliputi metode numerik, scientific computing, metode elemen hingga, metode beda hingga, scientific data mining, scientific process control dan metode terkait lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah real yang berskala besar.


Ekonomi : mempeljarai titik pertemuan antara ekonomi dan komputasi, meliputi agent-based computational modelling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modelling of dynamic macroeconomic systems dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi.


Biologi : merupakan penerapan berupa aplikasi dari teknologi informasi dan ilmu komputer terhadap bidang biologi molekuler.


Geografi : komputasi awan didefinisikan sebagai sebuah model yang memungkinkan kenyamanan, akses on-demand terhadap kumpulan sumber daya komputasi (contohnya jaringan, server, media penyimpanan, aplikasi, dan layanan komputasi) yang konfigurasinya dapat dilakukan dengan cepat dan disertai sedikit usaha untuk mengelola dan berhubungan dengan penyedia layanannya.

sumber : 

- http://afrilieya.blogspot.com/search?updated-max=2013-04-20T06:13:00-07:00&max-results=7