'Grid Computing' Kelebihan, Kekurangan serta Implementasi

'Grid Computing' Kelebihan, Kekurangan serta Implementasi

Komputasi Grid adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan komputasi dalam skala besar. Semakin cepat jalur komunikasi terbuka, maka peluang untuk menggabungkan kinerja komputasi dari sumber-sumber komputasi yang terpisah menjadi semakin meningkat. Dengan demikian, skala komputasi terdistribusi dapat ditingkatkan secara geografis lebih jauh lagi, melintasi batas-batas domain administrasi yang ada.

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.

      Keuntungan Utama Penggunaan Grid Computing  
       - Teknologi  grid computing mampu menjadi solusi bagi perusahaanperusahaan untuk memiliki suatu    sistem informasi yang berteknologi canggih, yang mampu mendukung kinerja perusahaan, dengan biaya yang lebih murah. 
        - Kemampuan teknologi tersebut untuk mendukung kinerja perusahaan tidak diragukan lagi. Teknologi  grid computing membuka peluang bagi adanya kerjasama lintas organisasi, lintas benua, dan lintas bangsa. Selain itu, terbuka pula peluang untuk  melakukan komputasi yang rumit dengan menggunakan superkomputer yang canggih, tanpa harus melakukan investasi besar-besaran dalam bidang teknologi informasi
  
       Grid computing menjadi suatu hal yang menjanjikan bagi perusahaan disebabkan oleh 3 hal, yaitu:
 (1) lebih hemat biaya dalam  penggunaan sejumlah tertentu sumber daya komputer,
 (2) sebagai cara untuk memecahkan masalah yang mungkin tidak dapat dipecahkan tanpa sejumlah besar daya komputasi, dan
 (3) karena menunjukkan bahwa sumberdaya dari banyak komputer dapat kooperatif dan dimanfaatkan secara sinergis, serta dikelola sebagai sebuah kolaborasi mencapai tujuan bersama

-       Perkalian dari sumber daya: Resource pool dari CPU dan storage tersedia ketika idle
-       Lebih cepat dan lebih besar: Komputasi simulasi dan penyelesaian masalah apat berjalan    lebih cepat dan mencakup domain yang lebih luas
-       Software dan aplikasi: Pool dari aplikasi dan pustaka standard, Akses terhadap model dan perangkat berbeda, Metodologi penelitian yang lebih baik
-       Data: Akses terhadap sumber data global, dan Hasil penelitian lebih baik

       Kekurangan Grid Computing
Kekurangan pada grid computing yang lebih saya tekankan disini adalah mengenai hambatan yang dialami oleh masyarakat Indonesia dalam mengaplikasikan teknologi grid computing. Hambatan-hambatan tersebut adalah sebagai berikut :
        1. Manajemen institusi  yang terlalu birokratis menyebabkan mereka enggan untuk fasilitas yang dimiliki untuk digunakan secara bersama agar mendapatkan manfaat yang lebih besar bagi masyarakat luas.
        2. Masih sedikitnya sumber daya manusia yang  kompeten dalam mengelola grid computing.
        3. Kurangnya pengetahuan yang mencukupi bagi teknisi IT maupun user non teknisi mengenai manfaat dari grid computing itu sendiri.
Implementasi Grid Computing
Implementasi grid telah dilakukan oleh sebagian besar negara di dunia, sebagai contoh Hongkong yang telah merngimplementasikan GRid dengan tujuan sebagai R&D Grid, grid bagi institusi pemerintahan, dan industri serta grid untuk berhubungan dengan partner negara lain d lingkungan Cina dan Asia-Pasific.
Sedangkan Indonesia sendiri sudah memulai riset tentang grid pada tahun 2006 dengan diusulkannya sebuah infrastruktur GRID tingkat nasional 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. Hingga saat ini telah berkembang lagi menjadi InGrid (Inherent Grid) yaitu grid yang berdiri pada jaringan INHERENT (sistem jaringan antara perguruan tinggi negeri, swasta di seluruh Indonesia).
Di Eropa dan Amerika Serikat, European Data Grid, Particle Physics Data Grid, dan proyek Grid Physics Network (GriPhyN), berencana untuk membangun kerjasama dalam pengembangan aplikasi Grid computing untuk kepentingan analisis data pada eksperimen-eksperimen fisika. Sementara itu, the Network for Earthquake Engineering Simulation Grid (NEESgrid) tengah berancang-ancang untuk menghubungkan para insinyur sipil dengan arsip data dan sistem simulasi komputer untuk mengembangkan bangunan dengan kekuatan yang lebih besar.

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_grid
http://madluke.wordpress.com/2011/04/15/grid-computing/
http://speedradene.blogspot.com/2013/04/grid-pengertiankelebihandan-kekurangan.html

Quantum Computing dan Implementasinya

Quantum Computing

Secara definisi, komputer quantum adalah komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement dalam proses komputasi data. Komputer quantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut:
1. Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali

2. Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin

3. Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya

4. Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu. Seperti tahun 2014 komputasi kuantum masih dalam masa pertumbuhan tetapi percobaan telah dilakukan di mana operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat kecil dari qubit. Kedua penelitian praktis dan teoritis terus, dan banyak pemerintah nasional dan militer lembaga donor mendukung penelitian komputasi kuantum untuk mengembangkan kuantum computer untuk tujuan keamanan baik sipil maupun nasional, seperti kriptoanalisis.

Komputer kuantum skala besar akan mampu memecahkan masalah tertentu jauh lebih cepat daripada komputer klasik menggunakan yang terbaik saat ini dikenal algoritma, seperti faktorisasi integer menggunakan algoritma “Shor” atau “simulasi kuantum system banyak tubuh”.

Perbedaan komputer klasik dengan komputer quantum      

      Pada sebuah komputer klasik memiliki memori terdiri dari bit, dimana tiap bit mewakili salah satu atau nol. Sebuah komputer kuantum mempertahankan urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, krusial.

Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua negara spin: "down" dan "up" (biasanya ditulis | {\ downarrow} \ rangle dan | {\ uparrow} \ rangle, atau | 0 {\ rangle} dan | 1 {\ rangle}). Namun pada kenyataannya sistem apapun yang memiliki Z kuantitas diamati yang disimpan dalam evolusi waktu dan seperti yang Z memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi eigenvalues ​​berturut-turut, merupakan kandidat yang cocok untuk melaksanakan suatu qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke sistem spin-1 / 2 efektif.

 

Algoritma Quantum Computing

Apa yang membuat algoritma kuantum menarik adalah bahwa mereka mungkin dapat memecahkan beberapa masalah lebih cepat daripada algoritma klasik. Dalam Quantum Computing, banyak jenis algoritma yang digunakan, seperti algoritma Shor, algoritma Grover, algoritma Simon, algoritma Deutsch - Jozsa. Namun algoritma yang paling terkenal adalah algoritma Shor untuk anjak piutang, dan algoritma Grover untuk mencari database terstruktur atau daftar unordered.

 

Algortima Shor 

Berjalan secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma klasik terkenal karena anjak piutang, yang umum saringan field nomor .

Algoritma Shor merupakan sebuah algoritma kuantum yang efisien bisa menguraikan pada pengali jumlah besar. Algortima ini merupakan pusat pada sistem yang menggunakan teori bilangan untuk memperkirakan periodisitas dari urutan nomor. Ditemukan oleh Peter Shor. Algortima ini di perbaharui oleh Lov Grover dari Bell Labs pada tahun 1996, dengan algoritma yang sangat cepat dan terbukti menjadi yang tercepat mungkin untuk mencari melalui database tidak terstruktur. Algoritma ini sangat efisien sehingga hanya membutuhkan rata-rata, sekitar akar N persegi  pencarian untuk menemukan hasil yang diinginkan, sebagai lawan pencarian dalam komputasi klasik, yang pada kebutuhan rata-rata N / 2 pencarian. N adalah jumlah total elemen.

Algoritma Shor didasarkan dari sebuah teori bilangan: fungsi F(a) = xamod n adalah feungsi periodik jika x adalah bilangan bulat yang relatif prima dengan n. Dalam Algoritma Shor, n akan menjadi bilangan bulat yang hendak difaktorkan. Pada masalah ini algoritma quantum shor memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan satu langkah. Karena F(A) adalah fungsi periodik, maka fungsi ini memiliki sebuah periode r. Diketahui x0mod n = 1, maka xr mod n =1, begitu juga x2r mod n dan seterusnya.

Algoritma Grover 

Berjalan kuadratik lebih cepat daripada algoritma klasik yang terbaik untuk tugas yang sama.

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2 ) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) . Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik , mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) . Algoritma Grover menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun, bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar . Seperti banyak algoritma kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. ( Sebuah Contoh Bahasa dari algoritma kuantum deterministik adalah algoritma Deutsch - Jozsa , Yang Selalu menghasilkan jawaban Yang BENAR).

Algoritma Deutsch-Jozsa 

Memecahkan kotak hitam masalah yang mungkin memerlukan eksponensial banyak pertanyaan ke kotak hitam untuk setiap komputer deterministik, tetapi dapat dilakukan dengan tepat 1 query dengan sebuah komputer kuantum. Jika kita membiarkan kedua kuantum dibatasi-kesalahan dan algoritma klasik, maka tidak ada percepatan karena algoritma probabilistik klasik dapat memecahkan masalah dengan sejumlah konstan query dengan probabilitas kecil kesalahan. Algoritma menentukan apakah fungsi f adalah baik konstan (0 pada semua input atau 1 pada semua input) atau seimbang (mengembalikan 1 untuk setengah dari domain input dan 0 untuk setengah lainnya).

Algoritma Simon 

Memecahkan masalah black-box secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma klasik, termasuk dibatasi-kesalahan algoritma probabilistik. Algoritma ini, yang akan menghasilkan percepatan eksponensial atas semua algoritma klasik yang kita anggap efisien, adalah motivasi untuk algoritma Shor anjak.

Implementasi Quantum Computing

pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin , NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri . Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D - gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.

NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical.

A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin . Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit , algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.

Dengan menggunakan desentralisasi, segerombolan kuantum AI, dimungkinkan untuk mensimulasikan perilaku muncul juga, seperti Langton itu semut, yang bisa melihat munculnya kecerdasan simulasi berbasis kuantum yang bisa pergi sejauh untuk menciptakan robot selular realistis pada komputer.

Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas. Dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal.

Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan metaheuristik untuk melakukan koreksi kesalahan pada perangkat lunak menggunakan jaringan syaraf tiruan dengan membandingkan pemecahan sebuah komputer kuantum dengan perangkat lunak program reguler dari komputer biasa masalah dioptimalkan. Karena komputer biasa tidak kuantum mekanik, mereka harus diprogram klasik. Namun, dengan menggunakan metaheuristik kuantum dimungkinkan untuk melakukan optimasi masalah menggunakan kecerdasan buatan pada sebuah komputer kuantum dan kemudian dibandingkan dengan arsitektur baris perintah dalam software konvensional pada komputer klasik , yang mungkin terlalu rumit untuk memodifikasi atau untuk memeriksa untuk kesalahan menggunakan perangkat lunak insinyur manusia.

Sumber :

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computer 

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_algorithm 

http://ini-blog.blogspot.com/2014/05/quantum-computing.html 

http://myblogisland.blogspot.com/2013/04/quantum-computation.html 

http://juniar-abe.blogspot.com/2011/05/quantum-computing.html