Knock The World: Komputasi Modern Pemodelan Dunia Nyata Dengan Aplikasi Simulasi

Clara Dwi Anjani
11111678
4KA15

Komputasi Modern Pemodelan Dunia Nyata Dengan Aplikasi Simulasi

Komputasi adalah cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas, atau kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.

Secara umum iIlmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.

Pengertian Komputasi Modern

Komputasi modern bisa disebut 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). Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1. Akurasi

2. Kecepatan

3. ProblemVolume Besar

4. Modelling

5. Kompleksitas

John Von Neumann, Sang Penggagas Komputasi Modern

John von Neumann (1903-1957) adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Dalam hidupnya yang singkat, Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann meningkatkan karya-karyanya 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.

Von Neumann dilahirkan di Budapest, Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Di sana, nama keluarga diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris, nama orang tuanya menjadi Max Neumann. Pada saat Max Neumann memperoleh gelar, maka namanya berubah menjadi Von Neumann. Setelah bergelar doktor dalam ilmu hukum, dia menjadi pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903, Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Von Neumann juga belajar di Berlin dan Zurich dan mendapatkan diploma pada bidang teknik kimia pada tahun 1926. Pada tahun yang sama dia mendapatkan gelar doktor pada bidang matematika dari Universitas Budapest. Keahlian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Setelah mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas Princeton serta menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced Studies.

Dipicu ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.

Model Komputasi

Komputasi memiliki 3 model, yaitu

Mesin Mealy
Mesin Moore
Petri net

Mesin Mealy

Diagram fasa dari mesin Mealy sederhana

Dalam teori komputasi sebagai konsep dasar sebuah komputer, mesin Mealy adalah otomasi fasa berhingga (finite state automaton atau finite state tranducer) yang menghasilkan keluaran berdasarkan fasa saat itu dan bagian masukan/input. Dalam hal ini, diagram fasa (state diagram) dari mesin Mealy memiliki sinyal masukan dan sinyal keluaran untuk tiap transisi. Prinsip ini berbeda dengan mesin Moore yang hanya menghasilkan keluaran/output pada tiap fasa.

Nama Mealy diambil dari “G. H. Mealy” seorang perintis mesin-fasa (state-machine) yang menulis karangan “A Method for Synthesizing Sequential Circuits” pada tahun 1955.

Mesin Moore

Dalam teori komputasi sebagai prinsip dasar komputer, mesin Moore adalah otomasi fasa berhingga (finite state automaton) di mana keluarannya ditentukan hanya oleh fasa saat itu (dan tidak terpengaruh oleh bagian masukan/input). Diagram fasa (state diagram) dari mesin Moore memiliki sinyal keluaran untuk masing-masing fasa. Hal ini berbeda dengan mesin Mealy yang mempunyai keluaran untuk tiap transisi.

Nama Moore diambil dari “Edward F. Moore” seorang ilmuwan komputer dan perintis mesin-fasa (state-machine) yang menulis karangan “Gedanken-experiments on Sequential Machines”.

Petri net

Contoh transisi token pada Petri net

Petri net adalah salah satu model untuk merepresentasikan sistem terdistribusi diskret. Sebagai sebuah model, Petri net merupakan grafik 2 arah yang terdiri dari place, transition, dan tanda panah yang menghubungkan keduanya. Di samping itu, untuk merepresentasikan keadaan sistem, token diletakkan pada place tertentu. Ketika sebuah transition terpantik, token akan bertransisi sesuai tanda panah.

Penggunaan Komputasi

Salah satu contoh penggunaan komputasi adalah dalam bidang kedokteran,yaitu dalam pencarian obat. Untuk meramalkan aktivitas sejumlah besar calon obat, seorang praktisi komputasi meniru suasana pengujian aktivitasnya di laboratorium basah dengan model-model Fisika atau Matematika (seperti: struktur 3 dimensi calon obat) sebagai pengganti bahan-bahan laboratorium tersebut. Model-model ini kemudian dinyatakan di dalam persamaan-persamaan Matematika yang kemudian diselesaikan oleh komputer dengan kapasitas dan kelajuan yang melebihi kapasitas dan kelajuan manusia. Hasilnya berupa suatu bilangan bagi tiap calon obat yang dapat dibandingkan satu dengan yang lainnya. Perbandingan ini merupakan ramalan tingkat aktivitas suatu calon obat relatif terhadap calon obat lainnya. Demikianlah cara meramalkan aktivitas calon obat dengan metode komputasi. Dengan demikian, calon-calon obat yang diramalkan akan memberikan aktivitas yang rendah dapat dihindari.

Contoh aplikasi simulasi Komputasi modern

1. OMNET++

OMNet++ adalah sebuah framework simulasi jaringan discrete-event yang bertipeobject-oriented. Simulator jaringan discrete-event berarti simulator tersebut bertindak/bereaksi atas kejadian-kejadian yang berlangsung di dalamnya (event). Secara analitis, jaringan komputer adalah sebuah rangkaian discrete-event. Komputer akan membuat sesi memulai, sesi mengirim dan sesi menutup. OMNet++ bersifat object-oriented berarti setiap peristiwa yang terjadi di dalam simulator ini berhubungan dengan objek-objek tertentu.

OMNet++ juga menyediakan infrastruktur dan tools untuk memrogram simulasi sendiri. Pemrograman OMNet++ bersifat object-oriented dan bersifat hirarki. Objek-objek yang besar dibuat dengan cara menyusun objek-objek yang lebih kecil. Objek yang paling kecil disebut simple module, akan memutuskan algoritma yang akan digunakan dalam simulasi tersebut.

2. Qualnet

QualNet adalah alat pemodelan untuk jaringan dengan kabel dan tanpa tabel. The QualNet suite dibentuk dari QualNet Simulator, yang mengklaim yang tercepat untuk pemodelan lalulintas tercepat. QualNet Animator memungkinkan disain grafis mode jaringan dan menunjukkan hasil penjalanan simulasi. QualNet Designer dimungkinkan menciptakan Finite State Automata untuk menggambarkan perilaku jaringan, sementara dengan analisis dan perancang QualNet yang membuat simulasi jalan. Versi Windows dan Linux tersedia. Demo dapat downloaded atas permintaan.

QualNet adalah perencanaan, pengujian dan alat pelatihan yang "meniru" perilaku jaringan komunikasi real. Simulasi adalah metode biaya-efektif untuk mengembangkan, menyebarkan dan mengelola sistem jaringan-centric sepanjang seluruh siklus hidup mereka. Pengguna dapat mengevaluasi perilaku dasar jaringan, dan menguji kombinasi dari fitur jaringan yang mungkin bekerja. QualNet menyediakan lingkungan yang komprehensif untuk merancang protokol, menciptakan dan menghidupkan skenario jaringan, dan menganalisis kinerja mereka.

3. JiST

JiST adalah engine kinerja tinggi simulasi kejadian diskrit yang dijalankan atas mesin virtual Java standar. JiST adalah prototip pendekatan general-purpose baru untuk membangun simulator kejadian diskrit, disebut dengan mesin virtual berbasis simulasi, yang menggabungkan sistem tradisional dan disain simulator berbasis bahasaJiST dikembangkan oleh Cornell Research Foundation, Inc. dan gratis untu penggunaan non komersial.

Dan 4. Network Simulator 2 saya akan menjelaskan cara menginstall dan beberapa urutan dalam ns2

Network simulator (NS2) adalah alat simulasi jaringan yang bersifat open source yang banyak digunakan dalam mempelajari struktur dinamik dari jaringan komunikasi. Simulasi dari jaringan nirkabel dan protokol (seperti algoritma routing, TCP, dan UDP) dapat diselesaikan dengan baik dengan simulator ini. Beberapa keuntungan menggunakan network simulator sebagai perangkat lunak simulasi adalah : network simulator dilengkapi dengan tool validasi, pembuatan simulasi dengan menggunakan network simulator jauh lebih mudah daripada menggunakan software develover seperti Delphi atau C++, network simulator bersifat open source di bawah GPL (Gnu Public License), Dapat digunakan pada sistem oprasi windows dan sistem oprasi linux.

Bahasa TCL/TCL

TCL (Tool Command Language) adalah string-based command language. Bahasa Tcl diciptakan oleh john Ousterhout pada akhir tahun 1980-an sebagai command language dengan tool interaktif. Tcl didesain untuk menjadi sebagai perekat yang membangun software building block menjadi suatu aplikasi.

Berikut ini akan dijelaskan dasar-dasar bahasa tcl yang berguna dalam membangun simulasi

Syantax Dasar

Syantax dasar perintah tcl yaitu :

Command arg1 arg2 arg3

Command tersebut bisa berupa nama dari built in command, atau sebuah prosedur Tcl.

Contoh:

expr 2*3

puts "ini adalah contoh command"

Variabel dan Array

Untuk membuat variabel pada tcl, digunakan perintah set.

Contoh:

set x "ini contoh variabel"

set y 20

pemanggilan variabel dilakukan dengan menggunkan tanda $ contoh:

Puts "$x, semuanya berjumlah $y"

NS juga mensupport penggunaan array. Array ditandai dengan menggunkan tanda kurung setelah nama array tersbut.

Contoh :

set opts(bottlenecklinkrate) 1 Mb

Set n(0) [$ns node]

set n(1) [$ns node]

Membuat simulasi dalam NS2 :

Untuk membuat simulasi kita perlu mengetahui bahasa Tcl. Bahasa tcl tidak terlalu sulit, tapi salah line break akan membuat syntax eror. contoh penggunaan bahasa Tcl :

1. Komentar menggunakan tanda pagar (#), namun jika satu baris dengan perintah tambahakan tanda titik koma di depan. Contoh set q 3 ;#komentar dan perintah.

2. Variabel tidak perlu dideklarasikan, langsung pakai. Contoh set b 1 sebagai pengganti b=1

3. Ekspresi harus eksplisit : set a [expr 3+4]

4. Menggunakan $ untuk memebaca variabel: set a $ b.

5. Menampilkan output : puts "hello"

6. Objek pada Otcl diperlukan seperti variabel. Cara pemanggilan metode pada objek Otcl :"$nama onjek metode para meter1 parameter2".

Urutan Simulasi :

1. Pembuatan simulator baru (new simulator).

2. Skrip berisi skenario dan penjadwalan setiap kejadian. Untuk penjadwalan ini dapat digunakan kata kunci at waktu peritah.

3. Di akhir skrip ada $ ns run

4. Ns akan menghasilkan file output jika kita buat.

5. Simulasi akan terlihat interaktif jika kita menampilkannya pada network animator(NAM). Namun file nam ini sangat besar

6. Hasil simulasi dapat ditampilkan dalam xgraph

Cara Install NS2 di Windows Platform

Berikut ini Cara Install NS2 di Windows Platform :

1. Langkah pertama siapkan file-file untuk instalasi. Proses pemasangannya dilakukan secara offline yaitu dengan memakai bahan instalasi yang sudah ada bersama dengan setup.exe yang akan menanamkan aplikasi Cygwin ke dalam computer.

2. Langkah berikutnya jalankan setup.exe untuk memulai pemasangan aplikasi Cygwin.

3. Selanjutnya pilih opsi untuk menggunakan bahan instalasi dari local directory yang ada pada ketiga pilihan tersebut.

4. Lakukan pilihan lokasi untuk proses pemasangan aplikasi Cygwin pada computer anda. Saat kondisi seperti ini janga mengubah lokasi dengan tujuan pengkonfigurasian selanjutnya menjadi lebih mudah.

5. Setelah itu masukkan alamat bahan instalasi aplikasi Cygwin yang tadi disertakan dengan setup.exe.

6. Ubalah pemasangan ke konfigurasi pemasangan penuh dengan tujuan memudahkan dalam proses simulasi karena semua unsur aplikasi Cygwin lengkap terpasang pada komputer anda.

7. Proses instalasi sampai selesai. Selanjutnya itu jalankan Cygwin melalui shortcut pada desktop computer yang muncul setelah proses pemasangan aplikasi Cygwin selesai.

8. Masukkan environment tambahan ke windows XP agar ns2 berhasil dipasang pada aplikasi Cygwin pada computer. Untuk kata ‘admin’ disesuaikan dengan user yang tercipta secara otomatis saat aplikasi Cygwin pertama kali dijalankan.

;/home/admin/ns-allinone-2.29/bin:/home/admin/ns-allinone-2.29/tcl8.4.11/unix:/home/admin/ns-allinone-2.29/tk8.4.11/unix;

9. Sertakan beberapa baris script ke file .bashrc pada folder user yang akan dipasangkan aplikasi ns2 pada aplikasi Cygwin. Pada kasus ini user adalah ‘admin’ jika user namanya lain maka kata ‘admin’ pada script di bawah ini diganti sesuai dengan nama user yang ada pada Cygwin tersebut.

export NS_HOME=/home/admin/ns-allinone-2.29/

export PATH=$NS_HOME/tcl8.4.11/unix:$NS_HOME/tk8.4.11/unix:$NS_HOME/bin:$PATH

export LD_LIBRARY_PATH=$NS_HOME/tcl8.4.11/unix:$NS_HOME/tk8.4.11/unix:\$NS_HOME/ot cl-1.8:$NS_HOME/lib:$LD_LIBRARY_PATH

export TCL_LIBRARY=$NS_HOME/tcl8.4.11/library

export TCL_LIBRARY=/usr/lib/tcl8.4/

# function settitle() { echo -n “^[]2;$@^G^[]1;$@^G”; }

10. Gandakan folder instalasi ns2 beserta isinya dari aplikasi NS2 yg anda download ke folder user yang akan dipasangkan aplikasi ns2 pada folder home pada Cygwin.