Paper: Implementasi Komputasi Pada Bidang Kimia

Implementasi Komputasi Pada Bidang Kimia

Raka Futu, Teknik Informatika, Universitas Gunadarma

Abstraksi

Komputasi sains merupakan salah satu cabang ilmu komputasi. Secara umum komputasi sains mengkaji aspek-aspek komputasi untuk aplikasi / memecahkan masalah di bidang sains lain, seperti fisika, kimia, biologi dan lain-lain. Di Indonesia sudah banyak pertemuan atau kegiatan ilmiah terkait dengan komputasi, tetapi umumnya lebih terkait dengan aspek teknologi informasi. Sedangkan kajian di komputasi sains masih sangat kurang. Hal ini tidak mengherankan karena komputasi sains lebih condong sebagai kajian teori murni, sehingga komunitasnya masih sangat terbatas seperti halnya fisika teori. Hanya ada satu kegiatan ilmiah yang terkait langsung dan fokus pada kajian komputasi sains, yaitu Workshop on Computational Science yang diadakan rutin setiap tahun oleh konsorsium yang tergabung dalam Masyarakat Komputasi Indonesia – MKI.

BAB 1

PENDAHULUAN

Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer. Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

Molekul terdiri atas inti dan elektron, sehingga diperlukan metode mekanika kuantum. Kimiawan komputasi sering berusaha memecahkan persamaan Schrödinger non-relativistik, dengan penambahan koreksi relativistik, walaupun beberapa perkembangan telah dilakukan untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang sepenuhnya relativistik. Pada prinsipnya persamaan Schrödinger mungkin diselesaikan, baik dalam bentuk bergantung-waktu atau tak-bergantung-waktu, disesuaikan dengan masalah yang dikaji, tetapi pada praktiknya tidak mungkin kecuali untuk sistem yang amat kecil. Karena itu, sejumlah besar metode hampiran dikembangkan untuk mencapai kompromi terbaik antara ketepatan perhitungan dan biaya komputasi.

Dalam kimia teori, kimiawan dan fisikawan secara bersama mengembangkan algoritma dan program komputer untuk memungkinkan peramalan sifat-sifat atom dan molekul, dan/atau lintasan reaksi untuk reaksi kimia, serta simulasi sistem makroskopis. Kimiawan komputasi kebanyakan “sekedar” menggunakan program komputer dan metodologi yang ada dan menerapkannya untuk permasalahan kimia tertentu. Di antara sebagian besar waktu yang digunakan untuk hal tersebut, kimiawan komputasi juga dapat terlibat dalam pengembangan algoritma baru, maupun pemilihan teori kimia yang sesuai, agar diperoleh proses komputasi yang paling efisien dan akurat.

BAB 2

PEMBAHASAN

Implementasi komputasi modern di bidang kimia ada Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer. Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

Terdapat beberapa pendekatan yang dapat dilakukan :

Kajian komputasi dapat dilakukan untuk menemukan titik awal untuk sintesis dalam laboratorium.
Kajian komputasi dapat digunakan untuk menjelajahi mekanisme reaksi dan menjelaskan pengamatan pada reaksi di laboratorium.
Kajian komputasi dapat digunakan untuk memahami sifat dan perubahan pada sistem makroskopis melalui simulasi yang berlandaskan hukum-hukum interaksi yang ada dalam sistem.

Terdapat beberapa bidang utama dalam topik ini, antara lain:

Penyajian komputasi atom dan molekul.
Pendekatan dalam penyimpanan dan pencarian spesi kimia (Basisdata kimia).
Pendekatan dalam penentuan pola dan hubungan antara struktur kimia dan sifat-sifatnya (QSPR, QSAR).
Elusidasi struktur secara teoretis berdasarkan pada simulasi gaya-gaya.
Pendekatan komputasi untuk membantu sintesis senyawa yang efisien.
Pendekatan komputasi untuk merancang molekul yang berinteraksi lewat cara-cara yang khusus, khususnya dalam perancangan obat.
Simulasi proses transisi fase.
Simulasi sifat-sifat bahan seperti polimer, logam, dan kristal (termasuk kristal cair).

Sejumlah paket perangkat lunak menyediakan berbagai metode kimia-kuantum. Di antara yang luas digunakan adalah:

Gaussian
Gamess
Q-Chem
ACES
Dalton
Spartan
Psi
PLATO (Package for Linear Combination of Atomic Orbitals)
MOLCAS
MOLPRO
MPQC
NWChem
Psi3
PC GAMESS
Spartan
TURBOMOLE

BAB III

KESIMPULAN

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). 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. melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi

[2] http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_komputasi

[3] http://sarahshabrina.blogspot.com/2015/04/implementasi-komputasi-pada-bidang.html

[4] http://livemakefun.blogspot.com/2014/03/perkembangan-teori-komputasi-modern_16.html