Seputar Komputasi Modern dan Quantum Computation
April 17, 2017
- - - - - - Komputasi Modern - - - - - -
Sejarah Komputasi Modern
Sejarah
komputer modern dimulai dengan dua teknologi yang terpisah -perhitungan
otomatis dan dapat di program- tapi tidak ada satu perangkat pun yang dapat
dikatakan sebagai komputer, karena sebagian penerapan yang tidak konsisten
terhadap istilah tersebut.
Salah
satu tokoh yang paling berpengaruh terhadap perkembangan komputasi modern
adalah John Von Neumann (1903-1957). John Von Neumann adalah salah satu ahli
matematika terbesar abad ini. Beliaulah yang pertama kali menggagas konsep
sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah
memori. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer hingga saat ini.
Beliau juga salah seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom
atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Beliau telah memberikan
karya-karya yang menakjubkan lewat teori kuantum, game theory, fisika nuklir,
dan ilmu komputer.
John
Von Neumann adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit.
Kedua orang tua nya memberikan nama Neumann Janos, begitulah nama asli dari
John Von Neumann yang terlahir di Budapest, ibu kota Hungaria, pada tanggal 28
Desember 1903. Beliau terlahir dengan otak yang jenius, karena saat usia nya
masih beliau beliau mampu menyeimbangkan kemampuan logika analitisnya dengan
kemampuan sosial. Beliau memiliki bakat pada bidang matematika.
John
Von Neumann juga sangat tertarik pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian
persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian
beralih dalam bidang komputasi. Von Neumann menjadi seorang konsultan pada
pengembangan komputer ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang
masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah seperangkat
komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori)
dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.
Berikut
ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC:
1. Konrad Zuse’s
electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner
aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada
tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai
Turing lengkap.
2. Berikutnya
Non-programmable Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941 alat
ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan
regeneratif memori kapasitor. Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk
menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).
3. Selanjutnya komputer
Colossus ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan
program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung
dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable. Komputer ini
digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.
4. The Harvard Mark I
ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis
dengan programmability terbatas.
5. Lalu lahirlah US Army’s
Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, komputer ini
digunakan untuk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai
tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupakan generasi yang sudah
sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang
ditemukan pada tahun 1941).
Sejarah
dari komputasi modern sangat lah panjang perjalannya. Dari seorang John Von
Neumann komputasi modern tersebut bisa berkembang sampai saat ini yang kita
kenal dan kita tahu. Dari ilmu komputasi dan dikembangkan menjadi komputasi
yang modern dengan menggunakan komputer yaitu Komputasi Modern.
Pengertian Komputasi Modern
Komputasi
modern adalah 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). Beliau adalah ilmuan yang
meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar
abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika,
teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan
melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait
dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kegeniusannya
dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian
bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.
Dalam
kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada,
dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:
1. Akurasi (big, Floating
point)
2. Kecepatan (dalam satuan
Hz)
3. Problem Volume Besar
(Down Sizzing atau pararel)
4. Modeling (NN & GA)
5. Kompleksitas
(Menggunakan Teori big O)
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, GPS pada 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.
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.
Perbedaan
antara komputasi mobile, grid, dan cloud :
1. Komputasi mobile
menggunakan teknologi komputer yang bekerja seperti handphone, sedangkan
komputasi grid dan cloud menggunakan komputer.
2. Biaya untuk tenaga
komputasi mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan cloud.
3. Komputasi mobile tidak
membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana-mana, sedangkan grid dan cloud
membutuhkan tempat yang khusus.
4. 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.
Dan
ada juga persamaan antara komputasi mobile, komputasi grid, dan komputasi
cloud, penjelasanya sebagai berikut :
1. Ketiganya merupakan
metode untuk melakukan komputasi, pemecahan masalah, dan pencarian solusi.
2. Ketiganya memerlukan
alat proses data yang modern seperti komputer, laptop atau telepon genggam
untuk menjalankannya.
- - - - - - Quantum Computation - - - - - -
Sejarah Quantum Computation
Pada
tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul
oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti Charles H. Bennett dari IBM,
Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari
University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of
Technology (Caltech).
Feynman
dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan
menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan
komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi
simulator bagi fisika kuantum.
Pada
tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer
kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat
dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki
kemampuan yang melebihi komputer klasik.
Pada
tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan
komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
Sampai
saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus
dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan
terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh
ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun
1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic
Resonance).
Pengertian Quantum Computing
Merupakan
alat hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan
keterkaitan, yang digunakan untuk peng-operasi-an data. Perhitungan jumlah data
pada komputasi klasik dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data
pada komputer kuantum 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.
Entanglement
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari quantum entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement bersamaan.
Pengoperasian
Data Qubit
Komputer kuantum memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normal yang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu). Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma quantum.
Sebuah
contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan
menggunakan partikel dengan dua putaran menyatakan: “down” dan “up”. Namun pada
kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal
dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan
cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk
menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat
dipetakan ke yang efektif spin -1/2 sistem.
Algoritma
pada Quantum Computing
Para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
Algoritma Shor
Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.
Algoritma Grover
Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.
Implementasi Quantum Computing
Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA
dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum
Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan
digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan
jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan
untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI
metaheuristik di search engine heuristical.
A.I.
seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan
masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm,
yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel
terjerat sebagai qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada
komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.
Penggunaan
metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat
simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer
sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas . Dengan
cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data
indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang
mungkin dengan komputer normal
Sumber:
0 komentar