BioInformatika dan Bidang-bidangnya

1. Buatlah/Carilah Artikel tentang Bioinformatika.
2. Bidang-bidang apa saja yang terkait dengan Bioinformatika.


Jawaban:
1. Istilah Bioinformatika ini berasal dari bahasa Inggris yaitu bioinformatics, yang artinya ilmu yang mempelajari tentang penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis (kalau kata wikipedia ^^). Akan tetapi kalau saya boleh sederhanakan menggunakan kata-kata sendiri, bioinformatika adalah segala bentuk penggunaan komputer dalam menangani masalah-masalah biologi. Dalam prakteknya, definisi yang digunakan oleh kebanyakan orang adalah satu sinonim dari komputasi biologi molekul (penggunaan komputer dalam menandai karakterisasi dari komponen-komponen molekul dari makhluk hidup). Sedangkan menurut Fredj Tekaia dari Institut Pasteur [TEKAIA 2004], Bioinformatika (Klasik) adalah “metode matematika, statistik dan komputasi yang bertujuan untuk menyelesaikan masalah-masalah biologi dengan menggunakan sekuen DNA dan asam amino dan informasi-informasi yang terkait dengannya”.
            Jadi, Bioinformatika ini merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular. Pembahasan dibidang bioinformatika ini tidak terlepas dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA. 
Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun). 

Sejarah Bioinformatika

Bioinformatika pertamakali dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.

Kemajuan teknik biologi molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal 1950an) dan asam nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).

Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.

Perkembangan jaringan internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
 

Contoh-contoh Penggunaan Bioinformatika :
1.      Bioinformatika dalam bidang klinis 

Bioinformatika dalam bidang klinis sring juga disebut sebagai informatika klinis (clinical informatics). Aplikasi dari informatika klinis ini berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record(EMR) yang dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University School of Medicine pada tahun 1972. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33 orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR telah diaplikasikan pada berbagai macam penyakit seperti data analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran detak jantung, dll.

2.      Bioinformatika untuk identifikasi Agent penyakit baru

Bioinformatika juga menyediakan tool yang sangat penting untuk identifikasi agent penyakit yang belum dikenal penyebabnya. Misalnya saja seperti SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) yang dulu pernah berkembang.

3.      Bioinformatika untuk diagnose penyakit baru

Untuk menangani penyakit baru diperlukan diagnosa yang akurat sehingga dapat dibedakan dengan penyakit lain. Diagnosa yang akurat ini sangat diperlukan untuk pemberian obat dan perawatan yang tepat bagi pasien.

Ada beberapa cara untuk mendiagnosa suatu penyakit, antara lain: isolasi agent penyebab penyakit tersebut dan analisa morfologinya, deteksi antibodi yang dihasilkan dari infeksi dengan teknik enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), dan deteksi gen dari agent pembawa penyakit tersebut dengan Polymerase Chain Reaction (PCR).

4.      Bioinformatika untuk penemuan obat

Cara untuk menemukan obat biasanya dilakukan dengan menemukan zat/senyawa yang dapat menekan perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena perkembangbiakan agent tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, maka faktor-faktor inilah yang dijadikan target. Diantaranya adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk perkembangbiakan suatu agent.

Trend Bioinformatika Dunia
            Ledakan data/informasi biologi itu yang mendorong lahirnya Bioinformatika. Karena Bioinformatika adalah bidang yang relatif baru, masih banyak kesalahpahaman mengenai definisinya. Komputer sudah lama digunakan untuk menganalisa data biologi, misalnya terhadap data-data kristalografi sinar X dan NMR (Nuclear Magnetic Resonance) dalam melakukan penghitungan transformasi Fourier, dsb. Bidang ini disebut sebagai Biologi Komputasi. Bioinformatika muncul atas desakan kebutuhan untuk mengumpulkan, menyimpan dan menganalisa data-data biologis dari database DNA, RNAmaupun protein tadi. Untuk mewadahinya beberapa jurnal baru bermunculan (misalnya Applied Bioinformatics), atau berubah nama seperti Computer Applications in the Biosciences (CABIOS) menjadi BIOInformatic yang menjadi official journal dari International Society for Computational Biology (ICSB) (nama himpunan tidak ikut berubah). Beberapa topik utama dalam Bioinformatika dijelaskan di bawah ini.
            Keberadaan database adalah syarat utama dalam analisa Bioinformatika. Database informasi dasar telah tersedia saat ini. Untuk database DNA yang utama adalah GenBank di AS. Sementara itu bagi protein, databasenya dapat ditemukan di Swiss-Prot (Swiss) untuk sekuen asam aminonya dan di Protein Data Bank (PDB) (AS) untuk struktur 3D-nya. Data yang berada dalam database itu hanya kumpulan/arsip data yang biasanya dikoleksi secara sukarela oleh para peneliti, namun saat ini banyak jurnal atau lembaga pemberi dana penelitian mewajibkan penyimpanan dalam database. Trend yang ada dalam pembuatan database saat ini adalah isinya yang makin spesialis.
            Setelah informasi terkumpul dalam database, langkah berikutnya adalah menganalisa data. Pencarian database umumnya berdasar hasil alignment/pensejajaran sekuen, baik sekuen DNA maupun protein. Metode ini digunakan berdasar kenyataan bahwa sekuen DNA/protein bisa berbeda sedikit tetapi memiliki fungsi yang sama. Misalnya protein hemoglobin dari manusia hanya sedikit berbeda dengan yang berasal dari ikan paus. Kegunaan dari pencarian ini adalah ketika mendapatkan suatu sekuen DNA/protein yang belum diketahui fungsinya maka dengan membandingkannya dengan yang ada dalam database bisa diperkirakan fungsi daripadanya. Algoritma untuk pattern recognition seperti Neural Network, Genetic Algorithm dll telah dipakai dengan sukses untuk pencarian database ini. Salah satu perangkat lunak pencari database yang paling berhasil dan bisa dikatakan menjadi standar sekarang adalah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). 

Bioinformatika di Indonesia
            Di Indonesia Bioinformatika masih belum dikenal oleh masyarakat luas. Di kalangan peneliti sendiri, mungkin hanya para peneliti biologi molekuler yang sedikit banyak mengikuti perkembangannya karena keharusan menggunakan perangkat-perangkat Bioinformatika untuk analisa data. Sementara itu di kalangan TI masih kurang mendapat perhatian.
            Saat ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia. Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (http://www.sith.itb.ac.id) ITB menawarkan mata kuliah "Pengantar Bioinformatika" untuk program Sarjana dan mata kuliah "Bioinformatika" untuk program Pascasarjana. Fakultas Teknobiologi Universitas Atma Jaya, Jakarta menawarkan mata kuliah "Pengantar Bioinformatika". Mata kuliah "Bioinformatika" diajarkan pada Program Pascasarjana Kimia Fakultas MIPA Universitas Indonesia (UI), Jakarta. Mata kuliah "Proteomik dan Bioinformatika" termasuk dalam kurikulum program S3 bioteknologi Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta. Materi bioinformatika termasuk di dalam silabus beberapa mata kuliah untuk program sarjana maupun pascasarjana biokimia,biologi, dan bioteknologi pada Institut Pertanian Bogor (IPB). Selain itu, riset-riset yang mengarah pada bioinformatika juga telah dilaksanakan oleh mahasiswa program S1 Ilmu Komputer maupun program pascasarjana biologi serta bioteknologi IPB.



2. Dari pengertian Bioinformatika yang telah dijelaskan, kita dapat menemukan banyak terdapat banyak cabang-cabang disiplin ilmu yang terkait dengan Bioinformatika, terutama karena bioinformatika itu sendiri merupakan suatu bidang interdisipliner. Hal tersebut menimbulkan banyak pilihan bagi orang yang ingin mendalami Bioinformatika. 

Biophysics

Adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengalikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur membutuhkan penggunaan TI.

Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

Medical Informatics

Menurut Aamir Zakaria [ZAKARIA2004] Pengertian dari medical informatics adalah “sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan, dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.” Medical informatics lebih memperhatikan struktur dan algoritma untuk pengolahan data medis, dibandingkan dengan data itu sendiri. Disiplin ilmu ini, untuk alasan praktis, kemungkinan besar berkaitan dengan data-data yang didapatkan pada level biologi yang lebih “rumit”.

Cheminformatics

Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s Sixth Annual Cheminformatics conference). Kemungkinan penggunaan TI untuk merencanakan secara cerdas dan dengan mengotomatiskan proses-proses yang terkait dengan sintesis kimiawi dari komponenkomponen pengobatan merupakan suatu prospek yang sangat menarik bagi ahli kimia dan ahli biokimia.

Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untukmenganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu himpunan bagian dari gen di dalam genom yang representatif.

Mathematical Biology

Mathematical biology juga menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware.

Menurut Alex Kasman [KASMAN2004] Secara umum mathematical biology melingkupi semua ketertarikan teoritis yang tidak perlu merupakan sesuatu yang beralgoritma, dan tidak perlu dalam bentuk molekul, dan tidak perlu berguna dalam menganalisis data yang terkumpul.

Proteomics

Istilah proteomics pertama kali digunakan untuk menggambarkan himpunan dari protein-protein yang tersusun (encoded) oleh genom. Michael J. Dunn [DUNN2004], mendefiniskan kata “proteome” sebagai: “The PROTEin complement of the genOME“. Dan mendefinisikan proteomics berkaitan dengan: “studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein fungsional itu sendiri”. Yaitu: “sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan biologi molekul”.

Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima yang potensial dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki bentuk pola dari ekspresi gen di dalam baik patogen maupun induk selama terjadinya infeksi, atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola ekspresi yang ditemukan dalam tumor atau contoh dari pasien untuk kepentingan diagnosa (kemungkinan untuk mengejar target potensial terapi kanker).

Istilah pharmacogenomics digunakan lebih untuk urusan yang lebih “trivial” — tetapi dapat diargumentasikan lebih berguna– dari aplikasi pendekatan Bioinformatika pada pengkatalogan dan pemrosesan informasi yang berkaitan dengan ilmu Farmasi dan Genetika, untuk contohnya adalah pengumpulan informasi pasien dalam database.

Pharmacogenetics

Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan pengembangan terapi pengobatan.

Gambaran dari sebagian bidang-bidang yang terkait dengan Bioinformatika di atas memperlihatkan bahwa Bioinformatika mempunyai ruang lingkup yang sangat luas dan mempunyai peran yang sangat besar dalam bidangnya. Bahkan pada bidang pelayanan kesehatan Bioinformatika menimbulkan disiplin ilmu baru yang menyebabkan peningkatan pelayanan kesehatan.

Sumber:
http://bioinformatika-q.blogspot.com/
http://ianspace.wordpress.com/2011/05/01/bioinformatika/
http://nindyastuti52.wordpress.com/2011/04/23/bioinformatika/ 
http://zaharaonly.blogspot.com/2011/04/sekilas-tentang-bioinformatika.html

Perkembangan Komputasi Modern

Komputasi dapat berarti cara untuk memecahkan masalah dengan menggunakan algoritma. Komputasi modern berarti komputasi dengan komputer sebagai sebuah alat. Sampai saat ini, komputasi modern masih terus berkembang hingga masalah komputasi di masa lalu dapat diselesaikan dengan cepat dan akurat. John Von Neumann, yang menjadi pendiri dari komputasi modern. Dia yang pertama kali mengajukan konsep sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam memori. Konsep-konsep ini membentuk dasar dari arsitektur komputer modern.

John von Neumann (1903-1957) adalah seorang ilmuwan yang meletakkan dasar-dasar dari komputer modern. Dalam hidupnya yang singkat, Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad ke-21. Von Neumann meningkatkan karya-karyanya di bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer.

Ia juga salah satu ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom di Los Alamos atom selama masa lalu Dunia II.

Keahlian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang melahirkan komputer. Jenius dalam matematika telah terlihat sejak kecil untuk dapat mencairkan delapan digit (angka) di kepala.

Komputasi Sejarah Modern:

Tahun 1940 komputer sebagai alat yang semula ditujukan untuk ilmu pengetahuan, berubah menjadi produk komersial.

Tahun 1945 Komputer Bug ditemukan oleh Grace Murray Hopper.

23 Desember 1947 ditemukan transistor pertama oleh Bardeen dan Walter Brattain bersama oleh William Shockley.

Tahun 1951 dimulai dengan ide microprogramming oleh Maurice Wilke.

Tahun 1951-1952 Grace Murray Hopper mengembangkan AO, yang merupakan compiler pertama.

1957 John Backus di IBM dan rekan untuk mengirim compiler Fortran pertama.

Pada tahun 1958 Jack Kilby menghasilkan prototipe IC semikonduktor.

Tahun 1960 adalah munculnya sistem yang kecil seperti panjang kata, struktur register, Jumlah addres, I / O channel, perangkat keras floating point.

1960 Paul Baran yang juga bekerja di Rand Corp. menemukan paket dasar switching untuk komunikasi data.

Tahun 1962 permainan video pertama kali ditemukan oleh Steve Russell yang adalah lulusan MIT.

Tahun 1964 ditemukan oleh mouse Engelbart Doug.

Tahun 1969 munculnya Internet oleh DARPA.

Tahun 1970 adalah kedatangan dari PC (komputer pribadi).

Tahun 1970 ditemukan UNIX oleh Dennis Ritchie dan Kenneth Thomson.

Pada tahun 1970 tahun juga floppy disk dan printer daisywheel di acara kepada publik (debut).

Pada tahun 1971 Ray Tomlinson dari Bolt Beranek dan Newmen pertama mengirim surat e-mail jaringan.

1971 Niklaus Wirth Pascal ditemukan.

1972 menemukan bahasa C oleh Dennis Ritchie di Bell Labs.

Pada tahun 1973 Robert Metcalfe menulis catatan di “Akuisisi Eter” menggambarkan Ethernet.

Pada tahun 1973 Robert Metcalfe dan David Boggs menemukan Ethernet.

Tahun 1976 merupakan tahun pertama kalinya muncul dengan arsitektur superkomputer vektorial.

Pada tahun 1976, Steve Jobs dan Steve Wozniak dirancang dan dibangun Apple I, yang terdiri dari papan sirkuit banyak.

Pada tahun 1977, Steve Jobs dan Steve Wozniak tergabung dalam komputer Apple pada 3 Januari.

Pada tahun 1978, MS Emerging.

Tahun 1978, yang merupakan kata WordStar perangkat lunak pengolah diperkenalkan dan diperluas.

Tahun 1979 di ponsel uji sel di Jepang dan Chicago.

Pada tahun 1980 IBM PC-DOS dari Microsoft sebagai OS (Operating System).

Tahun 1980 bahasa Tampaknya ditemukan oleh Departemen Pertahanan AS.

Tahun 1980 komputer portabel dengan berat £ 24 lahir.

1 januari 1983, muncul TCP / IP.

Tahun 1984, muncul Apple Macintosh.

Tahun 1984, muncul kontrol.

Pada tahun 1985 penyebaran sistem jaringan.

Tahun 1990 tim adalah Barners Lee Menemukan aplikasi Internet WWW yang membawa perubahan pengembangan dan utama dalam dunia Internet.

Tahun 1991 Trovalds menempatkan UNIX pada IBM.

Tahun 1992 muncul istilah surfing.

Intel pentium 1993 yang diperkenalkan kepada publik pada bulan Maret.

Tahun 1993 muncul Mosaic NSCA.

Tahun 1994 muncul Yahoo dan Netscape Navigator 1.0.

Tahun 1995 muncul bahasa pemrograman Java pada bulan Mei.

Pada Desember 1994 milik Microsoft Spyglass telah membayar dan diberikan lisensi, sehingga untuk browser web yang akan nama Spyglass akan diganti dengan nama Internet Explorer.

Pada tahun 1995, Spyglass telah menjadi bagian dari OS dan merupakan bagian dari jendela.

Satu diperoleh dari kemudahan komputasi modern adalah Cloud Computing. Mungkin banyak yang tidak tahu tentang Cloud Computing, tapi saya pikir banyak yang telah menggunakan ini. Salah satu yang termasuk dalam Cloud Computing Google adalah Doc. Cloud Computing adalah sebuah inovasi di mana kegiatan komputerisasi yang dilakukan melalui Internet. Hal ini mungkin tidak pernah dibayangkan oleh orang di masa lalu tapi sangat mudah untuk membawa cukup besar. Cloud computing adalah Internet berbasis komputasi, dimana sumber daya bersama, perangkat lunak dan informasi disediakan untuk komputer dan perangkat lain sesuai permintaan, seperti jaringan listrik.

Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC :

• Konrad Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.

• Berikutnya Non-programmable Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor.Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).

• Selanjutnya komputer Colossus ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable.Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.

• The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.

• Lalu lahirlah US Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang ditemukan padatahun 1941).

Sumber :
1. http://nezlounya.blogspot.com/2011/06/komputasi-modern.html
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi
3. http://ilmuti.com/2012/03/22/perkembangan-komputasi-modern/