BioInformatika

1. PENDAHULUAN

            Bio informatika adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya.
Istilah Bioinformatika ini berasal dari bahasa Inggris yaitu bioinformatics, yang artinya ilmu yang mempelajari tentang penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. 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.

2. TEORI PENJELASAN

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.

●  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.

●   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.

●   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).

●   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.

3. ANALISIS IMPLEMENTASI

Bidang-bidang yang Terkait dengan BioInformatika

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. Bidang-bidang tersebut antara lain :

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.

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.

                                              Daftar Pustaka

http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika

http://bioinformatika-q.blogspot.com/

http://forza-septiawan.blogspot.com/2012/04/tugas-softskill-pertemuan-ke-4.html

V-class Pemrograman Jaringan

Program Datagram Socket

Pada sistem operasi linux ada banyak socket, tetapi ada dua yang paling utama yaitu stream socket dan datagram socket. Stream socket digunakan untuk sistem komunikasi dua arah dan menggunakan protokol TCP (Transmission Control Protocol). Pembahasan mengenai Stream Socket dan implementasinya sudah dibahas pada artikel sebelumnya, Contoh aplikasi yang menggunakan stream socket adalah telnet dan HTTP (web browser). TCP menjamin data terkirim secara urut dan bebas dari error, sedangkan IP (Internet Protocol) bertugas untuk mengatur lalu-lintas routing.

Jenis socket yang kedua yaitu datagram socket disebut juga connectionless socket sebab untuk interaksi client-server tidak harus selalu terhubung terus menerus. Jika client mengirimkan data ke server, data tersebut ada kemungkinan sampai ke server atau tidak. Untuk itu client menunggu sinyal ‘error free’ dari client. Jika client tidak menerima sinyal ‘error free’ dalam suatu kurun waktu, maka client akan mengirimkan lagi data tersebut. Contoh aplikasi yang menggunakan datagram socket adalah tftp dan bootp.

Berikut contoh program client server yang menggunakan datagram socket yang dibuat dengan bahasa C.

·                     Client

/*

** client02.c -- a datagram

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <netdb.h>

#define MYPORT 4950 // no port server yang digunakan

int main(int argc, char *argv[])

{

    int sockfd;

    struct sockaddr_in their_addr; // ip server

    struct hostent *he;

    int numbytes;

   

    if (argc != 3)

    {

        fprintf(stderr,"usage: client hostname message\n");

        exit(1);

    }

    // dpt info tentang host

    if ((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL)

    {

        perror("gethostbyname");

        exit(1);

    }

    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)

    {

        perror("socket");

        exit(1);

    }

    their_addr.sin_family = AF_INET; // host byte order

    their_addr.sin_port = htons(MYPORT); // host to network short

    their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);

    memset(&(their_addr.sin_zero), '\0', 8); // set semua nilai ke 0

    if ((numbytes=sendto(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0, (struct sockaddr *)&their_addr, sizeof(struct sockaddr))) == -1)

    {

        perror("sendto");

        exit(1);

    }

    printf("Kirim %d byte ke %s\n", numbytes,

    inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

    close(sockfd);

   

    return 0;

}

Berikut penjelasan dari program client:

Program ini memberikan paket kepada alamat server yang ditentukan melalui parameter pada saat dijalankan. Didalamnya termasuk membuat socket dengan memanfaatkan system call yang tersedia seperti socket(), listen() dan connect().

·                     Server

/*

** server02.c -- a datagram sockets "server"

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#define MYPORT 4950 // no port server

#define MAXBUFLEN 100

int main(void)

{

    int sockfd;

    struct sockaddr_in my_addr; // ip address server

    struct sockaddr_in their_addr; // ip address client

    int addr_len, numbytes;

    char buf[MAXBUFLEN];

    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)

    {

        perror("socket");

        exit(1);

    }

    my_addr.sin_family = AF_INET; // host byte order

    my_addr.sin_port = htons(MYPORT); // host to network short

    my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // ip address server

    memset(&(my_addr.sin_zero), '\0', 8); // set semua nilai menjadi 0

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)

    {

        perror("bind");

        exit(1);

    }

    addr_len = sizeof(struct sockaddr);

    if ((numbytes=recvfrom(sockfd,buf, MAXBUFLEN-1, 0, (struct sockaddr *)&their_addr, &addr_len)) == -1)

    {

        perror("recvfrom");

        exit(1);

    }

    printf("Mendapat paket dari : %s\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

    printf("Panjang paket : %d bytes \n",numbytes);

    buf[numbytes] = '\0';

    printf("Isi paket : \"%s\"\n",buf);

    close(sockfd);

    return 0;

}

Berikut penjelasan dari program server:

Pada program server menggunakan socket untuk mendapatkan file descriptor dan menghitung jumlah paket dan memberikan informasi tersebut pada saat dijalankan, serta menggunakan memanfaatkan banyak system call seperti socket(), bind(), listen(), connect(), dll.

Langkah-langkah menjalankan program:

1.            Simpan source program client dengan nama client2.c dan server dengan nama server2.c

2.            Lakukan installasi gcc yang sudah dijelaskan pada artikel sebelumnya.

3.            Lakukan kompilasi pada program.

4.            #gcc client2.c -o client2

5.            #gcc server2.c -o server2

6.            Jalankan program server, kemudian jalankan program client pada komputer client.

7.            #./server2

8.            #./client2 <alamat ip server> <pesan tanpa spasi/dalam tanda kutip>

Berikut tampilan outputnya:

·                     Client

·                     Server

Mengecek port yang digunakan oler server dengan menggunakan perintah berikut:

# netstat -nlptu | grep server2

Berikut tampilan outputnya:

Dari output tersebut dapat terlihat bahwa program server melakukan listening menggunakan port 4950 dan menggunakan protokol udp.

Selanjutnya mengecek port yang digunakan oleh client dengan menggunakan perintah berikut:

# tcpdump -nt -i (interface yang digunakan)

Berikut tampilan outputnya:

Dari output tersebut terlihat bahwa program client menggunakan port 53341 yang merupakan random port apabila program client dijalankan kembali maka port yang digunakan akan berubah



Sumber : 
http://salmaann.blogspot.com/2014/05/program-datagram-socket.html