Parallel
computing adalah penggunakan lebih dari satu CPU untukmenjalankan
sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat
programberjalan 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, Maksudnya program dijalankan
dengan banyak CPU secara bersamaan dengan tujuan untuk membuat program yang
lebih baik dan dapat diproses dengan cepat. Dapat diambil kesimpulan bahwa pada
parallel processing berbeda dengan istilah multitasking, yaitu satu CPU
mengangani atau mengeksekusi beberapa program sekaligus, parallel processing
dapat disebut juga dengan istilah parallel computing.
Sejarah
mencatat Konferensi internasional tentang ParCo97 komputasi paralel (Parallel
Computing 97) diadakan di Bonn, Jerman 19-22 September 1997. Konferensi pertama
dalam seri ini dua tahunan diadakan pada tahun 1983 di Berlin. Selanjutnya
konferensi diadakan di Leiden (Belanda), London (Inggris), Grenoble (Prancis)
dan Gent (Belgia).
Sejak awal tujuan dengan (Komputasi Paralel) konferensi parco adalah untuk
mempromosikan penerapan komputer paralel untuk memecahkan masalah kehidupan
nyata. Dalam kasus ParCo97 tonggak baru dicapai dalam bahwa lebih dari setengah
dari makalah dan poster yang disajikan prihatin dengan aspek aplikasi. Fakta
ini mencerminkan kedatangan usia komputasi paralel.
Sekitar 200 makalah yang disampaikan kepada Komite Program oleh penulis dari
seluruh dunia. Program akhir terdiri dari empat makalah diundang, 71 kontribusi
ilmiah / industri kertas dan 45 poster. Selain diskusi panel tentang Komputasi
Paralel dan Evolusi Cyberspace diadakan.
Penekanan praktis konferensi ini ditekankan oleh pameran industri di mana
perusahaan menunjukkan perkembangan terbaru dalam peralatan pemrosesan paralel
dan perangkat lunak. Pembicara dari perusahaan yang berpartisipasi
mempresentasikan makalah dalam sesi industri di mana perkembangan baru dalam
komputasi paralel dilaporkan.
Komputer paralel secara
kasar dapat diklasifikasikan menurut tingkat di mana hardware mendukungparalelisme, dengan
komputer multi-core dan multi-prosesor yang memiliki elemen pemrosesan
gandadalam satu mesin, sedangkan cluster, MPP, dan
grid menggunakan beberapa komputer untuk bekerja pada hal
yang sama tugas. Khusus arsitektur komputer paralel kadang-kadang
digunakan bersamaprosesor tradisional, untuk mempercepat tugas-tugas
tertentu.
Komputasi paralel
membutuhkan:
algoritma
bahasa
pemrograman
compiler
Sumber
daya komputer (computer resource) dapat terdiri dari sebuah komputer dengan
beberapa processor, atau beberapa komputer yang terhubung oleh sebuah jaringan,
atau pun kombinasi antara keduanya. Processor mengakses data melalui shared
memory. Beberapa supercomputer parallel processing system memiliki ratusan
bahkan ribuan microprocessor.
Dengan
bantuan dari parallel processing, sejumlah komputasi dapat dijalankan dalam
satu waktu, memangkas waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan sebuah project.
Parallel processing sangat berguna untuk project yang membutuhkan komputasi
komplek, seperti weather modelling dan efek digital spesial (special effect
digital). Untuk lebih memahami konsep dari parallel processing, Anda dapat
menyimak analoginya berikut ini.
Dengan
bantuan dari parallel processing, masalah yang sangat kompleks dapat
terselesaikan dengan efektif dan lebih efisien. Parallel computing dapat secara
efektif digunakan untuk tugas-tugas (task) yang melibatkan begitu banyak
komputasi, untuk dapat dibagi menjadi task-task yang lebih kecil.
Contoh sistem yang diterapkan pada
obyek 3D yang besar dan rinci, interpretasi geometrik yang melekat seri
membatasi kecepatan generasi gambar. Untuk mempercepat prosedur menafsirkan,
sebuah Graphic Processing Unit (GPU) metode berbasis memanfaatkan Compute
Arsitektur Unified Device (CUDA) yang diusulkan dalam tulisan ini. Pendekatan
terfokus melibatkan dua tahap: pertama adalah scan sekuensial pada string yang
dihasilkan negara dari derivasi dari L-sistem yang berjalan pada CPU, yang
kedua adalah komputasi paralel pada GPU dengan CUDA. Simbol dalam string negara
diinterpretasikan sebagai perintah penyu dan kura-kura primitif grafis yang
menyatakan tergantung pada operasi perkalian matriks di scan sekuensial.
Kemudian dengan posisi dan arah tercakup dalam penyu negara, garis (silinder)
yang dihasilkan dan primitif grafik diubah menjadi sistem koordinat penyu
menggunakan ribuan benang paralel dalam fase komputasi. Dibandingkan dengan
metode lain, metode yang diusulkan lebih efisien.
Jika Anda memiliki Perhitungan Toolbox Paralel (PCT) dari Matlab, Anda dapat
menggunakan kekuatandan kemudahan penggunaan untuk menjalankan analisis neuroimaging secara
paralel. Baca lebih lanjut di sini dan di sini untuk informasi
lebih lanjut tentang toolbox ini. Caranya adalah dengan
menggunakanbeberapa core CPU pada mesin Anda untuk menjalankan analisis secara
paralel. Sebagai contoh, ketika saya menjalankan beberapa
analisis pada setiap peserta, saya dapat menggunakan PCT untuk
memulaianalisis pada 6-8 peserta secara paralel, yang
menebang waktu lari ke sekitar 5 kali atau lebih.
Perkembangan Komputasi Paralel Pada Masa
Kini
Komputasi
paralel pada masa kini dapat diimplementasikan pada komputer-komputer rumah
(Home User). Karena saat ini komputer-komputer sudah memiliki lebih dari 1
core, sehingga dapat diimplementasikan dengan mudah. Akan tetapi penggunaan CPU
pada komputasi paralel dirasa kurang memiliki performance yang optimal,
sehingga para developer dari NVIDIA mengembangkan hardware yang diberi nama GPU
(Graphical Processing Unit) pada tahun 1999, GPU memiliki performance yang jauh
lebih baik daripada CPU karena memiliki Core (Inti) yang lebih banyak daripada
CPU, 1 inti dapat memiliki banyak thread (Benang), sehingga program dapat
berjalan dengan optimal.
NVIDIA juga mengembangkan sebuah software yang dapat digunakan bersamaan dengan
GPU NVIDIA, software tersebut diberi nama CUDA (Compute Unified Device
Architecture). CUDA digunakan untuk mengendalikan GPU sehingga dapat berjalan
dengan optimal dan dikendalikan dengan mudah.
NVIDIA memiliki 3 arsitektur GPU yang dapat digunakan untuk komputasi
paralel, arsitektur tersebut adalah :
NVIDIA Tesla Architecture
NVIDIA Fermi Architecture
NVIDIA Kepler Architecture
Arsitektur yang pertama kali diproduksi secara massal oleh NVIDIA adalah Tesla.
Lalu selanjutnya dioptimalkan dengan Fermi, dan yang saat ini paling banyak
digunakan adalah Kepler.
Quantum Computation atau 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
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.
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa
fisikawan antara lain Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne
National Laboratory, Illinois, Davic Deutsch dari Unversity of Oxford, dan
Richard P Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem
kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga
mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika
kuantum.
Selanjutnya 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 algoritme
baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritme shor dan
algoritme grover.
Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah
dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah
kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam
laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer
mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan
rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.
Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila
komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat
menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer
kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor,
walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik.
Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan
superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber
kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi
memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.
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.
Perbandingan Komputasi Klasik dan Quantum
Komputasi klasik bergantung, pada tingkat tertinggi, pada
prinsip-prinsip yang diungkapkan oleh aljabar Boolean, beroperasi dengan
prinsip gerbang logika 7-mode (biasanya), meskipun mungkin ada hanya dengan
tiga mode (yang AND, NOT, dan COPY). Data harus diproses dalam keadaan biner
eksklusif pada setiap titik waktu - yaitu, baik 0 (tidak aktif / salah) atau 1
(pada / benar). Nilai-nilai ini adalah digit biner, atau bit. Jutaan transistor
dan kapasitor di jantung komputer hanya dapat berada di satu negara pada titik
mana pun. Sementara waktu yang diperlukan setiap transistor atau kapasitor baik
dalam 0 atau 1 sebelum negara beralih sekarang dapat diukur dalam seperseribu
detik, masih ada batas mengenai seberapa cepat perangkat ini dapat dibuat untuk
beralih negara. Ketika kita maju ke sirkuit yang lebih kecil dan lebih cepat,
kita mulai mencapai batas fisik material dan ambang hukum fisika klasik untuk
diterapkan. Di luar ini, dunia kuantum mengambil alih, yang membuka potensi
sebesar tantangan yang disajikan.
Komputer Quantum, sebaliknya, dapat bekerja dengan gerbang
logika dua mode: XOR dan mode yang akan kita sebut QO1 (kemampuan untuk
mengubah 0 menjadi superposisi 0 dan 1, gerbang logika yang tidak bisa ada
dalam komputasi klasik) . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel unsur
seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktiknya, keberhasilan
juga telah dicapai dengan ion), dengan muatan atau polarisasi keduanya
bertindak sebagai representasi 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini
dikenal sebagai bit kuantum, atau qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel
ini membentuk dasar komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan dari
fisika kuantum adalah prinsip-prinsip superposisi dan belitan.
Superposisi
Pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan magnet. Spin
elektron mungkin baik sejajar dengan bidang, yang dikenal sebagai keadaan
spin-up, atau berlawanan dengan lapangan, yang dikenal sebagai keadaan
spin-down. Mengubah spin elektron dari satu keadaan ke keadaan lainnya dicapai
dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari laser - katakanlah kita
menggunakan 1 unit energi laser. Tetapi bagaimana jika kita hanya menggunakan
setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel dari semua
pengaruh eksternal? Menurut hukum kuantum, partikel kemudian memasuki
superposisi keadaan, di mana ia berperilaku seolah-olah berada di kedua negara
secara bersamaan. Setiap qubit yang digunakan dapat mengambil superposisi dari
0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan yang dapat dilakukan oleh komputer
kuantum adalah 2 ^ n, di mana n adalah jumlah qubit yang digunakan. Sebuah
komputer kuantum yang terdiri dari 500 qubit akan memiliki potensi untuk
melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu langkah. Ini adalah angka yang luar
biasa - 2 ^ 500 adalah atom yang jauh lebih banyak daripada yang ada di alam
semesta yang dikenal (ini adalah pemrosesan paralel yang benar - komputer
klasik saat ini, bahkan yang disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar
melakukan satu hal pada satu waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka
melakukannya). Tetapi bagaimana partikel-partikel ini berinteraksi satu sama
lain? Mereka akan melakukannya melalui belitan kuantum.
Entanglement
Entanglement Partikel (seperti foton, elektron, atau qubit)
yang berinteraksi di beberapa titik mempertahankan jenis koneksi dan dapat
terjerat satu sama lain secara berpasangan, dalam proses yang dikenal sebagai
korelasi. Mengetahui keadaan spin dari satu partikel yang terjerat - naik atau
turun - memungkinkan seseorang untuk mengetahui bahwa spin dari pasangannya
berada dalam arah yang berlawanan. Yang lebih menakjubkan adalah pengetahuan
yang, karena fenomena superpostisi, partikel yang diukur tidak memiliki arah
putaran tunggal sebelum diukur, tetapi secara simultan dalam keadaan spin-up
dan spin-down. Keadaan spin dari partikel yang diukur diputuskan pada saat
pengukuran dan dikomunikasikan ke partikel yang berkorelasi, yang secara
bersamaan mengasumsikan arah putaran berlawanan dengan yang diukur partikel.
Ini adalah fenomena nyata (Einstein menyebutnya "tindakan seram di
kejauhan"), mekanisme yang tidak bisa, seperti yang dijelaskan oleh teori
apa pun - itu harus diambil sebagai diberikan. Belitan kuantum memungkinkan
qubit yang dipisahkan oleh jarak yang luar biasa untuk berinteraksi satu sama
lain secara instan (tidak terbatas pada kecepatan cahaya). Tidak peduli
seberapa besar jarak antara partikel-partikel yang berkorelasi, mereka akan
tetap terjerat selama mereka diisolasi.
Secara bersama-sama, superposisi kuantum dan belitan menciptakan
kekuatan komputasi yang sangat ditingkatkan. Di mana register 2-bit di komputer
biasa dapat menyimpan hanya satu dari empat konfigurasi biner (00, 01, 10, atau
11) pada waktu tertentu, register 2-qubit di komputer kuantum dapat menyimpan
keempat angka secara bersamaan, karena setiap qubit mewakili dua nilai. Jika
lebih banyak qubit ditambahkan, peningkatan kapasitas diperluas secara
eksponensial.
Pemrograman Quantum
Mungkin yang lebih menarik daripada kekuatan komputasi
kuantum adalah kemampuan yang ditawarkan untuk menulis program dengan cara yang
benar-benar baru. Sebagai contoh, komputer kuantum dapat menggabungkan urutan
pemrograman yang akan berada di sepanjang garis "mengambil semua
superposisi dari semua perhitungan sebelumnya" - sesuatu yang tidak
berarti dengan komputer klasik - yang akan memungkinkan cara yang sangat cepat
untuk memecahkan masalah matematika tertentu. , seperti faktorisasi dalam
jumlah besar, salah satu contoh yang kita diskusikan di bawah ini.
Ada dua keberhasilan penting sejauh ini dengan pemrograman
kuantum. Yang pertama terjadi pada tahun 1994 oleh Peter Shor, (sekarang di AT
& T Labs) yang mengembangkan algoritma kuantum yang dapat secara efisien
menghitung jumlah besar. Ini berpusat pada sistem yang menggunakan teori angka
untuk memperkirakan periodisitas sejumlah besar urutan. Terobosan besar lainnya
terjadi dengan Lov Grover of Bell Labs pada tahun 1996, dengan algoritma yang
sangat cepat yang terbukti paling cepat untuk mencari melalui basis data yang
tidak terstruktur. Algoritma ini sangat efisien sehingga hanya membutuhkan,
rata-rata, sekitar akar N kuadrat (di mana N adalah jumlah total elemen)
pencarian untuk menemukan hasil yang diinginkan, dibandingkan dengan pencarian
dalam komputasi klasik, yang rata-rata membutuhkan N / 2 pencarian.
Permasalahan - Dan Beberapa Solusi
Hal di atas terdengar menjanjikan, tetapi ada rintangan luar
biasa yang masih harus diatasi. Beberapa masalah dengan komputasi kuantum
adalah sebagai berikut:
Interferensi - Selama fase perhitungan perhitungan kuantum,
gangguan sekecil apa pun dalam sistem kuantum (misalkan foton nyasar atau
gelombang radiasi EM) menyebabkan komputasi kuantum runtuh, sebuah proses yang
dikenal sebagai de-koherensi. Komputer kuantum harus benar-benar terisolasi dari
semua gangguan eksternal selama fase perhitungan. Beberapa keberhasilan telah
dicapai dengan penggunaan qubit di medan magnet yang intens, dengan penggunaan
ion.
Koreksi kesalahan - Karena benar-benar mengisolasi sistem
kuantum telah terbukti sangat sulit, sistem koreksi kesalahan untuk perhitungan
kuantum telah dikembangkan. Qubit bukanlah bit data digital, sehingga mereka
tidak dapat menggunakan koreksi kesalahan konvensional (dan sangat efektif),
seperti metode triple redundant. Mengingat sifat komputasi kuantum, koreksi
kesalahan sangat penting - bahkan kesalahan tunggal dalam perhitungan dapat
menyebabkan validitas seluruh komputasi runtuh. Ada banyak kemajuan di bidang
ini, dengan algoritma koreksi kesalahan dikembangkan yang menggunakan 9 qubit (1
komputasi dan 8 pemasyarakatan). Baru-baru ini, ada terobosan oleh IBM yang
membuat dengan total 5 qubit (1 komputasi dan 4 pemasyarakatan).
Ketaatan Output - Terkait erat dengan dua di atas, mengambil
data output setelah perhitungan kuantum adalah risiko lengkap merusak data.
Dalam contoh komputer kuantum dengan 500 qubit, kita memiliki peluang 1 dalam 2
^ 500 untuk mengamati output yang tepat jika kita mengukur output. Jadi, yang
diperlukan adalah metode untuk memastikan bahwa, segera setelah semua perhitungan
dibuat dan tindakan pengamatan berlangsung, nilai yang diamati akan sesuai
dengan jawaban yang benar. Bagaimana ini bisa dilakukan? Ini telah dicapai oleh
Grover dengan algoritma pencarian databasenya, yang bergantung pada bentuk
"gelombang" khusus dari kurva probabilitas yang melekat pada komputer
kuantum, yang memastikan, setelah semua perhitungan selesai, tindakan
pengukuran akan melihat status kuantum mengurai jawaban yang benar.
Meskipun ada banyak masalah yang harus diatasi,
terobosan dalam 15 tahun terakhir, dan terutama di 3 terakhir, telah membuat
beberapa bentuk komputasi kuantum praktis tidak tidak layak, tetapi ada banyak
perdebatan mengenai apakah ini kurang dari satu dekade lagi atau seratus tahun
ke depan. Namun, potensi yang ditawarkan teknologi ini menarik minat yang luar
biasa baik dari pemerintah maupun sektor swasta. Aplikasi militer termasuk
kemampuan untuk memecahkan kunci enkripsi melalui pencarian kekerasan,
sementara aplikasi sipil berkisar dari pemodelan DNA ke analisis ilmu material
kompleks. Potensi inilah yang dengan cepat meruntuhkan penghalang pada
teknologi ini, tetapi apakah semua hambatan dapat dipatahkan, dan kapan, adalah
pertanyaan terbuka.
Prinsip Kerja Komputer Kuantum
Prinsip kerja dari computer kuantum yang dikembangkan adalah
menggunakan kaskade spin-molekul tunggal magnet. Para ilmuwan menunjukkan
bagaimana spin nuklir dapat dimanipulasi dengan medan listrik. Manipulasi
dengan medan listrik memungkinkan untuk beralih secara cepat dan spesifik
Komputer kuantum bekerja atas dasar prinsip-prinsip mekanika
kuantum adalah untuk menyelesaikan tugas-tugas yang jauh lebih efisien daripada
komputer klasik. Sedangkan yang kedua bekerja dengan bit yang mengasumsikan
nilai nol atau satu, komputer kuantum menggunakan apa yang disebut bit kuantum,
secara singkat disebut sebagai qubit, sebagai unit perhitungan terkecil. Mereka
juga mungkin menganggap nilai-nilai di antara keduanya. Qubit dapat bergantung
pada spin nuklir, yaitu momentum sudut intrinsik dari inti atom. Mereka
mengarahkan medan magnet ke atas (up)
atau ke bawah (down) . Interlinkage qubit dengan masing-masing hasil
lainnya kuantum campuran, atas dasar
banyak langkah perhitungan dapat dieksekusi secara paralel. Penjelasannya dapat
diamati pada gambar di bawah.
Untuk mengintegrasikan qubit spin berbasis nuklir ke sirkuit
elektronik dan secara khusus memicu proses informasi baru, manipulasi listrik
spesifik nuklir berputar diperlukan. Sebuah tim ilmuwan dari KIT dan Pusat
Nasional de la Recherche Scientifique (CNRS) di Grenoble dan Strasbourg
baru-baru ini untuk pertama kalinya berhasil dalam memanipulasi spin nuklir
tunggal dengan cara menggunakan medan listrik murni. Menurut Profesor Mario
Ruben, Kepala Bahan Molecular Research Group dari KIT Institut Nanoteknologi
(INT), "Penggunaan medan listrik
bukan medan magnet membuka jalan untuk mengatasi keadaan kuantum dalam
rangkaian elektronik konvensional," "Ada, keadaan kuantum dapat
dimanipulasi secara khusus oleh apa yang disebut arus perpindahan. Kemudian,
mereka dapat langsung dibaca secara elektronik."
Untuk percobaan mereka, para peneliti menggunakan
transistor spin-qubit nuklir yang terdiri dari molekul magnet tunggal yang
terhubung ke tiga elektroda (sumber, tiriskan, dan gerbang). Molekul magnet
tunggal adalah molekul TbPc2 - ion logam tunggal TB yang tertutup oleh molekul
phthalosianin organik karbon, nitrogen, dan atom-atom hidrogen. Kesenjangan
antara medan listrik dan spin dijembatani oleh yang disebut efek
hyperfine-Stark yang mengubah medan
listrik menjadi medan magnet lokal. Proses mekanika kuantum ini dapat
ditransfer ke semua sistem spin nuklir dan, karenanya, membuka perspektif yang
sama sekali baru untuk mengintegrasikan efek kuantum di dalam spin nuklir ke
dalam sirkuit/rangkaian elektronik.
Kegunaan Komputer Kuantum
Ini adalah salah satu contoh kecil dari kegunaan komputer kuantum. Untuk
memecahkan sebuah kode rahasia, seperti password misalnya, bergantung pada
banyaknya digit yang harus dihitung. Makin sedikit jumlah digitnya, makin
mudah. Makin banyak, tentu makin sulit. Katanya kalau digitnya misalnya sudah
mencapai 140 digit, maka untuk menemukan kombinasinya perlu waktu milyaran
tahun bagi komputer biasa untuk menemukannya! Nah bagi Komputer Kuantum, ini
bisa dipecahkan dalam waktu, beberapa puluh menit saja!
Dengan teknologi komputer kuantum kita dapat melihat secara detail
seperti apa sebenarnya bentuk dan pergerakan atom! Selain itu dapat digunakan
untuk memahami dengan lebih jelas tentang mekanika seluruh galaksi dan alam
semesta. Dapat juga digunakan untuk mempermudah penciptaan energi fusi nuklir
yang dahsyat dan aman. Memprediksi cuaca secara akurat, berbulan-bulan
sebelumnya.
Cloud
Computing atau komputasi awan merupakan kombinasi pemanfaatan teknologi
komputer dengan pengembangan berbasis internet. Sebutan cloud sendiri merupakan
sebuah istilah yang diberikan pada teknologi jaringan internet. Pada teknlogi
komputasi berbasis awan semua data berada dan disimpan di server internet,
begitu juga dengan aplikasi ataupun software yang pada umumnya dibutuhkan
pengguna semuanya berada di komputer server.
Sehingga
kita tidak perlu melakukan instalasi pada server. Tetapi pengguna harus terhubung
ke internet untuk bisa mengakses dan menjalankan aplikasi yang berada di server
tersebut. Penerapan komputasi awan saat ini sudah dilakukan oleh sejumlah
perusahaan IT terkemuka di dunia. Sebut saja di antaranya adalah Google (google
drive) dan IBM (blue cord initiative). Sedangkan di Indonesia, salah satu
perusahaan yang sudah menerapkan komputasi awan adalah Telkom.
A.Jenis Jenis Cloud Computing
Software as a Service (SaaS)
Adalah
salah satu layanan dari Cloud Computing dimana kita tinggal memakai software
(perangkat lunak) yang telah disediakan. User hanya tahu bahwa perangkat lunak
bisa berjalan dan bisa digunakan dengan baik. Contoh, layanan email publik
(Gmail, YahooMail, Hotmail), social network (Facebook, Twitter, LinkedIn)
instant messaging (Yahoo Messenger, Skype, Line, WhatsApp) dan masih banyak
lagi yang lain.
Dalam
perkembangan-nya, banyak perangkat lunak yang dulu hanya kita bisa nikmati
dengan menginstall aplikasi tersebut di komputer kita (on-premise) mulai
sekarang bisa kita nikmati lewat Cloud Computing. Keuntungan-nya, kita tidak
perlu membeli lisensi dan tinggal terkoneksi ke internet untuk memakai-nya.
Contoh, Microsoft Office yang sekarang kita bisa nikmati lewat Office 365,
Adobe Suite yang bisa kita nikmati lewat Adobe Creative Cloud.
Platform as a Service (PaaS)
Adalah
layanan dari Cloud Computing kalau kita analogikan dimana kita menyewa “rumah”
berikut lingkungan-nya (sistem operasi, network, database engine, framework
aplikasi, dll), untuk menjalankan aplikasi yang kita buat. Kita tidak perlu
pusing untuk menyiapkan “rumah” dan memelihara “rumah” tersebut. Yang penting
aplikasi yang kita buat bisa berjalan dengan baik di “rumah” tersebut. Untuk
pemeliharaan “rumah” ini menjadi tanggung jawab dari penyedia layanan.
Sebagai
analogi, misal-nya kita sewa kamar hotel, kita tinggal tidur di kamar yang
sudah kita sewa, tanpa peduli bagaimana “perawatan” dari kamar dan
lingkungan-nya. Yang penting, kita bisa nyaman tinggal di kamar itu, jika suatu
saat kita dibuat tidak nyaman, tinggal cabut dan pindah ke hotel lain yang
lebih bagus layanan-nya.
Contoh
penyedia layanan PaaS ini adalah: Amazon Web Service, Windows Azure,bahkan tradisional hosting-pun merupakan
contoh dari PaaS. Keuntungan dari PaaS adalah kita sebagai pengembang bisa
fokus pada aplikasi yang kita buat, tidak perlu memikirkan operasional dari
“rumah” untuk aplikasi yang kita buat.
Infrastructure as a Service (IaaS)
Adalah
layanan dari Cloud Computing dimana kita bisa “menyewa” infrastruktur IT
(komputasi, storage, memory, network). Kita bisa definisikan berapa besar-nya
unit komputasi (CPU), penyimpanan data (storage), memory (RAM), bandwith, dan
konfigurasi lain-nya yang akan kita sewa. Mudah-nya, IaaS ini adalah menyewa
komputer virtual yang masih kosong, dimana setelah komputer ini disewa kita
bisa menggunakan-nya terserah dari kebutuhan kita. Kita bisa install sistem
operasi dan aplikasi apapun diatas-nya.
Contoh
penyedia layanan IaaS ini adalah: Amazon EC2, Windows Azure (soon),
TelkomCloud, BizNetCloud, dan sebagainya. Keuntungan dari IaaS ini adalah kita
tidak perlu membeli komputer fisik, dan konfigurasi komputer virtual tersebut
bisa kita rubah (scale up/scale down) dengan mudah. Sebagai contoh, saat
komputer virtual tersebut sudah kelebihan beban, kita bisa tambahkan CPU, RAM,
Storage dan lainnya dengan segera.
B.Cara Kerja Sistem Cloud Computing
Sistem
Cloud bekerja menggunakan internet sebagai server dalam mengolah data. Sistem
ini memungkinkan pengguna untuk login ke internet yang tersambung ke program
untuk menjalankan aplikasi yang dibutuhkan tanpa melakukan instalasi.
Infrastruktur seperti media penyimpanan data dan juga instruksi/perintah dari
pengguna disimpan secara virtual melalui jaringan internet kemudian perintah –
perintah tersebut dilanjutkan ke server aplikasi. Setelah perintah diterima di
server aplikasi kemudian data diproses dan pada proses final pengguna akan
disajikan dengan halaman yang telah diperbaharui sesuai dengan instruksi yang
diterima sebelumnya sehingga konsumen dapat merasakan manfaatnya.
Contohnya
lewat penggunaan email seperti Yahoo ataupun Gmail. Data di beberapa server
diintegrasikan secara global tanpa harus mendownload software untuk
menggunakannya. Pengguna hanya memerlukan koneksi internet dan semua data dikelola
langsung oleh Yahoo dan juga Google. Software dan juga memori atas data
pengguna tidak berada di komputer tetapi terintegrasi secara langsung melalui
sistem Cloud menggunakan komputer yang terhubung ke internet.
C.Manfaat Cloud Computing Serta Penerapan
Dalam Kehidupan Sehari – hari
Semua Data Tersimpan di Server Secara
Terpusat
Salah
satu keunggulan teknologi cloud adalah memungkinkan pengguna untuk menyimpan
data secara terpusat di satu server berdasarkan layanan yang disediakan oleh
penyedia layanan Cloud Computing itu sendiri. Selain itu, pengguna juga tak
perlu repot repot lagi menyediakan infrastruktur seperti data center, media
penyimpanan/storage dll karena semua telah tersedia secara virtual.
Kemanan Data
Keamanan
data pengguna dapat disimpan dengan aman lewat server yang disediakan oleh
penyedia layanan Cloud Computing seperti jaminan platform teknologi, jaminan
ISO, data pribadi, dll.
Fleksibilitas dan Skalabilitas yang
Tinggi
Teknologi
Cloud menawarkan fleksibilitas dengan kemudahan data akses, kapan dan dimanapun
kita berada dengan catatan bahwa pengguna (user) terkoneksi dengan internet.
Selain itu, pengguna dapat dengan mudah meningkatkan atau mengurangi kapasitas
penyimpanan data tanpa perlu membeli peralatan tambahan seperti hardisk. Bahkan
salah satu praktisi IT kenamaan dunia, mendiang Steve Jobs mengatakan bahwa
membeli memori fisik untuk menyimpan data seperti hardisk merupakan hal yang
percuma jika kita dapat menyimpan nya secara virtual/melalui internet.
Investasi Jangka Panjang
Penghematan
biaya akan pembelian inventaris seperti infrastruktur, hardisk, dll akan
berkurang dikarenakan pengguna akan dikenakan biaya kompensasi rutin per bulan
sesuai dengan paket layanan yang telah disepakati dengan penyedia layanan Cloud
Computing. Biaya royalti atas lisensi software juga bisa dikurangi karena semua
telah dijalankan lewat komputasi berbasis Cloud.
2.Grid Computing
Grid
Computing adalah sebuah sistem komputasi terdistribusi, yang memungkinkan
seluruh sumber daya (resource) dalam jaringan, seperti pemrosesan, bandwidth
jaringan, dan kapasitas media penyimpan, membentuk sebuah sistem tunggal secara
vitual. Seperti halnya pengguna internet yang mengakses berbagai situs web dan
menggunakan berbagai protokol seakan-akan dalam sebuah sistem yang berdiri
sendiri, maka pengguna aplikasi Grid computing seolah-olah akan menggunakan
sebuah virtual komputer dengan kapasitas pemrosesan data yang sangat besar.
Ide awal
komputasi grid dimulai dengan adanya distributed computing, yaitu mempelajari
penggunaan komputer terkoordinasi yang secara fisik terpisah atau
terdistribusi. Sistem terdistribusi membutuhkan aplikasi yang berbeda dengan
sistem terpusat. Kemudian berkembang lagi menjadi parallel computing yang
merupakan teknik komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa
komputer secara bersamaan.
Grid
computing menawarkan solusi komputasi yang murah, yaitu dengan memanfaatkan
sumber daya yang tersebar dan heterogen serta pengaksesan yang mudah dari mana
saja. Globus Toolkit adalah sekumpulan perangkat lunak dan pustaka pembuatan
lingkungan komputasi grid yang bersifat open-source. Dengan adanya lingkungan
komputasi grid ini diharapkan mempermudah dan mengoptimalkan eksekusi
program-program yang menggunakan pustaka paralel. Dan Indonesia sudah
menggunakan sistem Grid dan diberi nama InGrid (Inherent Grid). Sistem
komputasi grid mulai beroperasi pada bulam Maret 2007 dan terus dikembangkan
sampai saat ini. InGrid ini menghubungkan beberapa perguruan tinggi negeri dan
swasta yang tersebar di seluruh Indonesia dan beberapa instansi pemerintahan
seperti Badan Meteorologi dan Geofisika.
A.Cara Kerja Grid Komputing
Menurut
tulisan singkat oleh Ian Foster ada check-list yang dapat digunakan untuk
mengidentifikasi bahwa suatu sistem melakukan komputasi grid yaitu :
Sistem
tersebut melakukan koordinasi terhadap sumberdaya komputasi yang tidak berada
dibawah suatu kendali terpusat. Seandainya sumber daya yang digunakan berada
dalam satu cakupan domain administratif, maka komputasi tersebut belum dapat
dikatakan komputasi grid.
Sistem
tersebut menggunakan standard dan protokol yang bersifat terbuka (tidak terpaut
pada suatu implementasi atau produk tertentu). Komputasi grid disusun dari
kesepakatan-kesepakatan terhadap masalah yang fundamental, dibutuhkan untuk
mewujudkan komputasi bersama dalam skala besar. Kesepakatan dan standar yang
dibutuhkan adalah dalam bidang autentikasi, otorisasi, pencarian sumberdaya,
dan akses terhadap sumber daya.
Sistem
tersebut berusaha untuk mencapai kualitas layanan yang canggih, (nontrivial
quality of service) yang jauh diatas kualitas layanan komponen individu dari
komputasi grid tersebut.
B.Kelebihan dan Kekurangan Grid Computing
Penggunaan
Grid Computing System untuk perusahaan-perusahaan akan banyak memberikan
manfaat, baik manfaat secara langsung maupun tidak langsung. Beberapa manfaat
tersebut antara lain :
Grid
computing menjanjikan peningkatan utilitas, dan fleksibilitas yang lebih besar
untuk sumberdaya infrastruktur, aplikasi dan informasi. Dan juga menjanjikan
peningkatan produktivitas kerja perusahaan.
Grid
computing bisa memberi penghematan uang, baik dari sisi investasi modal maupun
operating cost–nya.
Dan
beberapa hambatan yang dialami oleh masyarakat Indonesia dalam mengaplikasikan
teknologi grid computing adalah sebagai berikut :
Manajemen
institusi yang terlalu birokratis menyebabkan mereka enggan untuk merelakan
fasilitas yang dimiliki untuk digunakan secara bersama agar mendapatkan manfaat
yan lebih besar bagi masyarakat luas.
Masih
sedikitnya Sumber Daya Manusia yang kompeten dalam mengelola grid computing.
Contonhya kurangnya pengetahuan yang mencukupi bagi teknisi IT maupun user non
teknisi mengenai manfaat dari grid computing itu sendiri.
C.Beberapa konsep dasar dari grid computing
:
Sumber
daya dikelola dan dikendalikan secara lokal.
Sumber
daya berbeda dapat mempunyai kebijakan dan mekanisme berbeda, mencakup Sumber
daya komputasi dikelola oleh sistem batch berbeda, Sistem storage berbeda pada
node berbeda, Kebijakan berbeda dipercayakan kepada user yang sama pada sumber
daya berbeda pada Grid.
Sifat
alami dinamis: Sumber daya dan pengguna dapat sering berubah
Lingkungan
kolaboratif bagi e-community (komunitas elektronik, di internet)
Tiga
hal yang di-sharing dalam sebuah sistem grid, antara lain : Resource, Network
dan Proses. Kegunaan / layanan dari sistem grid sendiri adalah untuk melakukan
high throughput computing dibidang penelitian, ataupun proses komputasi lain
yang memerlukan banyak resource komputer.
3.Perbedaan Grid Computing dengan Cloud
Computing
Komputasi
grid dimana lebih dari satu komputer koordinat untuk memecahkan masalah
bersama. Sering digunakan untuk masalah yang melibatkan banyak nomor berderak,
yang dapat dengan mudah parallelisable. Cloud computing adalah di mana aplikasi
tidak mengakses sumber daya memerlukan langsung, melainkan mengakses mereka
melalui sesuatu seperti layanan. Jadi, bukannya berbicara dengan hard drive
khusus untuk penyimpanan, dan CPU khusus untuk perhitungan, dll itu berbicara
untuk beberapa layanan yang menyediakan sumber daya tersebut. Layanan ini
kemudian memetakan setiap permintaan untuk sumber daya untuk sumber daya fisik,
dalam rangka untuk menyediakan aplikasi. Biasanya layanan memiliki akses ke
sejumlah besar sumber daya fisik, dan dinamis dapat mengalokasikan mereka
seperti yang diperlukan.
Dengan
cara ini, jika aplikasi membutuhkan hanya sejumlah kecil dari beberapa sumber,
mengatakan perhitungan, maka layanan hanya mengalokasikan sedikit, mengatakan
pada CPU fisik tunggal (yang dapat dibagi dengan beberapa aplikasi lain yang
menggunakan layanan). Jika aplikasi membutuhkan sejumlah besar beberapa sumber
daya, maka layanan mengalokasikan bahwa jumlah besar, mengatakan grid CPU.
Aplikasi ini relatif tidak menyadari ini, dan semua penanganan yang kompleks
dan koordinasi dilakukan oleh layanan, tidak aplikasi. Dengan cara ini aplikasi
dapat skala dengan baik.
Misalnya
sebuah situs web yang ditulis "di awan" mungkin berbagi server dengan
banyak situs web lain sementara ia memiliki jumlah rendah lalu lintas, tetapi
dapat pindah ke dedicated server sendiri, atau grid server, jika pernah
memiliki sejumlah besar lalu lintas. Ini semua ditangani oleh layanan cloud,
sehingga aplikasi tidak harus dimodifikasi secara drastis untuk mengatasi. Awan
biasanya akan menggunakan grid. Sebuah grid tidak selalu awan atau bagian dari
awan.
