Hubungan antara Komputasi modern dengan paralel processing

Paralel Processing

Parallel processing adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Dimana suatu bentuk komputasi melakukan  instruksi-instruksi yang dijalankan secara berkesinambungan.

Masalah yang besar dapat dibagi menjadi beberapa masalah yang lebih kecil(submasalah), untuk kemudian diselesaikan secara serempak. Komputasi paralel telah digunakan untuk melakukan komputasi yang mensyaratkan unjuk kerja yang tinggi(high-performance computing).

Di dalam komputasi parallel ada yang dinamakan dengan pemrograman parallel. Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan (komputasi paralel), baik dalam komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam suatu jaringan komputer lebih sering istilah yang digunakan adalah sistem terdistribusi (distributed computing).

Komputasi Modern

Penggunaan paralel processing dapat digunakan dalam pengaplikasian komputasi modern untuk mendapatkan hasil yang maksimal, pada artikel ini penggunaan paralel processing digunakan pada sebuah aplikasi komputasi modern berbasis Grid Computing.

Pengertian Grid Computing itu sendiri adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan komputasi dalam skala besar. Menurut tulisan singkat oleh Ian Foster 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.

Terdapat beberapa organisasi berbeda yang masing-masing mengelola resource miliknya. Resources dari beberapa organisasi tersebut secara dinamis akan dikelompokkan dalam sebuah Virtual Organizations (VO), untuk menyelesaikan suatu permasalahan tertentu. Dalam implementasinya, resources yang digunakan di dalam sebuah sistem Grid tidaklah sedikit dan sifatnya pun heterogen. Karena itu, dibutuhkan interface dan protokol standar yang bersifat terbuka. Dengan cara inilah, resources yang ada tersebut dapat saling berkolaborasi untuk menyelesaikan proses komputasi tertentu. Grid Computing mungkin atau mungkin tidak di awan tergantung pada jenis pengguna yang menggunakannya. Jika pengguna sistem administrator dan integrator, mereka peduli bagaimana hal tersebut diselenggarakan dalam awan.

Jika pengguna adalah konsumen, mereka tidak peduli bagaimana hal-hal yang berjalan di sistem. Grid Computing memerlukan penggunaan perangkat lunak yang dapat membagi dan pertanian keluar potongan program sebagai satu gambar sistem besar untuk beberapa ribu komputer. Satu keprihatinan tentang grid adalah bahwa jika salah satu bagian dari software pada node gagal, karya lain dari perangkat lunak pada node lain mungkin gagal.

Hal ini diatasi jika komponen yang memiliki komponen failover di node lain, tapi masalah masih bisa muncul jika komponen lain bergantung pada potongan perangkat lunak untuk menyelesaikan tugas-tugas komputasi satu atau lebih grid. Besar sistem gambar dan terkait hardware untuk mengoperasikan dan memelihara mereka dapat berkontribusi untuk modal besar dan biaya operasional. Pembahasan aplikasi sebuah sistem Grid dapat dikembangkan dengan menggunakan berbagai macam sistem operasi yang ada saat ini. Sebagai contoh, dengan menggunakan salah satu distro Linux yang memang dikhususkan untuk clustering, yaitu Rocksclusters.

Pada distro ini, sudah dilengkapi dengan paket-paket yang dibutuhkan untuk keperluan Grid, seperti PBS, MPI dan juga Globus Toolkit. NIS (Network Information System) serta NFS (Network File System) juga bisa langsung digunakan. Dengan meningkatnya kebutuhan para peneliti akan sumber daya komputasi untuk melakukan e-Science dan berkembangnya teknologi grid computing maka beberapa negara telah mengambil inisiatif untuk mengimplementasikan infrastruktur komputasi grid di tingkat nasional.

Beberapa contoh di antaranya: India , Singapura , dan Jepang. Beberapa negara ASEAN yang lain pun kini tidak ketinggalan dalam mengembangkan infrastruktur grid untuk riset berskala nasional. Sebut saja Malaysia dengan MyREN (2005) dan Thailand dengan ThaiGrid (2006) Suatu infrastruktur komputasi grid di tingkat nasional akan dapat menekan biaya investasi dibandingkan bila masing-masing institusi penelitian di negara tersebut harus mengadakan perangkat komputasinya sendiri-sendiri.

Lebih lanjut, sistem komputasi grid yang menuntut penggunaan sumber daya komputasi secara bersama-sama akan menumbuhkan semangat berkolaborasi di antara para peneliti tersebut. Suatu hal yang amat positif. Melihat manfaat yang dapat diberikan oleh keberadaan suatu infrastruktur komputasi grid di tingkat nasional maka pada Mei 2006, Bapak Bobby Nazief, Ph.D (dari Universitas Indonesia) mengajukan proposal pengembangan RI-GRID, yaitu infrastruktur komputasi grid di tingkat negara Republik Indonesia yang bertujuan memanfaatkan sumber daya komputasi yang berada di institusi-institusi penelitian baik saat ini maupun di masa akan datang sehingga dapat digunakan oleh para peneliti di negara ini untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Gambar di bawah ini menunjukkan rancangan arsitektur infrastruktur komputasi grid RI. Seperti terlihat pada gambar tersebut, RI-GRID dibangun dengan jalan menggabungkan sistem-sistem komputasi grid yang berada di institusi-institusi penelitian (perguruan tinggi baik negeri maupun swasta dan lembaga penelitian pemerintah) menjadi satu kesatuan. Konfigurasi perangkat keras dan perangkat lunak masing-masing sistem di tingkat institusi dapat berbeda, namun dengan mengoperasikan teknologi grid computing seperti GT4 pada simpul-simpul penghubung dari masing-masing sistem, keseluruhan sistem membentuk satu kesatuan infrastruktur komputasi grid nasional. Dengan konfigurasi seperti ini, jika dibutuhkan, pengguna di suatu institusi dapat memanfaatkan sumber daya komputasi yang berada di luar institusinya.

Salah satu prasyarat dari pembentukan RI-GRID adalah tersedianya suatu backbone jaringan berkapasitas besar untuk menghubungkan simpul-simpul penghubung di masing-masing institusi. Kebutuhan ini dapat dipenuhi oleh IHEN (Indonesian Higher Education Network) yang akan dibangun mulai tahun 2006 yang lalu. Bagian utama dari IHEN, yang menghubungkan 6 kota di pulau Jawa, akan memiliki lebar pita mulai 2 Mbps dan akan ditingkatkan sampai 155 Mbps. Disamping itu, interkoneksi IHEN yang juga menghubungkan kota-kota di luar pulau Jawa akan memungkinkan akses atas RI-GRID bagi para peneliti di kota-kota tersebut. Beberapa Perguruan Tinggi ternama sudah mulai giat melakukan penelitian tentang Grid computing, misalnya yang dilakukan oleh UGM dan UI. Anda dapat mengakses portal Grid hasil riset yang dilakukan oleh Tim Riset HPC (High Performance Computing).

Kesimpulan

Komputasi modern dapat dimaksimalkan dengan menggunakan parallel processing agar mempercepat pemrosesan data sehingga data dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Hingga saat ini komputasi modern dengan menggunakan parallel processing sudah banyak diterapkan oleh beberapa institusi baik dalam negeri maupun luar negeri.

 

Referensi

http://philberthanathania.blogspot.com.au/2013/04/grid-computing.html

http://setyaclub.blogspot.com/

http://andri102.wordpress.com/game/soft-skill/konsep-komputasi-parallel-processing/

 

Definisi dan Penerapan Komputasi Modern

Definisi dan Penerapan Komputasi Modern

Happy Indra Wijaya

wijaya.jstation@gmail.com

http://happy-skyterror.blogspot.com/

Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri

Universitas Gunadarma

Abstraksi

Perkembangan teknologi semakin tak terbendung lagi, hampir semua aspek kehidupan mulai dari bidang kesehatan, sosial, pemerintahan, semuanya sudah di pengaruhi oleh teknologi komputer. Namun semakin berkembangnya teknologi tentu di imbangi dengan semakin kompleksnya masalah yang harus diselesaikan. Hal ini yang melatar belakangi munculnya istilah "Komputasi modern". Salah satu penerapan dari bidang komputasi modern ialah Jaringan syaraf tiruan.

Kata kunci: komputasi modern, jaringan syaraf tiruan.

Pendahuluan

Seiring dengan perkembangan teknologi tentu masalah yang dihadapi semakin kompleks. Banyak metode-metode yang bermunculan guna untuk merumuskan suatu masalah dan mencari jalan penyelesaiannya, tentu saja dengan menggunakan bantuan komputer. Hingga saat ini muncul suatu istilah baru yaitu komputasi modern.Inilah yang menjadi wajah baru teknologi komputer saat ini.

Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini ialah dengan mengumpulkan berbagai informasi dari berbagai sumber yang terkait dengan bidang komputasi modern, kemudian melakukan observasi pada salah satu implementasi komputasi modern yaitu jaringan syaraf tiruan. Setelah informasi terkumpul, dilakukan proses dokumentasi.

Pembahasan

Komputasi Modern merupakan sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna untuk menyelesaikan suatu masalah. Dalam komputasi modern terdapat perhitungan dan pencarian solusi dari masalah. Perhitungan dari komputasi modern adalah akurasi, kecepatan, problem, volume dan besar kompleksitas.

Salah satu tokoh yang sangat mempengaruhi perkembangan komputasi modern adalah 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.

Komputasi modern mempunyai karakteristik yang terdiri dari 3 macam, yaitu:

• Komputar-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.
• Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dnegan kapasitas bandwidth yang beragam.
• Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.

Jenis-jenis komputasi modern ada beberapa yaitu mobile computing, grid computing, cloud computing, dan jaringan syaraf tiruan.

Jaringan Syaraf Tiruan

Pembuatan struktur jaringan syaraf tiruan diilhami oleh struktur jaringan biologi, khususnya jaringan otak manusia. Neuron adalah satuan unit pemroses terkecil pada otak, bentuk sederhana sebuah neuron yang oleh para ahli dianggap sebagai satuan unit pemroses tersebut digambarkan sebagai berikut:

Gambar 1. Struktur Jaringan Otak Manusia

Struktur pada gambar 1 tersebut adalah bentuk standar dasar satuan unit jaringan otak manusia yang telah disederhanakan. Bentuk standar ini mungkin dikemudian hari akan berubah bila ada ilmuwan yang dapat menciptakan bentuk standar lebih baik ataupun memperbaiki bentuk standar yang digunakan saat ini. Jaringan otak manusia tersusun tidak kurang dari 10^13 buah neuron yang masing-masing terhubung oleh sekitar 10^15 buah dendrite. Fungsi dendrite adalah sebagai penyampai sinyal dari neuron tersebut ke neuron yang terhubung dengannya. Sebagai output, setiap neuron memiliki axon, sedangkan sebagai input sinyal disebut synapse.

Secara umum jaringan syaraf terbentuk dari jutaan (bahkan lebih) struktur dasar neuron yang terinterkoneksi dan terintegrasi antara satu dengan yang lainn sehingga dapat melaksanakan aktifitas secara teratur dan terus menerus sesuai dengan kebutuhan.

Konsep Dasar Permodelan Jaringan Syaraf Tiruan

Tiruan neuron dalam struktur jaringan syaraf tiruan adalah sebagai elemen pemroses seperti pada gambar 2 yang dapat berfungsi seperti halnya sebuah neuron. Sejumlah sinyal masukkan a dikalikan dengan masing-masing penimbang yang bersesuaian w. Kemudian dilakukan penjumlahan dari seluruh hasil perkalian tersebut dan keluaran yang dihasilkan dimasukkan kedalam fungsi pengaktif untuk mendapatkan tingkatan derajat sinyal keluarannya F(a, w). Walaupun masih jauh dari sempurna, namun kinerja dari tiruan neuron ini identik dengan kinerja dari sel biologi yang dikenal saat ini.

Gambar 2. Model Tiruan Sebuah Neuron

• aj : Nilai aktivasi dari unit j
• wj,i : Bobot dari unit j ke unit i
• ini : Penjumlahan bobot dan masukkan ke unit i
• g : Fungsi aktivasi
• ai : Nilai aktivasi dari unit i

Kumpulan dari neuron dibuat menjadi sebuah jaringan yang akan berfungsi sebagai alat komputasi. Jumlah neuron dan struktur jaringan untuk setiap problema yang akan diselesaikan adalah berbeda.

Kesimpulan

Komputasi modern sangat berguna untuk menyelesaikan suatu masalah. Salah satu implementasinya adalah jaringan syaraf tiruan. Model jaringan syaraf tiruan merupakan suatu model komputasi yang sangat berguna untuk menyelesaikan suatu masalah yang sangat kompleks.

Daftar Pustaka

[1] Komputasi modern

http://belajar-pemrograman2.blogspot.com/2013/03/komputasi-modern.html

Diakses: 30 Maret 2014

[2] Bab 8: Jaringan Syaraf Tiruan (Neural Network)

http://lecturer.eepis-its.edu/~entin/Kecerdasan%20Buatan/Buku/Bab%208%20Jaringan%20Syaraf%20Tiruan.pdf

Diakses: 30 Maret 2014