Perkembangan Bioinformatika

1.                  PENDAHULUAN

Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular. Pembahasan dibidang bioinformatik 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).

Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan datauntuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresigen.

2.         LANDASAN TEORI

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 awal1950an) 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.

Bidang-bidang yang terkait dengan BioInformatika

1.      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.

2.      Informatika Medis

Sebagai pembelajaran, penemuan, dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian, dan manajemen informasi medis

3.      Komputasional Biologi

Bidang ini fokus pada Computational Biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

4.      Proteomics

Bidang ini menggunakan bioinformatika untuk menyelidiki protein yang tersusun oleh genomika

5.      Biofisika

Merupakan sebuah bidang berdasarkan teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur dan ilmu biologi. Ilmu ini terkait dengan bioinformatika karena untuk mengenal teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur tersebut membutuhkan penggunaan TI.

3.         ANALISA

Dengan Bioinformatika, data-data yang dihasilkan dari proyek genom dapat disimpan  dengan teratur dalam waktu yang singkat dengan tingkat ketepatan yang tinggi  serta sekaligus dianalisa dengan program-program yang dibuat untuk tujuan tertentu.  Dalam dunia kedokteran, keberhasilan proyek genom ini membuka kemungkinan luas  untuk menangani berbagai penyakit genetik serta memprediksi resiko terkena penyakit  genetic itu sendiri. Juga dapat digunakan untuk mengetahui respon tubuh terhadap obat  sehingga keefektivitasan pengobatan dapat ditingkatkan. Karena Bioinformatika merupakan suatu bidang interdisipliner, maka Bioinformatika harus didukung oleh disiplin ilmu lain untuk dapat saling menunjang sehingga bermanfaat untuk kepentingan manusia. Bidang yang terkait dengan Bioinformatika diantaranya adalah Biophysics, Computational Biology,Medical In.

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

http://bioinformatika-q.blogspot.com

Program Datagram Socket

Datagram socket merupakan protocol yang unreliable (tidak handal). Ketika paket data dikirimkan, UDP tidak mengecek kembali apakah data yang dikirim sampai tujuan. Jadi dengan UDP tidak ada kepastian bagi sisi pengirim bahwa datanya sudah sampai ke tujuan dengan keadaan baik. 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.

UDP menyediakan mekanisme untuk mengirim pesan-pesan ke sebuah protokol lapisan aplikasi atau proses tertentu di dalam sebuah host dalam jaringan yang menggunakan TCP/IP. Header UDP berisi field Source Process Identification dan Destination Process Identification.

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.


Referensi:
Materi V-Class Gunadarma: Datagram Socket Programming