A. Pengertian dan Sejarah Komputasi
Komputasi diartikan
sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan
menggunakan suatu algoritma. Teknologi komputasi adalah aktivitas
penggunaan dan pengembangan teknologi komputer, perangkat keras, dan perangkat
lunak komputer. Ia merupakan bagian spesifik komputer dari teknologi
informasi. Konsep dasar arsitektur komputer modern adalah konsep sebuah
sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory.
Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann. Beliau di lahirkan di
Budapest, ibukota Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos.
Karya – karya yang dihasilkan adalah karya dalam bidang matematika, teori
kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Beliau juga merupakan
salah seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom atom di Los
Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kepiawaian John Von Neumann teletak pada
bidang teori game yang melahirkan konsep automata, teknologi bom atom dan
komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer.
Dalam kehidupan sehari-hari
pengimplementasian komputasi modern diterapkan pada teknologi mobile computing.
Salah satunya dengan menggunakan PDA, “PDA” (Personal Digital Assistant)
pertama kali dikenalkan untuk menggantikan organizer konvensional (agenda).
Dimana dulu orang menggunakan agenda untuk mencatat semua jadwal aktivitas,
nomor telepon, atau untuk membantunya dalam mengingatkan hal-hal yang penting
baginya. Tetapi dengan bertambah pesatnya perkembangan teknologi komputer.
Dengan ditemukan dan diperkenalkannya organizer elektronik atau yang sering disebut
juga dengan PDA (Personal Digital Assistant), maka orang-orang sekarang
mulaimenggantikan organizer konvensional tersebut dengan PDA untuk membantunya
dalam aktivitas sehari-hari.
Dalam perkembangannya, perusahaan
pembuat PDA tersebut memperbaiki kemampuan PDAnya. Dari segi software (sistem
operasi maupun aplikasinya) dan segi hardware (kecepatan prosesor, layar
berwarna, memori yang besar) juga dari segi bentuk fisik yang semakin kecil.
Selain itu sekarang PDA juga telah ditambah berbagai fasilitas yang menarik
seperti kemampuan untuk membuat jaringan tanpa kabel (wireless), kemampuan
untuk berfungsi sebagai telepon selular, maupun sebagai kamera digital. Dilihat
dari kemampuan yang sangat luas dari sebuah PDA maka tidak menutup kemungkinan
PDA akan menggantikan posisi notebook yang sangat besar dalam melakukan
pekerjaan yang memerlukan komputer tetapi selalu berpindah-pindah (mobile).
Macam-macam Komputasi Modern
Komputasi modern terbagi tiga
macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud
(awan). Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi modern sebagai
berikut :
1. Mobile computing
Mobile computing atau komputasi
bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak
merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan
jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi
berbeda dengan komputasi nirkabel. Contoh dari perangkat komputasi bergerak
seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak seperti smart phone, dan lain
sebagainya.
2. Grid computing
Komputasi grid menggunakan
komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan
untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar. Ada beberapa daftar yang
dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah :
- Sistem untuk koordinat sumber
daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.
- Sistem menggunakan standard dan
protocol yang terbuka.
- Sistem mencoba mencapai
kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen
individu pelayanan komputasi grid.
3. Cloud computing
Komputasi cloud merupakan gaya
komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan
layanan melalui internet. Komputasi cloud menggambarkan pelengkap baru,
konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam internet, dan biasanya melibatkan
ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan
layanan melalui internet.
Adapun perbedaan antara komputasi
mobile, komputasi grid dan komputasi cloud, dapat dilihat penjelasannya dibawah
ini :
- Komputasi mobile menggunakan
teknologi komputer yang bekerja seperti handphone, sedangkan komputasi grid dan
cloud menggunakan komputer.
- Biaya untuk tenaga komputasi
mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan cloud.
- Komputasi mobile tidak
membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana-mana, sedangkan grid dan cloud
membutuhkan tempat yang khusus.
- Untuk komputasi mobile proses
tergantung si pengguna, komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan
server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet
sebagai penghubungnya.
B. Pengertian Biologi
Kata Biologi berasal
dari bahasa Yunani, yaitu bio yang berarti hidup dan logos yang
berarti ilmu pengetahuan.Sehingga kita dapat mengartikan bahwa biologi
merupakan ilmu pengetahuan yang mempelajari dan mengkaji tentang kehidupan. Objek
kajian biologi berupa benda-benda yang dapat ditangkap oleh alat indra manusia
dan oleh alat bantu (contohnya mikroskop).
Seperti dalam penjelasan di atas,
biologi bukanlah ilmu yang berdiri sendiri, karena biologi juga merupakan
cabang dari Ilmu Pengetahuan Alam (IPA). Layaknya manusia yang saling membantu
agar tetap hidup, ilmu biologi dan ilmu lainnya dapat saling menolong agar
menghasilkan pengetahuan yang bermanfaat bagi kehidupan. Bukti nyata dari hal ini adalah
mikroskop yang menjadi jiwa dari biologi ditemukan berdasarkan prinsip
fisika(cabang ilmu biologi lainnya). Nah, oleh karena itu kita tidak dapat
menolak lagi bahwa biologi bukanlah ilmu yang dapat berdiri sendiri.
Biologi yang berkembang sesuai
ilmu teknologi, menghasilkan ribuan penemuan dalam proses penelitiannya. Dengan
bantuan teknologi ruang lingkup biologi menjadi semakin luas dan melahirkan
banyak cabang untuk memudahkan kita membedakan objek kajian biologi. Beberapa
cabag biologi tersebut adalah
· Morfologi : Bentuk luar tubuh makhluk hidup
· Anatomi
: Bagian dalam tubuh makhluk
hidup
· Histologi
: Jaringan
· Genetika
: Pewarisan Sifat
· Organologi
: Organ
· Sitologi
:
Sel
· Embriologi
: Embrio
· Botani
:
Tumbuhan
· Zoologi
:
Hewan
· Bakteriologi
: Bakteri
· Mikologi
: Jamur
Dan masih banyak lagi cabang ilmu
biologi lain.
C. Komputasi Biologi
Bioinformatika merupakan sebuah
disiplin ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk diterapkan
dalam pengelolaan dan analisis biologis. Bidang ini mencakup penerapan dalam
ilmu matematika, statistika dan informatika untuk memecahkan masalah biologis,
terutama dalam hal DNA dan asam amino serta informasi yang terkait dengan kedua
hal itu.
Bioinformatika berupa sistem manajemen
informasi yang meliputi database biologi molekul dan software sebagai tools
untuk mengelola dan menganalisis data biologis. Munculnya bioinformatics
diharapkan dapat mengorganisasi penyimpanan data biologi sehingga memudahkan
ilmuwan mengkases data di dalam database dan mengunggah data terbaru ke dalam
database. Contoh database genom yaitu GenBank/NCBI (National Centre of
Biotechnology Information, Amerika Serikat), EMBL (European Molecular Biologi
Laboratory, Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan).
Selain itu, dengan
munculnya bioinformatics sebagai displin ilmu baru baik di dunia biologi
molekuler maupun teknik informatika, maka diharapkan akan lahir program-program
bioinformatika baru yang lebih maju dan inovatif dalam mengolah dan menyimpan database
molekuler. Program bioinformatika juga diharapkan dapat dipakai untuk
menganalisis data biologi seperti genomik (terkait urutan DNA organisme),
proteomik (terkait protein dalam sel/jaringan), atau metagenomik (terkait genom
mikroba) sehingga dapat mengungkap berbagai fenomena sains.
TEKNOLOGI DAN INOVASI
MICROSOFT DI BIDANG BIOINFORMATIKA
1. Microsoft Bioinformatics Initiative
Program “Microsoft Bioinformatics
Initiative” yang terdiri dari dua komponen utama :
- .NET BIO : .NET Bio merupakan suatu tool yang bisa ditambahkan ke framework pemrograman netral bahasa .NET yang awalnya ditujukan untuk mendukung penelitian di bidang genomik. Sekarang ini .NET Bio mendukung berbagai formal file bioinformatika; berbagai algoritma untuk manipulasi sekuens protein, RNA, dan DNA; dan pasangan konektor untuk terhubung ke layanan web biologi seperti NCBI BLAST. .NET Bio menggunakan lisensi sumber terbuka, dan semua dokumentasi, aplikasi demo, kode sumber, dan executable file bisa didownload dari situs Codeplex
- Microsoft Biology Tools (MBT) : The Microsoft Biology Tools (MBT) merupakan kumpulan tool yang bisa digunakan para peneliti bioinformatika dan biologi supaya lebih produktif dalam menemukan berbagai penemuan sains. Tool di dalam katalog MBT bebas digunakan, dan juga termasuk didalamnya kode sumber terbuka dan berbagai proyek kolaborasi sumber terbuka. Contoh tool-tool di dalam katalog MBT bisa dilihat di sini : http://research.microsoft.com/en-us/projects/bio/mbt.aspx
2. BioHPC
BioHPC merupakan implementasi HPC
untuk para peneliti biologi. HPC adalah High Performance Computing, yang
memanfaatkan sebanyak mungkin sumber daya komputer yang ada untuk menyelesaikan
satu tugas berat dengan lebih singkat. HPC merevolusi ilmu biologi dengan cara
memberi para ahli biologi kemampuan proses dan analisa data yang sangat besar
yang tidak terbayangkan beberapa dekade lalu. Namun sayangnya kebanyakan ahli
biologi tidak memiliki keahlian komputer ataupun sarana komputer yang memadai.
Microsoft bekerjasama dengan Unit Layanan Biologi Komputasi Universitas Cornell
untuk menyediakan kekuatan HPC bagi ribuan peneliti di seluruh dunia.
BioHPC khusus ditujukan pada peneliti bioinformatika, sehingga bersifat sangat powerful tetapi mudah sekali digunakan dan tidak perlu ahli komputer dengan keahlian khusus untuk mengoperasikannya.
BioHPC bisa diakses melalui Universitas Cornell bagi user yang terdaftar. Namun BioHPC juga bisa diunduh secara gratis dan memiliki kode sumber terbuka bagi setiap peneliti di seluruh dunia.
Semenjak dipasang pada tahun 2003, BioHPC telah melakukan lebih dari 80.000 proses komputasi yang berat yang dikirim oleh lebih dari 7.200 peneliti dari 80 negara di dunia.
BioHPC khusus ditujukan pada peneliti bioinformatika, sehingga bersifat sangat powerful tetapi mudah sekali digunakan dan tidak perlu ahli komputer dengan keahlian khusus untuk mengoperasikannya.
BioHPC bisa diakses melalui Universitas Cornell bagi user yang terdaftar. Namun BioHPC juga bisa diunduh secara gratis dan memiliki kode sumber terbuka bagi setiap peneliti di seluruh dunia.
Semenjak dipasang pada tahun 2003, BioHPC telah melakukan lebih dari 80.000 proses komputasi yang berat yang dikirim oleh lebih dari 7.200 peneliti dari 80 negara di dunia.
3. Windows Azure Bioinformatics
Windows Azure merupakan satu
layanan komputasi awan Microsoft yang bisa digunakan untuk menyelesaikan
berbagai tugas bioinformatika dengan cepat.
Salah satu aplikasi killer untuk
Windows Azure di bidang bioinformatika ini adalah NCBI BLAST untuk Windows
Azure.
NCBI Blast merupakan implementasi
Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) dari National Center for
Biotechnology Information (NCBI). BLAST merupakan sekumpulan program yang
dirancang untuk mencari semua kemiripan antara sebuah protein atau DNA dan sekuensnya
yang sudah diketahui dari seluruh database kemungkinan yang ada. Peneliti
memerlukan kemampuan ini untuk mengetahui fungsi dan manfaat dari sebuah produk
genetik.
MANFAAT BIOINFORMATIKA
1. Bioinformatika dalam bidang
Klinis
Peranan Bioinformatika dalam
bidang klinis ini sering juga disebut sebagai informatika klinis (clinical
informatics). Aplikasi dari clinical informatics ini adalah berbentuk manajemen
data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang
dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University School of
Medicine pada tahun 1972. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33
orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR ini telah diaplikasikan
pada berbagai penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa diagnosa
laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto ronsen, ukuran detak jantung,
dll. Dengan data ini dokter akan bisa menentukan obat yang sesuai dengan
kondisi pasien tertentu. Lebih jauh lagi, dengan dibacanya genom manusia, akan
memungkinkan untuk mengetahui penyakit genetik seseorang, sehingga personal
care terhadap pasien menjadi lebih akurat.
2. Bioinformatika dalam bidang Virologi
2. Bioinformatika dalam bidang Virologi
Khusus di bidang Virologi (ilmu
virus), kemajuan bioinformatika telah berperan dalam mempercepat kemajuan ilmu
ini. Sebelum kemajuan bioinformatika, untuk mengklasifikasikan virus kita harus
melihat morfologinya terlebih dahulu. Untuk melihat morfologi virus dengan
akurat, biasanya digunakan mikroskop elektron yang harganya sangat mahal
sehingga tidak bisa dimiliki oleh semua laboratorium. Selain itu, kita harus
bisa mengisolasi dan mendapatkan virus itu sendiri.
3. Bioinformatika Untuk Penemuan
Obat
Cara untuk menemukan obat
biasanya dilakukan dengan menemukan zat/senyawa yang dapat menekan
perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena perkembangbiakan agent
tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, maka faktor-faktor inilah yang
dijadikan target. Diantaranya adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk
perkembangbiakan suatu agent, mula mula yang harus dilakukan adalah analisa
struktur dan fungsi enzim-enzim tersebut. Kemudian mencari atau mensintesa
zat/senyawa yang dapat menekan fungsi dari enzim-enzim tersebut.
4. Bioinformatika Untuk
Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioinformatika juga menyediakan
tool yang sangat penting untuk identifikasi agent penyakit yang belum dikenal
penyebabnya. Banyak sekali penyakit baru yang muncul dalam dekade ini, dan
diantaranya yang masih hangat adalah SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome).
5. Bioinformatika Untuk
Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioteknologi telah diterapkan
secara luas dalam bidang pertanian, antara lain yaitu:
Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi tanaman.
Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi aseptik.
Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi tanaman.
Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi aseptik.
Kultur in vitro memungkinkan
perbanyakan tanaman secara massal dalam waktu yang singkat.
Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis untuk pengendalian hama.
Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis untuk pengendalian hama.