Komputasi
Biologi
A.
Komputasi
Komputasi bisa diartikan
sebagai proses perhitungan atau pemecahan masalah menggunakan algoritma
komputer. Asal muasal lahirnya proses komputasi berasal dari kegiatan hitung
menghitung yang dilakukan manusia sejak berabad-abad silam. Manusia mulai
mengenal angka dan cara menghitung, misalnya menghitung barang hasil barter,
sistem kalender dan rasi bintang. Alat-alat yang digunakan pada masa itu juga
masih sangat sederhana seperti pena, kertas dan batu.
Zaman semakin berkembang,
proses perhitungan sudah semakin sulit dan kompleks. Sehingga tidak bisa
mengandalkan otak manusia saja serta alat-alat yang tidak mendukung.
Berdasarkan hal-hal tersebut diciptakanlah sebuah cara yang disebut Komputasi
Modern untuk memecahkan perhitungan yang lebih rumit. Alat-alat baru pun
bermunculan untuk mendukung komputasi modern, contohnya komputer. Namun
komputer tidak hanya bisa menyelesaikan proses hitung menghitung, komputer juga
memiliki kemampuan untuk menyelesaikan banyak tugas manusia.
Komputasi juga sering
diartikan sebagai sebuah komputer secara fisik. Sebagai contoh dari sistem
fisik yaitu komputer digital, komputer quantum, komputer penganalisa DNA, dan
komputer molekular. Sudut pandang ini dipelajari di cabang ilmu teori fisik
yang disebut Physic of Computation. Bahkan ada sudut pandang yang lebih radikal
berbasis dalil Digital Physic yang menyatakan bahwa evolusi alam semesta itu
sendiri adalah sebuah proses komputasi – disebut Pancomputationalism.
B.
Sejarah
Komputasi
Ilmu atau sains berdasarkan
obyek kajiannya dibedakan antara Fisika, Kimia, Biologi dan Geologi. Ilmu dapat
pula digolongkan berdasarkan metodologi dominan yang digunakannya, yaitu ilmu
pengamatan/percobaan (observational/experimental science), ilmu teori
(theoretical science) dan ilmu komputasi (computational science). Yang terakhir
ini bisa dianggap bentuk yang paling baru yang muncul bersamaan dengan
perkembangan kekuatan pemrosesan dalam komputer dan perkembangan teknik-teknik
metode numerik dan metode komputasi lainnya.
Dalam ilmu (sains) tradisional
seperti Fisika, Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu berdasarkan metodologi
dominannya juga mewujud, yang ditunjukkan dengan munculnya bidang-bidang khusus
berdasarkan penggolongan tsb. lengkap dengan jurnal-jurnal yang relevan untuk
melaporkan hasil-hasil penelitiannya. Sebagai contoh dalam kimia, melengkapi
kimia percobaan (experimental chemistry) dan kimia teori (theoretical
chemistry), berkembang pula kimia komputasi (computational chemistry), seperti
juga di bidang Biologi dikenal Biologi Teori (theoretical biology) serta
Biologi Komputasi (computational biology), lengkap dengan jurnalnya seperti
Journal of Computational Chemistry dan Journal of Computational Biology. Cara
penggolongan yang digunakan berbeda dengan cara penggolongan lain berdasarkan
obyek kajian, seperti penggolongan kimia atas Kimia Organik, Kimia Anorganik,
dan Biokimia.
Walaupun dengan titik pandang
yang berbeda, ilmu komputasi sebagai bentuk ketiga dari ilmu (sains) telah
banyak disampaikan oleh berbagai pihak, antara lain Stephen Wolfram dengan
bukunya yang terkenal: A New Kind of Science, dan Jurgen Schimhuber.
C.
Implementasi
Komputasi diberbagai Ilmu Pengetahuan
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.
D.
Komputasi
Biologi
Yang
akan dijelaskan kali ini adalah contoh implementasi komputasi pada bidang
biologi. Implementasi pada bidang bilogi adalah Bioinformatika. Bioinformatika
ini masuk kedalam bidang ilmu komputasi modern.
Bioinformatika,
berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu
biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Bioinformatika didefenisikan sebagai
aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan
menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang
merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika,
biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling
bermanfaat satu sama lainnya.
Bioinformatika
mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan
computer pada bidang biologi. Tetapi penerapan bidang – bidang pada bioinformatika
sudah dilakukakan sejak pertengahan tahun 1960-an. Seperti pada pembuatan basis
data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi.
Ilmu
bioinformatika lahir berdasarkan article intelligence, atas inisiatif dari para
ahli ilmu computer. Berdasarkan teori article intelligence ini mereka berpikir
bahwa semua gejala yang ada pada alam ini dapat dibuat secara artificial
melalui simulasi dari gejala – gejala tersebut. Untuk dapat mewujudkannya
diperlukan data – data yang menjadi kunci penentu dari gejala alam tersebut,
yaitu berupa gen yang meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting untuk
manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama
dari Bioinformatika adalah program software (perangkat lunak) dan didukung oleh
kesediaan internet.
Perkembangan
pada teknologi DNA rekombinan memainkan peranan yang penting dalam terciptanya
bioinformatika. Pada teknologi DNA rekombinan memberikan suatu pengetahuan baru
dalam bidang rekayasa genesika organisme yang disebut dengan bioteknologi.
Perkembangan pada bioteknologi dari tradisional ke modern salah satunya
ditandai dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme,
sekuensing DNA, dan manipulasi DNA.
Sekuensing
DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida
atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara
menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3
milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3
tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran
data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan
tahun 1982. Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics) adalah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis
informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama
dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan
dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola
informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi
struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA,
analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Bioinformatika
dan teknologi informasi merupakan dua diantara dari berbagai teknologi penting
yang mengalami perkembangan yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir ini.
Bioteknologi ini berawal dari bidang biologi, sedangkan perkembangan teknologi
informasi tak dapat dilepaskan dari matematika. Pada umumnya biologi dan
matematika dianggap sebagai database utama dalam bilogi molekuler, yang
dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di Amerika
Serikat.
Dalam bidang bioinformatika
mempunyai 9 cabang, yaitu:
1.
Biophysics
Biophysics adalah sebuah bidang
interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk
memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).
2.
Computational Biology
Computational biology merupakan bagian dari
Bioinformatika yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari
computational biologyadalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis
daripada biomedis dalam molekul dan sel.
3.
Medical InformaticsMedical informatics adalah sebuah disiplin
ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan dan
implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi,
pengertian dan manajemen informasi medis.
4.
Cheminformatics
Cheminformatics adalah kombinasi dari
sintesis kimia, penyaringan biologis dan pendekatan data-mining yang digunakan
untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s Sixth
Annual Cheminformatics conference).
5.
Genomics
Genomics adalah bidang ilmu yang ada
sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar.
Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh
komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.
6.
Mathematical Biology
Mathematical biology menangani
masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah
tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam
software maupun hardware.
7.
Proteomics
Proteomics berkaitan dengan studi
kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein
fungsional itu sendiri. Yaitu: “sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan
biologi molekul”.
8.
Pharmacogenomics
Pharmacogenomics adalah aplikasi dari
pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.
9.
Pharmacogenetics
Pharmacogenetics adalah bagian dari
pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau Bioinformatika untuk
mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.
Link Word:
http://bit.ly/2pBg10I
https://drive.google.com/file/d/0BySH8Jx6B9dJODRROV9INk5DY2c/view?usp=sharing
Sumber:
EmoticonEmoticon