Penerapan Komputasi Modern di Bidang Kesehatan

Pendahuluan

Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data input disini adalah sebuah masukan yang berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika. Secara umum ilmu 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 secara umum, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar terhadap bidang ilmu yang mendasari teori ini. 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.

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  (big, Floating point)

2.    Kecepatan (dalam satuan Hz)

3.    ProblemVolume Besar (Down Sizzing atau pararel)

4.    Modelling (NN & GA)

5.    Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

Kebutuhan manusia akan teknologi komputer sangat besar sehingga menciptakan banyaknya inovasi-inovasi yang telah dibuat di dunia ini, dari yang sederhana hingga yang paling muktahir. Kemajuan teknologi komputer memang sangat berpengaruh pada kehidupan manusia saat ini karena komputer adalah salah satu faktor kecerdasan manusia. Memanfaatkan teknologi komputer adalah suatu gaya hidup, tidak hanya perorangan tetapi lembaga/perusahaan sangat bergantung pada teknologi tersebut. Terbukti bahwa memang teknologi komputer sudah menjadi kebutuhan yang merata di setiap sektor kehidupan manusia. Sehingga pantas jika komputer adalah penemuan yang paling mutakhir dan yang paling berpengaruh pada kehidupan manusia.

Komputasi modern yang merupakan implementasi dari teknologi komputer juga sangat berperan penting dalam kehidupan masa kini. Komputasi modern sudah diimplementasikan di berbagai bidang, diantaranya adalah dalam bidang kesehatan, kimia, biologi dan sebagainya. Pada kesempatan ini, kelompok kami akan membahas mengenai PENERAPAN KOMPUTASI MODERN DI BIDANG KESEHATAN.

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Kesehatan

Dunia kesehatan modern tak luput dari perkembangan teknologi. Teknologi pada bidang ini digunakan untuk meningkatkan efisiensi serta efektivitas di dunia kesehatan. Dalam dunia kesehatan komputer mempermudah dokter dan perawat dalam memonitor kesehatan pasien, monitor detak jantung pasien lewat monitor komputer, aliran darah, memeriksa organ dalam pasien dengan sinar X.

Komputer juga memungkinkan data kesehatan di-share secara mudah dan cepat. Salah satu potensi yang digunakan untuk melakukan pemantauan kesehatan tersebut bernama telemedicine, yaitu suatu pemantauan dan pengobatan pasien dari jarak jauh melalui sensor yang tersambung ke internet. Telemedicine juga dapat membawa perawatan medis kepada masyarakat di lokasi terpencil.

Berikut beberapa alat kedokteran yang merupakan hasil dari implementasi komputasi modern:

1. CT Scan atau CT-scanner (computerized tomography scanner)

CT Scan adalah mesin sinar-x khusus yang mengirimkan berbagai berkas pencintraan secara bersamaan dari sudut yang berbeda. Berkas-berkas sinar-X melewati tubuh dan kekuatannya diukur dengan algoritma khusus untuk pencitraan.  Sebuah komputer dapat menggunakan informasi ini untuk menampilkan sebagai gambar dua dimensi pada monitor.

2. Biosensor

Biosensor adalah sensor yang mengombinasikan komponen hayati dengan komponen elektronik (transduser) yang mengubah sinyal dari komponen hayati menjadi luaran yang terukur. Contoh yang paling umum dari biosensor adalah pengukur gula darah, yang menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah gula darah.

3. USG (Ultra Sonografi)

USG adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultra yang digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran, struktur, dan luka patologi, membuat teknik ini berguna untuk memeriksa organ. Sonografi obsterik biasa digunakan ketika masa kehamilan. USG memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi yang tinggi (250 kHz – 2000 kHz) yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor.

4. Mycin 

Mycin adalah sistem pakar berbasis-aturan yang mendiagnosis infeksi bakteri pada darah. MYCIN dapat mengenali sekitar 100 penyebab infeksi bakteri. Dengan demikian MYCIN dapat merekomendasi resep obat yang efektif. Mycin dikembangkan di bidang kedokteran oleh dr. Edward H. Shortliffe di Standford Medical School.

5.  Smart Card

Smart card, seperti artinya yaitu sebuah kartu cerdas yang di pegang oleh klien dan tenaga kesehatan untuk dapat mengakses dengan mudah data kesehatan klien secara akurat. Pelayanan kesehatan yang bervisi maju serta mengedepankan kenyamanan, dilakukan pengembangan “Aplikasi Pelayanan Kesehatan” dengan berbasis pada smart card.

6. Rekam Medis

Rekam medis merupakan  berkas yang berisi catatan dan dokumen yang terdiri dari identitas pasien, pemeriksaan yang telah dilakukan, pengobatan yang diberikan oleh dokter, tindakan dan pelayanan lain yang diberikan kepada pasien.

Selain beberapa yang disebutkan diatas, terdapat pula beberapa peran Teknologi Informasi di bidang kedokteran, diantaranya:

• Sistem informasi digunakan untuk mencatat rekaman medis pasien secara elektronis.
• Untuk mencari informasi tentang seseorang pasien, pengunjung dapat berinteraksi secara langsung dengan terminal yang disediakan untuk keperluan itu. Dengan mengetikkan sepenggal nama, system informasi akan segera menyajikan informasi tentang pasien yang memenuhi criteria pencarian.
• Penggunaan komputer hasil pencitraan tiga dimensi untuk menunjukkan letak tumor dalam tubuh pasien.
• Dalam bidang jasa pelayanan kesehatan teknologi informasi berguna untuk memberikan pelayanan secara terpadu dari pendaftaran pasien sampai kepada system penagihan yang bisa dilihat melalui internet.
• Teknologi nirkabel. Pemanfaatan jaringan computer dalam dunia medis sebenarnya sudah dirintis sejak hampir 40 tahun yang lalu. Pada tahun 1976/1977, University of Vermon Hospital dan Walter Reed Army Hospital mengembangkan local area network (LAN) yang memungkinkan pengguna dapat log on ke berbagai komputer dari satu terminal di nursing station. Saat ini, jaringan nir kabel menjadi primadona karena pengguna tetap tersambung ke dalam jaringan tanpa terhambat mobilitasnya oleh kabel. Melalui jaringan nir kabel, dokter dapat selalu terkoneksi ke dalam database pasien tanpa harus terganggun mobilitasnya.
• Pencarian dan Peletakan dan Informasi Obat-obatan.

Implementasi komputasi pada bidang Biologi

Bioinformatika, berasal dari kata yaitu “bio” dan “informatika’ adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi. Bioinformatika didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterprerasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru termasuk ilmu computer, matematika, dan fisika biologi dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan salin bermanfaat satu sama lainnya.

Sejarah bioinformatika

Bioinformatika mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan computer pada bidang biologi. Tetapi penerapan bdang-bidang pada bioinformatika sudah dilakukan sejak pertengahan tahun 1960an. Ilmu bioinformatika ini lahir berdasarkan article intelligence atas inisiatif dari para ahli ilmu computer. Berdasarkan teori article intelligence ini meraka berpikir bahwa semua gelaja yang ada pada ala mini dapat dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut. berikut merupakan sembilan cabang dalam bidang bioinformatika:

1. Biophysics

Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).

2. Computational Biology

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

3. Medical Informatics

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.


4.  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).

5. Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.

6. Mathematical Biology

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

7. Proteomics

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”.

8. Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.

9. Pharmacogenetics

Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.

Contoh-contohnya:

• Bioinformatika dalam bidang klinis. Aplikasi informatika ini berbentuk data-data mengenai informasi klinis dari seorang pasien seperti data analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran detak jantung dan lain-lain
• Bioinformatika untuk identifikasi agent penyakit baru. Aplikasi ini digunakan untuk mendeteksi kemunginan penyakit baru yang akan muncul melalui virus atau media lainnya
• Bioinformatika untuk diagnosa penyakit baru. Aplikasi ini digunakan untuk mendiagnosa penyakit apa yang diderita oleh pasien dan untuk mengetahui obat apa yang tepat dan perawatan yang akan diberikan pada pasien
• Bioinformatika untuk penemuan obat. Aplikasi ini digunakan untuk menemukan terobosan pada obat dengan kombinasi berbagai senyawa sepert enzim, asam amino dan lain-lain

Perkembangan DNA pada teknologi

DNA rekombinan memainkan peranan yang penting dalam terciptanya bioinformatika. Pada teknologi DNA rekombinan memberikan suatu pengetahuan baru dalam bidang rekayasa genesika organisme yang disebut bioteknologi. Perkembangan pada bioteknologi dari tradisional ke modern salah satunya ditandai dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme,sequencing DNA dan manipulasi.

Contoh Sequencing DNA

Suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudian Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.

Implementasi komputasi modern pada Fisika

Fisika adalah ilmu yang mengembangkan konsep dan hukum untuk memahami alam. Hukum-hukum fisika merupkan hasil pemikiran manusia yang memiliki keterbatasan. Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar. Fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatan-pengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain

Implementasi komputasi modern di bidang fisika yaitu Fisika Komputasi (Computational Physics) yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika, Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat. Pemahaman fisika pada teori, eksperimen, dan komputasi haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan visualisasi / pemodelan yang tepat untuk memahami masalah Fisika.

Fisika komputasi dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah-masalah berikut :

1. Modeling (NN & GA)
   Modeling merupakan suatu hal yang penting dalam melakukan suatu perhitungan yang rumit.
      
2. Problem Volume Besar (Down Sizzing atau Paralel)
   Data yang besar tentu membutuhkan suatu cara penyelesaian yang khusus. Karena data yang besar dapat menjadi masalah jika ada yang terlewatkan.
   
3. Akurasi (big, floating point)
   Akurasi tentu merupakan masalah yang paling penting dalam memecahkan masalah. Karena itu pada komputasi dilakukan perhitungan bagaimana bisa menghasilkan suatu jawaban yang akurat dari sebuah masalah.
   
4. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)
   Komputasi dirancang untuk menangani masalah yang kompleks, sehingga diterapkan pada komputer. Dengan menggunakan teori Big O, maka komputasi modern dapat melakukan perhitungan untuk memecahkan masalah kompleksitas yang kerap dihadapi.
   
5. Kecepatan (dalam satuan Hz)
   Manusia pasti menginginkan masalah dapat diselesaikan dengan cepat. Karena itu perhitungan masalah kecepeatan adalah suatu hal yang penting. Komputasi harus dapat dilakukan dalam waktu yang cepat ketika mengolah suatu data.
   Fisika Komputasi merupakan kajian ilmu yang merupakan gabungan antara Fisika, Komputer Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah yang komplek pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat dan sangat penting untuk dipelajari.
   Selain itu , banyak perangkat lunak ataupun bahasa yang digunakan, baik MatLab, Visual Basic, Fortran, Open Source Physics (OSP), Labview, Mathematica, dan lain sebagainya digunakan untuk pemahaman dan pencarian solusi numerik dari masalah-masalah pada Fisika komputasi.

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Kimia

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan, dan kristal cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya (misal proses denaturasi protein), perubahan fase, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah antara ilmu komputer dan kimia.

IUPAC memberi pengertian Kimia Komputasi sebagai disiplin ilmu yang menggunakan metode matematika untuk menghitung sifat molekular atau mensimulasi kelakuan sistem molekular (Waterbeemd dkk., 1997). Ruang lingkup kimia komputasi meliputi kajian kestabilan konformasi struktur senyawa kimia, termokimia, spektroskopi molekular, mekanisme reaksi, potensial elektrostatik, muatan atom, simulasi Monte Carlo dan Dinamika Molekular (Jensen, 1999).

1. Aplikasi kimia komputasi juga banyak digunakan bidang kimia atmosfer, desain obat, desain katalis/biokatalis, sifat fisik simulasi proses, struktur dan sifat polimer, sifat pelumas, dan kimia surfaktan.
2. Pemodelan molekular (molecular modeling) adalah teknik menginvestigasi struktur dan sifat molekular menggunakan kimia komputasi dan teknik visualisasi grafis dalam upaya menghasilkan gambaran tiga dimensi yang teliti dari suatu sistem kimia. Perkembangan komputer grafis sangat membantu analisis dan visualisasi interaksi molekular sistem kimia.
3. Informasi kimia (Chemical Informatics) merupakan aplikasi teknologi komputer pada semua bidang kimia. Bidang yang banyak menggunakan teknik informasi kimia adalah industri obat. Penerapan Kimia kombinatorial (Combinatorial Chemistry) dan High-Throughput Screen (HTS) memberikan kemajuan sangat cepat pada penelitian kimia.
4. Peran kimia komputasi dalam bidang desain molekul obat melibatkan metode in vitro dan in vivo lazim digunakan dalam proses penemuan obat. Komputer menawarkan metode in silico, -suatu metode yang menggunakan kemampuan komputer dalam rancang obat- sebagai komplemen dari in vitro dan in vivo. Kemampuan komputasi yang meningkat secara eksponensial merupakan peluang mengembangkan simulasi dan kalkulasi dalam merancang obat baru.
5. Keberadaan komputer yang dilengkapi dengan aplikasi kimia komputasi, memungkinkan ahli kimia komputasi medisinal menggambarkan senyawa obat secara tiga dimensi (3D) dan melakukan komparasi atas dasar kemiripan dan energi dengan senyawa lain yang sudah diketahui memiliki aktivitas tinggi (pharmacophore query).

Kesimpulan

Komputasi Modern merupakan sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna untuk menyelesaikan suatu masalah. Dalam komputasi modern terdapat perhitungan dan pencarian solusi dari masalah. Perhitungan dari komputasi modern adalah akurasi, kecepatan, problem, volume dan besar kompleksitas.

Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai 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 penadan 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.

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.

Komputasi modern tak hanya berguna pada bidang teknologi, beberapa bidang lainnya juga memanfaatkan komputasi modern ini seperti pada bidang pendidikan, industri, bisnis, sains, kemanan, kesehatan dan sebagainya. Salah satu contoh pengaplikasian dunia IT di dunia kesehatan adalah penggunaan alat-alat kedokteran yang mempergunakan aplikasi komputer. Komputer mempermudah dokter dan perawat dalam memonitor kesehatan pasien, detak jantung pasien lewat monitor komputer, aliran darah, memeriksa organ dalam pasien dengan sinar X. Ini artinya peranan teknologi informasi dan dunia medis sangatlah berhubungan.

Referensi

• http://ekashar.blogspot.co.id/2016/06/penerapan-komputasi-modern-di-bidang.html
• http://gitadwisetiawati.blogspot.co.id/2014/03/penerapan-komputasi-modern-di-berbagai.html
• http://pormiki.or.id/definisi-rekam-medis/
• http://server2.docfoc.com/uploads/Z2015/12/02/mZ0yuj7Atv/4ec7d9d3a00c915918056c34ac9894a7.pdf
• http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29750/4/Chapter%20II.pdf
• http://pkko.fik.ui.ac.id/files/TUGAS%20%20SIM.doc
• https://coretanfauzi.wordpress.com/2015/03/16/teori-komputasi-modern-dan-implementasi-di-bidang-fisika/
• http://www.slideshare.net/hariston/tugas-softskill-peranan-komputasi?from_action=save
• http://satriosite.blogspot.com/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi-dalam.html
• http://kamuskesehatan.com/arti/ct-scan/
• https://www.wikiwand.com/id/Biosensor
• http://www.pengertianilmu.com/2015/01/pengertian-ultrasonograrfi-usg.html