ALGORITMA KOMPUTASI KUANTUM

Algoritma Grover

Judul Jurnal : 

Optimasi Komputasi menggunakan Algoritma Quantum Grover dan Keunggulannya

dalam Pemecahan Permasalahan Pencarian

LATAR BELAKANG

Komputer merupakan alat bantu yang dipakai unutk mengolah data menurut perintah yang telah dirumuskan. Menurut KBBI, komputer berarti [n] alat elektronik otomatis yang dapat menghitung atau mengolah data secara cermat menurut yg diinstruksikan, dan memberikan hasil pengolahan, serta dapat menjalankan sistem multimedia (film, musik, televisi, faksimile, dsb), biasanya terdiri atas unit pemasukan, unit pengeluaran, unit penyimpanan, serta unit pengontrolan. Kata komputer semula dipergunakan untuk memggambarkan seseorang yangpekerjanannya melaukan perhitugnan aritkmatika, namun di kemudian hari arti kata ini bergeser menjadi suatu nama mesin tersendiri. Penggunaannya komputer kini sudah semakin meluas dan telah menjadi bagian integral dari kehidupan manusia. Komputer digunakan untuk mencari nilai data pada database suatu perguruan tinggi, juga digunakan untuk memprediksi keadaan cuaca yang akan datang. Semua permasalahan ini hadir dengan data terkait yang harus di olah dan dijadikan suatu output yang dapat dipahami maknanya. Kini permasalahannya adalah data yang terkumpul demikian banyak. Data yang banyak tersebut harus mampu untuk diolah dengan efektif dan efisien sehingga dapat menghasilkan pengetahuan yang dibutuhkan. Untuk mengatasi masalah tersebut, optimasi terhadap proses komputasi ini terus dilakukan, salah satunya adalah menemukan algoritma yang mampu mengolah data dengan lebih cepat.

METODE

Dalam penelitian tersebut memakai metode Algoritma Grover dengan menggunakan composer Quantum Experience IBM

ANALISA

Hasil dari penelitian menyatakan bahwa dalam melakukan percobaan menggunakan algoritma pencarian grover bahkan pada worstcase (untuk n=4), hanya dilakukan dalam satu langkah saja dan hasil akan ditemukan. Berbanding terbalik jika percobaan dilakukan hingga 1024 kali, hasil tidak akan tepat 100% tetapi hanya 90%.

Lalu dalam pengunaan algoritma kuantum yang sebenarnya, daftar pencarian akan bernilai lebih dari empat item. Pada hal ini, algoritma mengulangi tiga kali operasi kuantum dan menggeser sistem menuju state yang diinginlan setiap kali melewati loop.

Untuk daftar N item, algoritma hanya memerlukan akar kuadrat dari langkah N dibandingkan metode sequensialnya yang membutuhkan rata-rata N/2 langkah dari pencarian. Karena itu komputer kuantum dapat melakukan pencarian pada buku telepon dalam satu juta nama dengan 1000 kali iterasi dibandingkan harus mencari 500.000 kali.

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan : Kelebihan menggunakan algoritma kuantum yaitu algoritma grover adalah jika melakukan pencarian dalam sebuah percobaan akan lebih cepat didapatkan hasilnya dibandingkan harus mencoba beberapa kali.

Kekurangan : Kekurangan justru ditunjukkan pada algoritma sekuensial dimana pada percobaan worstcase adalah harus dilakukan iterasi sebanyak n kasus, dalam hal ini 4 kali percobaan. Jika dibandingkan dengan algoritma grover, pencarian hanya dilakukan dalam satu langkah saja (satu kali percobaan).

KESIMPULAN       

Menggunakan algoritma kuantum seperti algoritma grover dapat menghemat waktu dalam pemecahan permasalahan pencarian karena akan lebih cepat mendapatkan hasil dalam sebuah percobaan. Jika ingin melakukan pencarian berulang kali untuk memastikan hasil percobaan yang didapatkan tepat, bisa menggunakan algoritma sekuensial. Dimana pada proses pencarian sebuah percobaan, dilakukan pencarian secara berulang sesuai dengan jumlah yang diminta.

Sumber Jurnal :

http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Matdis/2016-2017/Makalah2016/Makalah-Matdis-2016-063.pdf

Review jurnal 2

REVIEW JURNAL

Arsitektur Program Paralel Berbasis Message-Passing Interface

Dan

Analisis Perbandingan Komputasi GPU dengan CUDA dan Komputasi CPU untuk Image dan Video Processing

Disusun Oleh :

Muhammad Rifky Zamzami

UNIVERSITAS GUNADARMA

2019

1.    Latar Belakang

Komputer bekerja dengan cara mengeksekusi baris-baris kode (program) yang ada di memori utama. Jumlah baris dan kompleksitas kode (program) sangat mempengaruhi banyak sedikitnya sumber daya sistem komputer yang diperlukan untuk mengeksekusi kode (program) yang bersangkutan. Terdapat banyak kasus pada mana kode (program) membutuhkan sumber daya yang sangat besar sehingga diperlukan waktu yang sangat lama untuk menyelesaikan eksekusi. Penelitian ini merupakan sebuah tahap awal untuk menyelidiki apakah arsitektur paralel bisa menjawab tantangan tersebut. Pada tahap awal ini, dibangun sebuah kode (program) dengan arsitektur paralel, dengan menggunakan Message-Passing Interface.

Di era modern pada bidang multimedia yang sarat akan teknologi, khususnya mengenai image processing atau teknik pengolahan citra yang merupakan teknik yang penting bagi kehidupan masyarakat. Teknik pengolahan citra digunakan untuk memanipulasi data gambar sesuai yang diinginkan dalam suatu kebutuhan informasi. Teknik tersebut dapat dilakukan menggunakan komputasi paralel yang menjadi suatu terobosan baru untuk melakukan proses komputasi dan telah berkembang mengikuti perkembangan teknologi komputer di seluruh dunia. Graphics Processing Unit (GPU) menjadi salah satu komputasi paralel yang memanfaatkan kartu grafis. Hal ini bertujuan agar kinerja komputer jauh lebih cepat dibandingkan proses yang sepenuhnya hanya dilakukan oleh Central Processing Unit (CPU). 

2.    Metode

Pada jurnal Arsitektur Program Paralel Berbasis Message-Passing Interface metode penelitian terdiri atas dua bagian. Pertama, metode pengembangan perangkat lunak menggunakan model proses prototyping. Kedua, metode eksperimen yaitu metode pengamatan terhadap hasil eksekusi program.

Pengembangan Perangkat Lunak 

Metode yang digunakan dalam tahap pertama adalah pengembangan perangkat lunak dengan model proses prototyping.

Eksperimen

Eksperimen dilakukan setelah perangkat lunak selesai dibuat. Eksperimen terdiri atas dua tahap utama.

Pada jurnal Analisis Perbandingan Komputasi GPU dengan CUDA dan Komputasi CPU untuk Image dan Video Processing metode yang digunakan adalah metode sobel filter. Masing-masing memiliki fungsi dan algoritme yang berbeda,terutama pada deteksi tepi yang menggunakan algoritme yang lebih panjang. Fungsi dari masing-masing algoritme tersebut berlaku untuk pengujian baikimage processing maupun videoprocessing. Pengujian hanya dibedakan bahannya yakni gambar dengan video. Operasi deteksi tepi merupakan suatu proses yang menghasilkan tepi-tepi dari obyek-obyek citra. Metode yangdigunakan untuk deteksi tepi bermacam-macam. Salah satu metode yang digunakan untuk penelitian ini adalah metodesobel. Perbedaan antara metode sobel dengan metode deteksi tepi yang lain terdapat pada rumusnya sehingga hasil deteksi tepi tiap metode berbeda-beda.

3.    Analisis Perbadingan

Arsitektur Program Paralel Berbasis Message-Passing Interface

 (1) Analisis kebutuhan perangkat lunak, yaitu tahap pemahaman persoalan, ruang lingkup, batasan, penentuan daftar fitur perangkat lunak. Luaran tahap ini berupa gambaran menyeluruh atau spesifikasi lengkap terhadap perangkat lunak yang akan dirancang. 

(2) Perancangan perangkat lunak, yaitu tahap pendekomposisian perangkat lunak menjadi modul-modul dan sub-sub modul. Dilakukan perancangan algoritma dan struktur data untuk setiap modul dan sub modul. Luaran berupa daftar seluruh modul dan sub modul, algoritma dan struktur data untuk setiap modul dan sub modul tersebut. 

(3) Implementasi hasil rancangan ke dalam program, yaitu tahap penulisan kode program untuk setiap sub modul yang kemudian diintegrasikan ke dalam modul yang sesuai. Program ditulis dalam Bahasa C. 

(4) Pengujian, yaitu tahap menguji semua sub modul yang telah dituliskan dalam kode program. Selain pengujian terhadap sub-sub modul, dilakukan juga pengujian integrasi terhadap kumpulan sub modul. 

(5) Pengamatan hasil untuk putaran berikutnya, yaitu tahap pengamatan apakah perangkat lunak dapat berfungsi sesuai spesifikasi yang ditetapkan. Jika belum sesuai, maka dilakukan perbaikan sebagai masukan atau feedback untuk siklus pengembangan perangkat lunak berikutnya.

(6) Eksperimen tahap pertama dilakukan dengan mengeksekusi program pada sebuah komputer pribadi, dengan empat program client dan satu program server.

(7) Eksperimen tahap kedua dilakukan menggunakan lima komputer yang terhubung. Empat program client dan satu program server masing-masing dijalankan pada komputer yang berbeda.

Analisis Perbandingan Komputasi GPU dengan CUDA dan Komputasi CPU untuk Image dan Video Processing

1. pada jurnal ini menggunakan metode sobel filter yang digunakan berupa analisis pada eksperimen langsung untuk mendapatkan hasilnya.

2. Kemudian, data hasil eksperimen pada penelitian ini dipaparkan secara jelas dalam bentuk tabel disertai dengan penjelasan penulis mengenai tabel data hasil eksperimen perbandingan ini.

3. mempengaruhi kecepatan proses terhadap suatu pengolahan

4. Teknologi CUDA untuk komputasi paralel menggunakan GPU menunjukkan keunggulan terhadap komputasi sekuensial menggunakan CPU. Akan tetapi, OpenCV pada CPU sedikit lebih unggul dari CUDA dalam hal video processing.

4.    Penutup/Tanggapan

Pada jurnal Analisis Perbandingan Komputasi GPU dengan CUDA dan Komputasi CPU untuk Image dan Video Processing masih belum dilakukan pengujian dengan algoritma yang lebih kompleks,selain itu data yang dihasilkan belum melalui proses pengujian secara nyata untuk proses rendering maupun video.

Pada jurnal Arsitektur Program Paralel Berbasis Message-Passing Interface membuktikan bahwa Message-Passing Interface (MPI) dapat digunakan dengan baik untuk mengelola transfer data di antara proses-proses yang terlibat dalam sistem. Penggunaan arsitektur paralel juga sangat efektif untuk program yang mempunyai kompleksitas rendah namun tidak efektif untuk program dengan kompleksitas tinggi, dalam arti bahwa arsitektur paralel tidak bisa menurunkan tingkat kompleksitas suatu program.

5.    Refrensi

https://journal.lppmunindra.ac.id/index.php/Faktor_Exacta/article/view/245

http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/view/3523

Review jurnal komputasi grid

REVIEW JURNAL

Komputasi Grid Berbasiskan Grid Resources for

Industrial Application untuk Pertukaran Data

Disusun Oleh

Nama : Muhammad Rifky Zamzami

NPM   : 54415749

Kelas  : 4IA05

UNIVERSITAS GUNADARMA

2019

1.     Latar Belakang

Komputasi grid dapat dilihat sebagai model komputasi terdistribusi yang mendukung konsep organisasi dinamis virtual dengan memberikan akses yang aman, terkoordinasi dan berbagi sumber daya yang heterogen dan tersebar secara geografis. Sumber daya tersebut berupa aplikasi, data, daya prosesor, bandwidth jaringan, kapasitas penyimpanan dan lain-lain. Komputasi grid dapat dilakukan melalui jaringan dan melintasi batas-batas organisasi. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan suatu pengaturan standar dan protocol terbuka. Para pengguna grid melihat sumber daya ini sebagai komputer virtual yang besar.

2.     Metode

Metode penelitian dalam jurnal ini menggunakan tahapan seperti berikut :

·         Menggunakan 30 data uji yang terdiri dari 3 kelompok jenis berkas yang mewakili berkas teks, gambar dan audiovideo yang terdiri dari 10 berkas teks berekstensi pdf, 10 berkas gambar berekstensi jpg dan 10 berkas audiovideo berekstensi flv.

·         Data masukan yang digunakan adalah ke-30 data uji yang diunggah (upload)  oleh klien ke tempat penyimpanan data grid atau provider.

·         Data uji bervariasi dari segi kapasitas dan jenis ekstensi.

·         Ragam jenis berkas yang dipilih untuk penelitian ini adalah jenis berkas yang  paling sering digunakan.

·         Data uji ini diunggah dan disimpan di service provider yang terletak di Southtampton University Inggris.

·         Selama melakukan unggahan, dilakukan pengamatan terhadap lamanya waktu unggah dan besar rata-rata bandwidth yang tersedia pada saat unggahan.

·         Pengamatan waktu dan bandwidth berlaku untuk setiap data uji yaitu 30 berkas data uji.

·         Data uji digunakan untuk menghitung keandalan GRIA dari segi waktu pada bandwidth yang tersedia.

·         Semua hasil pengamatan dibuatkan kedalam sebuah tabel.

·         Dari tabel ini diperoleh nilai rata-rata waktu dan bandwidth dari semua data uji.

·         Nilai-nilai inilah yang digunakan sebagai indikasi keandalan komputasi grid yang berbasiskan GRIA.

3.     Analisis

Dengan didapatkannya nilai-nilai berikut, dalam mendapatkan informasi performa kecepatan unggah dan unduh suatu berkas berdasarkan kemampuan bandwidth yang ada, maka GRIA dapat dipertimbangkan untuk digunakan pada kebutuhan komputasi grid. Nilai rata-rata waktu unggah untuk kapasitas berkas berekstensi  pdf  3,937MB pada bandwidth 127,7 kbps adalah 4 menit, flv 46,815 MB pada bandwidth 129,7 kbps memiliki waktu 54,3 menit dan berekstensi jpg 0,573MB pada bandwidth 115,5 kbps memiliki waktu 0,9 menit. Nilai rata-rata waktu unduh untuk kapasitas berkas berekstensi  pdf  3,937MB pada bandwidth 124kbps adalah 4,2 menit,  flv 46,815 MB pada bandwidth 127 kbps memiliki waktu 56 menit dan berekstensi jpg 0,573MB pada bandwidth 114,6 memiliki waktu 1 menit.  Nilai-nilai ini menunjukkan keandalan dari sebuah komputasi grid .

4.     Tanggapan

Middleware GRIA ini dibuat berdasarkan layanan web (web services) saja. Akan lebih baik jika metode penelitian seperti ini diaplikasikan kedalam sebuah aplikasi agar memudahkan akses disetiap device.

5.     Referensi

Brave A. Sugiarso ST., MT.

Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi, Manado, Sulawesi Utara, Indonesia 2016

Pengantar Komputasi Modern

Pengantar Komputasi Modern

1.     Teori Komputasi Modern

Komputasi diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. 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. Pada zaman sekarang ini, 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.

Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

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:

•          Akurasi (big, Floating point)
•          Kecepatan (dalam satuan Hz)
•          Problem Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)
•          Modeling (NN & GA)
•          Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

Karakteristik Komputasi Modern

Karakteristik komputasi modern ada 3 macam, yaitu :

·         Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.

·         Komputer-komputer terhubung ke jarinagn yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam.

·         Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.

Jenis-jenis 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, juga tipe dari komputasi bergerak seperti 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. Ada beberapa daftar yang dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah:

Sistem untuk koordinat sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.

Sistem menggunakan standard dan protocol yang terbuka.

Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.

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.

2.     Implementasi dari Komputasi Modern :

Bidang Fisika:

Terdapat Computational Physics yang mempelajari algoritma numerik untuk memecah kan teori kuantitatif fisika yang ada.

Bidang Kimia :

Terdapat Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk  membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Contoh lainnya adalah komputasi atom dan molekul yang menyajikan sifat-sifat molekul, seperti energi, struktur, momen dipol, keterpolaran, atau hyperpolarizability merupakan beberapa besaran yang dapat dihitung lewat perhitungan. Dalam komputasi molekul, terdapat beberapa teknik untuk menghitung sifat-sifat molekul, yaitu mekanika molekul, teori fungsi kerapatan atau teori struktur elektron.

Bidang Matematika :

Terdapat numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah – masalah matematika. Interpolasi linear sudah digunakan lebih dari 2000 tahun yang lalu. Banyak matematikawan besar dari masa lalu disibukkan oleh analisis numerik, seperti yang terlihat jelas dari nama algoritma penting seperti metode Newton, interpolasi polinomial Lagrange, eliminasi Gauss, atau metode Euler.

Bidang Ekonomi :

Terdapat Computational Economics yang mempelajari titik pertemuan antara ilmu ekonomi dan ilmu komputer mencakup komputasi keuangan, statistika, pemrograman yang di desain khusus untuk komputasi ekonomi dan pengembangan alat bantu untuk pendidikan ekonomi.

Bidang Geografi :

Terdapat penggunaan komputasi yang diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang berguna untuk menyimpan, memanipulasi dan menganalisa informasi geografi.

Bidang Geologi

Pada bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan, sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah. Contohnya, Pertambangan dan digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah.

Berikut contoh website dalam bidang fisika komputasi :

http://www.fisika.lipi.go.id/fisika/

Website tersebut merupakan sebuah pusat penelitian fisika yang juga menerapkan fisika komputasi didalamnya. Mereka menawarkan berbagai penelitian fisika termasuk fisika komputasi yang berhubungan dengan informatika.

3.     Referensi :

http://alam-saiful.blogspot.co.id/2015/03/pengantar-komputasi-modern.html

https://ku2harlis.wordpress.com/komputasi-modern/

http://esasabila.blogspot.co.id/2016/04/artikel-komputasi-modern.html

https://andrewjonathan93.wordpress.com/2015/03/31/teori-komputasi-modern-pada-bidang-fisika-kimia-matematika-ekonomi-dan-geografi/

http://pamularmx.blogspot.co.id/2016/03/tugas-softskill-pkm-1-teori-komputasi.html
https://franswaysm.wordpress.com/2017/03/28/teori-komputasi-dan-komputasi-modern/