BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Masalah tumbuh kembang anak merupakan salah satu masalah yang menjadi perhatian nasional. Manifestasi dari masalah tumbuh kembang pada anak adalah hambatan dalam berbicara atau gangguan fungsi tubuh dan/atau strukturnya, baik bersifat fisik, kognitif, mental, sensoris, emosional, perkembangan, ataupun beberapa komplikasi lainnya. Kondisi ini disebut dengan disabilitas. Berdasar data Survei Sosial Ekonomi Nasional (Susenas) tahun 2014 yang dilaporkan oleh Pusat Data Informasi Kementerian Kesehatan Republik Indonesia (Pusdatin Kemenkes RI) pada semester II tahun 2014, terjadi peningkatan jumlah penyandang disabilitas dari 0,92% dari total jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2009, menjadi 2,45% di tahun 2012 seperti terlihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1. Persentase penduduk penyandang Disabilitas di Indonesia [1] Hasil survei kesehatan yang dilakukan oleh Pusdatin Kemenkes RI tahun 2014 menyebutkan bahwa estimasi jumlah bayi dan anak usia pra-sekolah di Indonesia adalah 82.840.600 jiwa. Berdasar data tersebut, terdapat 9.957.600 jiwa anak penyandang disabilitas dari total populasi anak di Indonesia atau sekitar 12% [2]. Pada semester dua tahun 2014, Pusdatin Kemenkes RI mencatat prevalensi anak yang mengalami kondisi disabilitas terlihat pada Gambar 1.2.

2 Gambar 1.2. Persentase anak penyandang disabilitas di Indonesia [1]. Salah satu jenis disabilitas pada anak adalah Cerebral Palsy, selanjutnya disebut dengan CP. CP merupakan “payung” bagi semua gangguan neurologik kronik yang berwujud gangguan kendali gerakan yang muncul pada awal kehidupan, dengan latar belakang penyakit bukan progresif [3]. Gangguan neurologik ini menyebabkan cacat menetap berupa gangguan sikap (postur), kendali gerak, gangguan kekuatan otot yang biasanya disertai gangguan

neurologik berupa kelumpuhan, spastik, gangguan basal ganglia, cerebellum, dan

kelainan mental (mental retardation). Kondisi neurologis penyandang CP menyebabkan masalah di gerakan tubuh dan kendali otot sehingga dapat menghambat perkembangan bahasa anak.

Dalam kehidupan bermasyarakat, setiap warga negara Indonesia mempunyai hak dan kewajiban yang sama dalam mewujudkan cita-cita dan tujuan dasar pembangunan nasional, tidak terkecuali bagi penyandang disabilitas. Berkaitan dengan penyandang disabilitas, pemerintah mengesahkan Undang-Undang Nomor 4 Tahun 1997 tentang Penyandang Cacat. Dalam undang-undang tersebut diatur mengenai hak-hak penyandang disabilitas [4]. Undang-undang tersebut kemudian diperbaharui lagi dengan disahkannya Undang-Undang RI Nomor 8 Tahun 2016. Dalam Undang-Undang tersebut ditegaskan bahwa salah satu terapi yang menjadi hak bagi penyandang disabilitas termasuk CP untuk membantu mengatasi hambatan perkembangan berbahasa dan berbicara adalah rehabilitasi terapi wicara [5].

3 Terapi wicara adalah upaya optimalisasi fungsi menelan, komunikasi dan berbicara melalui berbagai macam pelatihan stimulasi, fasilitas (mekanis, fisik, elektroterapiutik) dan remediasi. Standar pelayanan terapi wicara diatur dalam Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia (Permenkes RI) Nomor 81 Tahun 2014. Dalam Lampiran No. II Point B menyebutkan bahwa pemenuhan kebutuhan jumlah sumber daya manusia dalam penyelenggaraan pelayanan terapi wicara di fasilitas pelayanan kesehatan dihitung berdasarkan beban kerja yaitu 1 (satu) terapis wicara melakukan tindakan pada 6 (enam) klien per sesi per hari. Namun dalam pelaksanaannya, didapatkan data perbandingan yang tidak proporsional antara jumlah penyandang CP dengan terapis [6]. Berdasar data dari Pusdatin Kemenkes RI, pada semester II tahun 2014 tercatat prevalensi penyandang CP di Indonesia 0,09 dari total penyandang disabilitas [7]. Jika jumlah anak penyandang disabilitas adalah 9.957.600 jiwa, maka estimasi jumlah anak penyandang CP di Indonesia sebanyak 896.184 jiwa, sedangkan jumlah terapis yang terregister pada Ikatan Terapis Wicara (IKATWI) hingga tahun 2014 tercatat sebanyak 550 terapis [8]. Merujuk pada data tersebut, maka perbandingan jumlah terapis dengan penyandang CP adalah 1 : 1629. Angka ini menunjukkan angka yang jauh dari proporsional jika berpedoman pada standar pelayanan terapi wicara sebagaimana termaktub dalam Permenkes RI Nomor 81 tahun 2014.

Selain itu, dalam melaksanakan tindakan terapi sebagaimana terdapat dalam Lampiran No. II Point C diatur mengenai metode dan alat terapi. Pemilihan metode terapi wicara harus disesuaikan dengan jenis gangguan dan kebutuhan, sedangkan didalam pemilihan alat-alat terapi wicara harus disesuaikan dengan kebutuhan dengan mempertimbangkan jenis kelamin, hobi, keamanan, dan umur. Berkaitan dengan alat bantu terapi, UNESCO pada tahun 1989 memaparkan bahwa alat bantu diklasifikasikan dalam dua kategori berdasar jenis teknologi yang digunakannya, yaitu low level technology dan high level technology. Alat bantu tersebut disebut Augmentative and Alternative Communication (AAC). Pemanfaatan communication board and display sebagai alat bantu stimulasi pada proses terapi wicara termasuk dalam kategori low level technology, sedangkan alat

4 bantu yang masuk dalam kategori high level technology berupa perangkat yang dapat digunakan untuk men-generate suara (speech generating device (SGD)). SGD diklasifikasikan dalam dua tipe, yaitu digitized (recorded) speech dan

synthesized (electronic) speech [9]. Kedua tipe ini merupakan bagian bidang ilmu

dalam Automatic Speech recognition System (ASR).

ASR adalah suatu sistem yang memungkinkan sistem komputer untuk menerima input berupa ucapan untuk kemudian diubah bentuknya menjadi isyarat digital dengan mengubah gelombang suara menjadi sekumpulan angka lalu disesuaikan dengan kode-kode tertentu dan dicocokkan dengan suatu pola yang tersimpan dalam suatu perangkat. Penerapan ASR telah banyak dimanfaatkan di berbagai bidang, diantaranya bidang komunikasi, bidang militer dan bidang kesehatan. Pada bidang kesehatan, ASR dapat digunakan untuk membantu para penyandang disabilitas agar dapat beraktivitas dengan memerintahkan alat-alat bantu melalui suaranya.

Kinerja ASR sebagai alat bantu bagi penyandang disabilitas telah banyak diteliti. Salah satunya penelitian mengenai pemanfaatan ASR sebagai alat bantu terapi wicara yang dilakukan oleh Saz, Yin, Lleida, Rose, Vaquero, & Rodriguez pada tahun 2009 [10]. Penelitian tersebut melaporkan tingkat akurasi ASR sebagai alat bantu bagi penyandang disabilitas dapat mencapai 96,70%. Hanya saja, penggunaan ASR sebagai alat bantu terapi wicara masih terkendala pada faktor kecepatan. Penggunaan ASR sebagai alat bantu terapi wicara memerlukan 37% durasi yang lebih panjang dibandingkan dengan teknik terapi konvensional untuk proses adaptasi antara pengguna dengan ASR [11].

Dalam proses pengolahan isyarat suara, ASR melalui proses ekstraksi ciri, pembelajaran pola, perbandingan dengan pola model dan logic decision. Proses utama dalam ASR adalah ekstraksi ciri. Ekstraksi ciri adalah proses mengkonversi isyarat suara ke dalam beberapa parameter dengan mereduksi sebagian informasi yang tidak berguna tanpa menghilangkan arti sesungguhnya. Salah satu algoritme ekstraksi ciri yang sering digunakan pada ASR adalah

Mel-5

frequencies Cepstral Coefficients (MFCC). Kelemahan MFCC sebagai teknik

ekstraksi ciri terdapat pada waktu proses yang relatif lama, yaitu 16,9 detik sebagaimana dilaporkan oleh Hawley, et al [12]. Kelemahan ini menjadi kendala ketika MFCC diterapkan dalam ASR sebagai alat bantu yang akan dimanfaatkan bagi penyandang CP yang memiliki karakteristik pola pembelajaran khusus, yaitu kurikulum menyesuaikan dengan kondisi penyandang. Hal ini berbeda dengan pola pembelajaran umum. Pada pola pembelajaran umum terdapat standardisasi kurikulum yang harus dicapai oleh peserta didik. Pembedaan ini dilakukan karena penyandang disabilitas memiliki kemampuan bertahan untuk dapat berkonsentrasi sampai dengan 15 menit.

Berdasar pertimbangan-pertimbangan yang telah dipaparkan, maka perlu dilakukan penelitian untuk mendapatkan algroitme ekstraksi ciri dengan waktu proses yang relatif singkat dan tingkat akurasi sesuai threshold yang telah ditentukan agar dapat diterapkan pada ASR sebagai alat bantu bagi penyandang CP khususnya pada proses terapi wicara. Selain itu berkaitan dengan metode terapi wicara sebagaimana terdapat pada Lampiran No. II Point C mengenai Alur Pelayanan Terapi Wicara sub point c, maka perlu dilakukan penelitian mengenai metode dan pendekatan terapi yang dapat disesuaikan dengan jenis gangguan dan kebutuhan penyandang CP. Untuk mereduksi durasi waktu untuk beradaptasi penyandang CP, diperlukan sebuah tool yang berfungsi mengendalikan stimulus yang akan diberikan kepada penyandang CP dalam proses pelaksanaan terapi wicara menggunakan sistem cerdas [13]. Dengan tool pengendalian tersebut, maka sistem dirancang untuk dapat menyesuaikan dengan jenis gangguan dan kebutuhan penyandang CP. Mekanisme kerja dari tool pengendali tersebut dituangkan dalam skema pengendalian yang dapat mengatur variabel-variabel yang berpengaruh terhadap kinerja sistem.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasar uraian di subbab 1.1, maka perumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut.

6 1. Salah satu kendala ASR sebagai alat bantu terapi adalah berkaitan dengan sisi

waktu yang relatif lama [12]. Lamanya waktu proses tersebut disebabkan banyaknya tahapan-tahapan yang dilalui untuk mendapatkan ciri sebuah isyarat wicara.

2. Alat bantu terapi berbasis teknologi sebagaimana diatur oleh UNESCO tahun 1898 disebut Augmentative and Alternative Technology (AAC), yang merupakan salah satu bidang kajian dalam ASR. Agar AAC dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu, maka diperlukan tool pengendalian untuk mengendalikan variabel-variabel yang berpengaruh terhadap kemampuan wicara penyandang disabilitas, khususnya CP.

1.3. Batasan Masalah

Untuk lebih memfokuskan penelitian, maka batasan-batasan yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Rehabilitasi penyandang CP difokuskan pada rehabilitasi terapi wicara 2. Metode belajar berkomunikasi yang digunakan adalah metode Glenn

Doman, yaitu sebuah metode yang dirancang untuk menciptakan kanal-kanal baru pada bagian otak yang belum terpakai sehingga dapat memotong jalur penyampaian informasi pada otak yang cedera.

3. Lokasi pengujian untuk pengujian algoritme framing dilakukan di Laboratorium Jaringan Komputer dan Sistem Terdistribusi, Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, sedangkan lokasi pengujian untuk pengujian skema pengendalian stimulasi dilakukan di YPAC Surakarta.

4. Pemberian stimulus melalui indera pendengar saja, adapun stimulus yang berkaitan dengan indera perasa dan visual tidak termasuk dalam stimulus yang dikendalikan dalam penelitian ini. Adapun Stimulus yang digunakan pada proses ini adalah kata yang terdiri atas dua syllabel.

5. Penelitian ini dititikberatkan pada pengembangan algoritme ekstraksi ciri pada proses pengenalan suara untuk mempercepat proses pengenalan suara

7 dengan mempertahankan tingkat akurasi minimum sebesar 85% dan teknik/skema/metode pengendalian stimulus pada proses terapi wicara.

1.4. Keaslian Penelitian dan Kontribusi Penelitian

Penelitian mengenai pengendali stimulasi terapi wicara untuk penyandang CP dengan sistem cerdas merupakan pengembangan penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh peneliti-peneliti lain. Beberapa penelitian yang mendasari penelitian yang akan dilakukan antara lain sebagai berikut.

Sebuah penelitian untuk mengetahui stimulus yang dapat diberikan kepada penyandang dysarthria agar dapat merangsang kemampuan berkomunikasi telah berhasil menemukan stimulus-stimulus yang mempengaruhi kemampuan berkomunikasi penyandang dysarthria, yaitu : frekuensi, intensitas suara dan durasi pengucapan kata [14]. Hasil penelitian ini dikuatkan oleh hasil penelitian lain yang menyatakan bahwa perubahan suara tidak hanya disebabkan oleh komponen suara tetapi sangat dipengaruhi oleh sistem pernafasan meliputi : frekuensi, intensitas dan durasi pengucapan kata [15].

Penelitian untuk mengetahui pengaruh frekuensi tinggi terhadap perkembangan berbicara dan berbahasa penyandang dysarthria juga telah dilakukan. Penelitian ini menghasilkan kesimpulan bahwa penyandang dysarthria dapat menirukan artikulasi kata mendekati benar dengan prosentase 90–91,67% pada frekuensi tinggi (5,5 KHz–15 KHz). Berdasar kasus kesalahan pengenalan ini, penelitian ini merekomendasikan adanya tool yang berfungsi untuk mengendalikan frekuensi [13].

Setelah diketahui stimulus-stimulus yang dapat diberikan kepada penyandang dysarthria, beberapa peneliti mengembangkan ASR sebagai alat bantu komunikasi dan terapi wicara bagi penyandang dysarthria. Sebagai alat bantu komunikasi, VIVOCA dirancang untuk mengenali dan menginterpretasikan ucapan penyandang dan menampilkannya ke dalam bentuk sintesa suara.

8 VIVOCA diketahui mampu mengenali suara dalam lingkungan gaduh dengan tingkat akurasi hingga 80% dan mampu meningkatkan kecepatan berkomunikasi penyandang dalam proses berkomunikasi [12].

Selain VIVOCA, alat bantu berbasis ASR sebagai alat bantu komunikasi bagi penyandang dysarthria adalah Program for Evaluation and Analysis of all

Kinds of Speech Disorders (PEAKS) yang dirancang untuk mengevaluasi

kejelasan ucapan penyandang. Hasil uji coba yang telah dilakukan terhadap PEAKS didapatkan kesimpulan hasil, PEAKS memiliki korelasi hasil pengenalan antara 0,77 hingga 0,87. Dengan kata lain kemampu an PEAKS dalam mengenali kata berada dalam kategori cukup baik [16].

Selain sebagai alat bantu untuk berkomunikasi, penggunaan komputer sebagai alat bantu terapi wicara bagi penyandang dysarthria termasuk CP juga telah dikembangkan oleh beberapa peneliti, yaitu sebuah alat yang diberi nama

Computer-Aided Speech and Language Therapy (CASLT) yang dapat digunakan

sebagai alat bantu terapi wicara interaktif semi otomatis. Berdasar hasil percobaan yang telah dilakukan, CASLT sebagai ASR memiliki tingkat akurasi pengenalan sebesar 66,8% untuk pembicara independen dan 73,6% untuk pembicara yang terikat oleh sistem. Sedangkan kemampuan CASLT sebagai alat bantu terapi wicara diketahui dapat meningkatkan kemampuan berkomunikasi dengan tingkat pengenalan mencapai 85,9% [10].

Menurut Popovici dan Buică-Belciu (2012), terdapat empat komponen penting dalam intervensi terapi wicara, yaitu : intensitas, perhatian yang aktif, umpan balik dan manfaat yang didapatkan. Komponen-komponen tersebut dapat distimulasikan baik pada proses terapi wicara yang dilakuan oleh terapis maupun program latihan wicara yang dilakukan secara mandiri di rumah [17].

Berdasar penelitian-penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya, terdapat beberapa perbedaan dengan penelitian yang akan dilakukan. Adapun yang membedakan penelitian ini dengan penelitian-penelitian

9 sebelumnya adalah sebagai berikut.

1. Tahap pengenalan suara pada penelitian yang dilakukan, algoritme yang digunakan pada tahap ekstraksi ciri dan pengenalan pola suara tidak menggunakan algoritme yang lazim digunakan oleh peneliti lain yaitu algoritme Mel-Frequency Cepstrum Coefficients (MFCC). Pada penelitian ini, teknik ekstraksi ciri dilakukan menggunakan algoritme framing, yaitu algoritme ekstraksi ciri baru yang dikembangkan dengan tujuan meningkatkan kinerja dari ASR terutama dari faktor kecepatan proses sebagaimana yang dikemukakan oleh Saz,et al (2009) yang menyatakan bahwa kinerja ASR terkendala oleh faktor kecepatan dengan mempertahankan tingkat akurasi yang telah ditetapkan[10]. Pengembangan tersebut dengan tetap mempertahankan tingkat akurasi pada tingkat toleransi kesalahan sebesar 5-15%

2. Teknik pengendalian pada penelitian ini dilakukan secara otomatis menggunakan sistem cerdas untuk mengendalikan stimulus-stimulus yang dapat mempengaruhi perkembangan berbicara dan berbahasa. Hal ini didasarkan pada penelitian yang dilakukan oleh Polur dan Miller tahun 2005 yang merekomendasikan adanya tool pengendalian menggunakan sistem cerdas untuk mengendalikan stimulus-stimulus yang mempengaruhi perkembangan berbicara dan berbahasa [13]. Penggunaan sistem cerdas juga digunakan untuk membedakan dengan teknik kendali yang dilakukan oleh Namasivayam, et al tahun 2013 yang masih menggunakan teknik kendali manual untuk mengendalikan mesin suara [18]. Selain itu penggunaan sistem cerdas sebagai teknik kendali pada penelitian ini menyempurnakan penelitian yang telah dilakukan oleh Saz, et al tahun 2009 yang masih menggunakan teknik pengendalian semi otomatis. Stimulus-stimulus yang digunakan berdasar hasil penelitian yang dilakukan oleh Patel tahun 1998 dan Jo, et al tahun 2000, yaitu: frekuensi, intensitas ucapan dan durasi pengucapan [10], [14], [15]. Model kendali yang dikembangkan pada penelitian ini merupakan penggabungan dari berbagai model kendali yang

10 telah ada. Model kendali I, yaitu skema MRS+IIS+FCD+FL yang digunakan sebagai teknik kendali proses pemberian stimulus pada proses terapi merupakan jenis pengendalian cascade dengan menggabungkan

Model Reference System (MRS), Iterative Identification System (IIS),

Feedforward Compensation of Distrurbances (FCD) dan Fuzzy Logic (FL),

sedangkan model kendali II merupakan pengembangan dari model kendali I dengan memodifikasi model referensi menjadi model stokastik, yaitu model kendali dengan skema SMS+IIS+FCD+FL.

1.5. Tujuan Penelitian

Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut.

1. Mengembangkan algoritme framing sebagai algoritme ekstraksi ciri yang sesuai untuk diterapkan pada proses terapi wicara.

2. Mengembangkan skema pengendalian stimulus yang akan diberikan selama proses terapi wicara bagi penyandang CP sebagai metode terapi wicara yang disesuaikan dengan tingkat kelainan dan kebutuhan dari masing-masing penyandang CP.

3. Mengetahui pengaruh skema pengendalian variabel-variabel terhadap perkembangan kemampuan berbahasa dan berbicara penyandang CP berdasar skema pengendalian yang telah dirancang.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada naskah disertasi ini disusun sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini meliputi latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, keaslian penelitian, tujuan penelitian dan sistematika penelitian.

11 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Bab ini memuat tinjauan pustaka, landasan teori, pertanyaan penelitian (research questions) dan hipotesis.

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi uraian secara rinci mengenai alat dan bahan, , prosedur pelaksanaan penelitian, prinsip kerja sistem, perancangan database, pengembangan algoritme ekstraksi ciri, perancangan perangkat lunak ASR, pengembangan skema kendali untuk proses terapi wicara perancangan perangkat lunak pengendali, perancangan fungsi keanggotaan, perancangan basis aturan, perancangan mesin inferensi, skenario pengujian, dan metode analisis.

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ALGORITME FRAMING Bab ini memuat proses implementasi dan hasil pengujian algoritme

framing sebagai algoritme ekstraksi ciri. Di dalam bab ini juga terdapat

perbandingan hasil riset dengan hasil penelitian yang dianggap relevan.

BAB 5 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SKEMA PENGENDALIAN Bab ini memuat proses implemntasi dan hasil pengujian skema pengendalian pada proses pemberian stimulus yang diberikan kepada penyandang CP selama terapi wicara dijalankan, serta perbandingan hasil riset dengan hasil penelitian yang dianggap relevan.

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran berdasarkan hasil penelitian yang telah dituangkan dalam bentuk laporan pada pembahasan.