Departemen Ilmu Komputer
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Pakar
cendawan mikoriza arbukuskula (CMA) ini dibatasi pada tiga spesies CMA: Entrophospora columbiana, Glomus manihotis, dan Glomus fasciculatum. Faktor pengaruh lingkungan yang dihitung pada sistem ini dibatasi pada empat faktor, yaitu kecocokan tanaman inang, keasaman (pH) tanah, suhu rata-rata, dan persentase kandungan air tanah. Tanaman inang dibatasi menjadi delapan jenis tanaman inang berikut: buncis (Phaseolus vulgaris), jagung (Zea mays), kopi (Coffea robusta), kedelai (Glycine max), padi (Oryza sativa), singkong (Manihot esculenta), sorgum (Sorghum bicolor), dan teh (Camelia sinensis).
Input pada sistem ini adalah jenis spesies CMA, jenis tanaman inang, dan kondisi lingkungan dalam mengultivasi yang terdiri atas pH tanah, suhu rata-rata, serta kandungan air tanah. Input kemudian diproses sehingga dihasilkan output berupa nilai persentase efektivitas dan kategori efektivitas dalam proses kultivasi CMA.
Manfaat
Sistem pakar ini diharapkan mampu membantu petani dan pihak industri pupuk hayati untuk melihat nilai efektivitas lingkungan tumbuh pada kultivasi cendawan mikoriza arbuskula (CMA). Sistem pakar ini dilengkapi dengan informasi mengenai lingkungan tumbuh yang efektif bagi setiap spesies CMA serta keterangan responsivitas dan lingkungan tumbuh dari setiap jenis tanaman inang.
TINJAUAN PUSTAKA Sistem Pakar
Menurut Oxman (1985) dalam Marimin (2005), sistem pakar adalah perangkat lunak komputer yang menggunakan pengetahuan (aturan-aturan tentang sifat dari unsur suatu masalah), fakta, dan teknik inferensi untuk masalah yang biasanya membutuhkan kemampuan seorang ahli. Sistem pakar adalah cabang dari kecerdasan buatan (artificial intelligence/AI) yang menggunakan pengetahuan yang terspesialisasi untuk menyelesaikan masalah pada tingkatan pakar manusia (Giarratano & Riley 1998).
Tujuan perancangan sistem pakar adalah untuk mempermudah kerja atau bahkan mengganti tenaga ahli, penggabungan ilmu dan
pengalaman dari beberapa tenaga ahli, pelatihan tenaga ahli baru, penyediaan keahlian yang diperlukan oleh suatu proyek yang tidak ada atau tidak mampu membayar tenaga ahli (Marimin 2005).
Giarratano dan Riley (1998) menggambarkan elemen-elemen pada sistem pakar seperti pada Gambar 1. Elemen-elemen tersebut adalah basis pengetahuan, mesin inferensi, working memory, fasilitas penjelasan, fasilitas akuisisi pengetahuan, dan antarmuka pengguna.
Gambar 1 Struktur sistem pakar (Giarratano & Riley 1998).
Basis Pengetahuan (Knowledge Base)
Basis pengetahuan menyimpan representasi dari pengetahuan yang spesifik domain (Jackson 1999). Pada sistem berbasis aturan, basis pengetahuan berisi domain pengetahuan yang biasanya dikodekan dalam bentuk aturan (rules) (Giarratano & Riley 1998).
Mesin Inferensi
Mesin inferensi bertugas membuat kesimpulan dengan memutuskan aturan mana yang dipenuhi oleh objek atau fakta, mengurutkan prioritas aturan yang dipenuhi, dan mengeksekusi aturan sesuai dengan prioritasnya (Giarratano & Riley 1998). Working Memory
Working memory menyimpan fakta yang selanjutnya akan digunakan oleh aturan (Giarratano & Riley 1998). Keberadaan fakta dalam working memory akan memicu eksekusi aturan dengan dipenuhinya premis aturan tersebut (Jackson 1999).
Fasilitas Penjelasan
Fasilitas penjelasan berfungsi untuk menjelaskan penalaran dari sistem kepada
Basis Pengetahuan Mesin Inferensi Working Memory Fasilitas Penjelasan Fasilitas Akuisisi Pengetahuan Antarmuka Pengguna
3
pengguna (Giarratano & Riley 1998). Selain memberikan penalaran, bagian ini juga dapat menerangkan aksi ataupun rekomendasi dari sistem pakar (Marimin 2005).
Fasilitas Akuisisi Pengetahuan
Fasilitas ini merupakan sebuah cara bagi pengguna untuk memasukkan pengetahuan pada sistem. Fasilitas akuisisi pengetahuan adalah fitur opsional dalam banyak sistem (Giarratano & Riley 1998).
Adapun proses akuisisi pengetahuan merupakan tahapan yang dilakukan dalam pembangunan sistem pakar. Pada tahap ini dilakukan transfer dan transformasi pengetahuan dari sumber pengetahuan (Buchanan et al. 1983 dalam Jackson 1999). Antarmuka Pengguna
Antarmuka pengguna adalah mekanisme yang memungkinkan pengguna dan sistem berkomunikasi. Rancangan antarmuka yang baik akan memudahkan pengguna dalam memanfaatkan kegunaan sistem.
Sistem Fuzzy
Logika fuzzy memfokuskan perhatian pada kuantifikasi dan penalaran dengan menggunakan bahasa alami di mana banyak kata-kata bahasa alami yang memiliki makna yang ambigu, misalnya tinggi, panas, sedikit, dan lain-lain (Giarratano & Riley 1998). Logika fuzzy merupakan perkembangan dari himpunan fuzzy yang pertama kali diperkenalkan Lotfi Zadeh pada 1965.
Sistem fuzzy merupakan penduga numerik yang terstruktur dan dinamis. Sistem ini memiliki kemampuan untuk mengembangkan sistem intelijen dalam lingkungan yang tidak pasti dan tidak tepat. Sistem ini menduga suatu fungsi dengan logika fuzzy (Marimin 2005). Sistem Pakar Fuzzy
Dalam Marimin (2005) dijelaskan bahwa pengembangan sistem fuzzy dapat diterapkan dalam segala bidang, terutama dalam bidang sistem pakar. Penggabungan kedua sistem tersebut dikenal dengan sistem pakar fuzzy. Sistem tersebut merupakan pengembangan sistem pakar yang menggunakan logika fuzzy secara keseluruhan, yang meliputi himpunan fuzzy, aturan fuzzy if-then, serta proses inferensi. Kontrol fuzzy memanfaatkan pengetahuan empiris yang diperoleh dari operator yang berkeahlian dengan menggunakan sejumlah
membership function dan aturan IF-THEN (Horiuchi & Kishimoto 2002).
Himpunan Fuzzy
Himpunan fuzzy merupakan pengembangan dari himpunan biasa (crisp) (Marimin 2005). Pada himpunan biasa, fungsi karakteristik memetakan derajat keanggotaan ke nilai 1 jika suatu elemen masuk ke dalam suatu himpunan dan bernilai 0 jika elemen tersebut tidak masuk ke dalam anggota himpunan tersebut.
Himpunan fuzzy didasarkan pada gagasan untuk memperluas jangkauan fungsi karakteristik sedemikian hingga fungsi tersebut akan mencakup bilangan real pada interval [0,1]. Derajat keanggotaan tidak hanya 0 atau 1, tetapi juga nilai yang terletak di antaranya (Kusumadewi 2002).
Fungsi Keanggotaan
Fungsi keanggotaan (membership function) adalah suatu kurva yang memetakan titik-titik input data ke dalam derajat keanggotaannya (Kusumadewi 2002). Derajat keanggotaan memiliki interval nilai [0, 1]. Di antara jenis fungsi keanggotaan adalah sebagai berikut (Kusumadewi 2002):
1. Representasi kurva trapesium
Gambar 2 Kurva trapesium (Kusumadewi 2002).
Fungsi keanggotaan untuk kurva trapesium seperti pada Gambar 2 adalah:
[ ] =
0 < >
≤ <
1 ≤ ≤
< ≤ 2. Representasi kurva Gaussian
Gambar 3 Kurva Gaussian (Kusumadewi 2002).
4
Bila nilai rataan adalah a dan standar deviasi b, fungsi keanggotaan untuk representasi Gaussian adalah:
[ ] =
( )
( )
Aturan Fuzzy IF – THEN
Aturan fuzzy IF-THEN adalah pernyataan IF-THEN di mana beberapa kata dalam pernyataan tersebut ditentukan oleh fungsi keanggotaan. Aturan tersebut dinyatakan sebagai berikut:
IF <proposisi fuzzy 1> THEN <proposisi fuzzy 2>
Bagian IF dari aturan, yaitu proposisi fuzzy 1 dinamakan anteseden (antecedent) atau premis, sedangkan bagian THEN dari aturan, yaitu proposisi fuzzy 2, dinamakan konsekuen (consequent) atau kesimpulan (Arhami 2005). Sistem Inferensi Fuzzy (Fuzzy Inference System – FIS) metode Mamdani
Inferensi fuzzy dapat didefinisikan sebagai proses pemetaan dari input yang diberikan menjadi output dengan menggunakan teori himpunan fuzzy. Teknik inferensi fuzzy yang paling banyak digunakan adalah yang dikenal dengan metode Mamdani (Negnevitsky 2002).
Pada metode ini, baik anteseden maupun konsekuen berupa himpunan fuzzy. Dengan konsep tersebut metode Mamdani memiliki kelebihan antara lain: lebih intuitif, lebih diterima oleh banyak pihak, dan lebih cocok apabila input diterima dari manusia (bukan mesin) (Kusumadewi 2002).
Proses inferensi fuzzy Mamdani dilakukan dalam empat langkah (Negnevitsky 2002) :
1. Fuzifikasi variabel input. Pada tahap ini input yang bersifat crisp dihitung derajat keanggotaannya terhadap setiap himpunan fuzzy.
2. Evaluasi aturan-aturan (rules) 3. Agregasi output hasil evaluasi aturan 4. Defuzifikasi himpunan fuzzy output
menjadi nilai tunggal (crisp). Metode Defuzifikasi Centroid
Pada metode ini solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil titik pusat daerah fuzzy (Kusumadewi 2002). Secara umum dirumuskan:
= ∫ ( )
∫ ( ) atau =
∑ ( )
∑ ( )
dengan z adalah domain himpunan fuzzy dan µ adalah derajat keanggotaan.
Pupuk Hayati
Istilah pupuk hayati digunakan sebagai nama kolektif untuk semua kelompok fungsional mikroba tanah yang dapat berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah, sehingga dapat tersedia bagi tanaman. Memfasilitasi tersedianya hara ini dapat berlangsung melalui peningkatan akses tanaman terhadap hara misalnya oleh cendawan mikoriza arbuskula, pelarutan oleh mikroba pelarut fosfat, maupun perombakan oleh fungi, aktinomiset atau cacing tanah (Suriadikarta dan Simanungkalit 2006). Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA)
Cendawan mikoriza arbuskula (CMA) merupakan satu kelompok jamur tanah biotrof obligat yang tidak dapat melestarikan pertumbuhan reproduksinya bila terpisah dari tanaman inang (Simanungkalit 2006). Istilah mikoriza diambil dari bahasa Yunani yang secara harfiah berarti jamur (mykos = miko) dan akar (rhiza). Cendawan ini membentuk simbiosis mutualisme dengan akar tumbuhan. Cendawan memperoleh karbohidrat dalam bentuk gula sederhana (glukosa) dari tumbuhan. Sebaliknya, cendawan menyalurkan air dan hara tanah untuk tumbuhan (Novriani & Madjid 2009).
Cendawan vesikula arbuskula mikoriza adalah tipe mikoriza yang paling penting dan paling luas terdistribusi. Tipe cendawan ini ditemukan pada kondisi alami pada hampir seluruh lahan tropis dan subtropis (Sieverding 1991).
Banyak manfaat yang diperoleh tumbuhan dengan infeksi CMA di antaranya peningkatan serapan hara P, proteksi dari patogen akar, toleransi terhadap logam berat beracun, toleransi terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, agregasi dari partikel tanah, peningkatan serapan air dan nutrisi, dan lainnya. Simanungkalit (2006) merangkum manfaat ini dengan menyebut peran CMA sebagai pengendali hayati, pereduksi stres abiotik pada tumbuhan, dan sebagai pembenah tanah.
Akhir-akhir ini CMA cukup populer mendapat perhatian dari para peneliti lingkungan dan biologi. Cendawan ini
5
diperkirakan pada masa mendatang dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif teknologi untuk membantu pertumbuhan, meningkatkan produktivitas dan kualitas tanaman terutama yang ditanam pada lahan-lahan marginal yang kurang subur atau bekas tambang/industri (Novriani & Madjid 2009).
Gupta et al. (2000) menyebutkan bahwa dalam memanfaatkan CMA dalam jumlah besar terdapat kendala yang dihadapi yaitu sifat alami simbiosis obligatnya. Oleh karenanya diperlukan pendekatan tertentu di antaranya dalam strategi efektivitas mikoriza.
Efektivitas mikoriza dipengaruhi oleh interaksi antar sejumlah faktor di antaranya genom cendawan, genom tanaman inang, tipe tanah, dan faktor-faktor edafik (Gupta et al. 2000). Novriani dan Madjid (2009) juga menyebutkan faktor pengaruh dalam perkembangan CMA yaitu suhu, kadar air tanah, pH, bahan organik tanah, intensitas cahaya, ketersediaan hara, logam berat dan fungisida.
Cendawan mikoriza arbuskula tidak memiliki inang yang spesifik. Cendawan yang sama dapat mengolonisasi tanaman yang berbeda, tetapi kapasitas fungi untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman bervariasi (Novriani & Madjid 2009).
METODE PENELITIAN