PEMODELAN PEMILIHAN ARTIFICIAL LIGHT HIDROPONIK TERBAIK
MENGGUNAKAN ARTIFICIAL INTELLIGENCE
Ely Setyo Astuti1, ING. Wardana2, Sonief 3, Sarosa 4 1,4 Politeknik Negeri Malang, 2,3 Univestitas Brawijaya Malang
ely.setyo.astuti@polinema.ac.id
,wardana@ub.ac.id
,soniefaam@gmail.com
,msarosa@polinema.ac.id
Abstrak
Hidroponik adalah metode tumbuh tertentu tanaman dan sayuran tanpa tanah, tanaman tumbuh dalam larutan yang terdiri dari nutrisi dalam air pelarut. Penelitian ini bertujuan untuk memilih tanaman terbaik pada artificial light tanaman hidroponik. Artificial light adalah pencahayaan tiruan untuk menggantikan sinar matahari sebagai sumber energi pada proses fotosintesis. Lampu LED yang digunakan adalah warna putih dengan beberapa variasi yaitu 10 watt, 20 watt dan 40 watt. Sedangkan tanaman yang di pilih adalah sayuran lettuce atau yang lebih di kenal dengan slada keriting. Media hidroponiknya memanfaatkan limbah botol bekas. Penanaman sayuran lettuce dimulai dari proses semai di media rockwool selama 10 hari, setelah itu pindah tanam dengan nutrisi awal 500 ppm. Selanjutnya setiap 10 hari sekali dinaikkan nutrisinya menjadi 800 ppm dan 1000 ppm. Variabel yang diukur pada penelitian ini meliputi jumlah daun dan tinggi batang. Pengukuran dilakukan setelah panen dalam umur 30-40 hari. Data yang diperoleh dari penelitian ini menjadi data dalam software Artificial Intelligence (AI) untuk menentukan tanaman tebaik dari beberapa perlakuan tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan lampu 40 watt memberikan hasil terbaik dari semua variabel yang diukur. Adapun penggunaan lampu 10 watt menyebabkan pertumbuhan pada tanaman lettuce lebih lambat.
Kata kunci: Artificial light, hidroponik, Artificial Intelligence, Lettuce.
I. PENDAHULUAN
Pemanfaatan lahan non pertanian dapat didukung dengan intensifikasi pertanian salah satunya yaitu teknologi hidroponik. [1] menyatakan teknologi hidroponik adalah inovasi dalam budidaya tanaman tanpa media tanah namum memanfaatkan nutrisi, air, serta bahan yang porus sebagai media tanam. [2] teknologi hidroponik dapat meminimalisir kondisi lingkungan non ideal bagi tanaman.
Kendala umum yang sering dialami petani konvensional di Indonesia adalah kondisi lingkungan yang kurang mendukung seperti curah hujan yang tinggi [10]. Sehingga tanaman tidak mengalami proses fotosintesis secara sempurna karena kurangnya penyinaran cahaya matahari. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk memanipulasi cahaya matahari adalah dengan menggunakan lampu LED atau Growing Light.
Pada penelitian [3] menunjukkan bahwa warna putih lampu neon dapat memberikan hasil yang lebih tinggi pada pertumbuhan tanaman pakcoy dibandingkan dengan lampu neon yang berwarna hijau, biru, kuning dan merah. Namun lamanya penyinaran lampu LED dan lampu neon yang tepat pada penanaman pakcoy di dalam ruangan belum diketahui. Penelitian yang lain dilakukan oleh [4] untuk mengetahui
berapa lama penyinaran kombinasi lampu LED dan lampu neon yang cocok untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil produksi tanaman pakcoy dengan hidroponik sistem sumbu. Penelitian yang lain menggunakan LED untuk sayur bayam [5].
Pada penelitian ini bertujuan untuk mencari tanaman terbaik dari artificial light lampu led warna putih pada tanaman sayuran lettuce dengan menggunakan software AI.
II. KAJIAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Sebelumnya
Pada penelitian [3] menunjukkan bahwa warna putih lampu neon dapat memberikan hasil yang lebih tinggi pada pertumbuhan tanaman pakcoy dibandingkan dengan lampu neon yang berwarna hijau, biru, kuning dan merah. Penelitian yang lain dilakukan oleh [4] untuk mengetahui berapa lama penyinaran kombinasi lampu LED dan lampu neon yang cocok untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil produksi tanaman pakcoy dengan hidroponik sistem sumbu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan lampu LED 36 watt dan lampu neon 42 watt selama 20jam lebih baik jika
dibandingkan dengan perlakuan penyinaran buatan lainnya tetapi masih kurang optimal jika dibandingkan dengan perlakuan penyinaran cahaya matahari alami.
2.2 Tinjauan Pustaka
Fotosintesis adalah proses sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan energi cahaya matahari. [6]. Hidroponik adalah metode tumbuh tertentu tanaman dan sayuran tanpa tanah, bukan bukan tanaman tumbuh dalam larutan yang terdiri dari nutrisi dalam air pelarut. [7]. Pemanfaatan lahan non pertanian dapat didukung dengan intensifikasi pertanian salah satunya yaitu teknologi hidroponik. [1] menyatakan teknologi hidroponik adalah inovasi dalam budidaya tanaman tanpa media tanah namum memanfaatkan nutrisi, air, serta
bahan yang porus sebagai media tanam. [2] teknologi hidroponik dapat meminimalisir kondisi lingkungan non ideal bagi tanaman.
Selama dekade terakhir, sistem pakar atau Expert System(ES) telah menjadi aplikasi praktis utama dari penelitian Artificial Intelligence (AI). Saat ini, ada banyak sistem yang berguna di hampir setiap disiplin ilmu yang beroperasi di seluruh dunia. Ada banyak area aplikasi yang telah berhasil untuk mengembangkan ES.[9]
Seperti yang pernah dikatakan Herbert Simon,” Kecerdasan Buatan (AI) lahir di ruang bawah tanah sekolah
Pascasarjana Administrasi Industri di Universitas Carnegie Mellon. [10]
Artificial Intelligence (AI) atau juga sering diartikan
kecerdasan buatan adalah salah satu cabang Ilmu pengetahuan berhubungan dengan pemanfaatan mesin untuk memecahkan persoalan yang rumit dengan cara yang lebih manusiawi. Hal Ini biasanya dilakukan dengan mengikuti/mencontoh karakteristik dan analogi berpikir dari kecerdasan/Inteligensia manusia, dan menerapkannya sebagai algoritma yang dikenal oleh komputer. Gambar 3 menunjukkan bermacam aplikasi yang menggunakan AI.
Dengan suatu pendekatan yang kurang lebih fleksibel dan efisien dapat diambil tergantung dari keperluan, yang mempengaruhi bagaimana wujud dari perilaku kecerdasan buatan. AI biasanya dihubungkan dengan Ilmu Komputer, akan tetapi juga terkait erat dengan bidang lain seperti Matematika, Psikologi, Pengamatan, Biologi, Filosofi, dan yang lainnya. Kemampuan untuk mengkombinasikan pengetahuan dari semua bidang ini pada akhirnya akan bermanfaat bagi kemajuan dalam upaya menciptakan suatu kecerdasan buatan.
III. METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
1. limbah botol bekas. 2. Rockwool
3. TDS meter 4. PH meter
5. LED warna putih 40 watt, 20 watt dan 10 watt 6. Nutrisi AB mix
7. Benih Lettuce (selada keriting) 8. PC
9. Software AI Gambar 1 Desain instalasi hidroponik sistem sumbu tersirkulasi.
Sumber :[8]
Gambar 2. Bagian utama Expert Sistem Sumber : [9]
3,2. Desain Penelitian
Penanaman sayuran lettuce dimulai dari proses semai di media rockwool selama 10 hari, setelah itu pindah tanam dengan nutrisi awal 500 ppm. Selanjutnya setiap 10 hari sekali dinaikkan nutrisinya menjadi 800 ppm dan 1000 ppm. Sedangkan untuk artificial light nya menggunakan Lampu LED yang warna putih dengan beberapa variasi yaitu 10 watt, 20 watt dan 40 watt.
Desain Blok Diagram Penelitian pemilihan artifial light hidroponik menggunakan AI seperti ditunjukkan pada gambar 4 dibawah ini.
Untuk software AI dalam penelituan ini, salah satu metode yang bisa digunakan adalah Forward Chaining dan Backward Chaining. Sebuah mesin inferensi menggunakan pencarian forward chaining dengan aturan inferensi sampai ia menemukan satu klausa IF diketahui benar. Ketika ditemukan dapat menyimpulkan dan menambahkan informasi baru ke datasetnya. Dengan kata lain, dimulai dari beberapa fakta dan menerapkan aturan untuk menemukan semua kesimpulan yang memungkinkan.[11]
Variabel yang digunakan: A = Lampu 20 Watt B = Lampu 40 Watt
C = memiliki Tinggi tanaman D = memiliki Jumlah daun E = 20 watt Tanaman tertinggi
F = 20 watt Tanaman jumlah daun terbanyak G = 40 watt Tanaman tertinggi
H = 40 watt Tanaman jumlah daun terbanyak I = 20 watt Tanaman terbaik
J = 40 watt Tanaman terbaik K = Tanaman terbaik Rule:
R1 = Jika lampu 20 watt AND tanaman paling tinggi THEN tanaman 20 watt paling tinggi
R2 = Jika lampu 20 watt AND jumlah daun paling banyak THEN tanaman 20 watt paling banyak daun
R3 = Jika lampu 40 watt AND tanaman paling tinggi THEN tanaman 40 watt paling tinggi
R4 = Jika lampu 40 watt AND jumlah daun paling banyak THEN tanaman 40 watt paling banyak daun
R5 = Jika R1 AND R2 THEN tanaman 20 watt terbaik R6 = Jika R3 AND R4 THEN tanaman 40 watt terbaik R7 = jika R5 < R6 THEN R6 terbaik
R8 = jika R5 > R6 THEN R5 terbaik Rule sederhana R1: IF A AND C, THEN E R2: IF A AND D, THEN F R3: IF B AND C, THEN G R4: IF B AND D, THEN H R5: IF E AND F, THEN I R6: IF I< J, THEN J R7: IF I>J, THEN I Gambar 4. Blok Diagram penelitian
Sumber : Desain Penelitian
Gambar 5. Flowchart Forward Chaining Sumber :[11]
Gambar 6. Flowchart Back Chaining Sumber :[11]
IV. HASIL DAN ANALISA
Berikut ini adalah hasil artificial light tanaman hidroponik dengan nutrisi yang sama, variasi daya yang berbeda 10 watt, 20 watt dan 40 watt. Pengamatan dan pengukuran generatif dari jumlah daun dan tinggi tanaman. Gambar 8 menunjukkan proses pengamatan mulai masa tanam. Sedangkan hasil tanam seperti ditunjukkan pada gambar 8.
Dari hasil panen (a) lampu LED 40 watt, (b) lampu LED 20 watt dan (c) lampu LED 10 watt. Berikut adalah tabel hasil pengukuran tinggi tanaman dan jumlah daun.
TABEL 1.DATA UJI COBA ARTIFICIAL LIGHT 10 WATT
No sampel Tinggi Tanaman (cm) Jumlah Daun (lb) 1 X1 23 20 2 X2 24 13 3 X3 20 12 4 X4 22 12 5 X5 21 14 6 X6 23 11 7 X7 22 12 8 X8 20 8 9 X9 21 14 10 X10 23 11
Dari tabel 1 di atas didapatkan rata-rata tinggi tanaman 27,8 cm dan rata-rata jumlah daun 13, 3 lembar
a b c
Gambar 8. Backward Chaining dimulai dari G
Gambar 8. Proses pengamatan artificial light hidroponik Sumber : hasil penelitian
Gambar 9. Hasil panen artificial light hidroponik Sumber : hasil penelitian
TABEL 2.DATA UJI COBA ARTIFICIAL LIGHT 20 WATT
No sampel Tinggi Tanaman (cm) Jumlah Daun (lb) 1 X1
28
13
2 X225
13
3 X326
17
4 X425
13
5 X523
20
6 X625
13
7 X728
13
8 X825
13
9 X926
17
10 X1025
13
Dari tabel 2 di atas didapatkan rata-rata tinggi tanaman 25,6 cm dan rata-rata jumlah daun 14,5 lembar
TABEL 3.DATA UJI COBA ARTIFICIAL LIGHT 40 WATT
No sampel Tinggi Tanaman (cm) Jumlah Daun (lb) 1 X1
28
13
2 X225
13
3 X326
17
4 X425
13
5 X523
20
6 X625
13
7 X728
13
8 X825
13
9 X926
17
10 X1025
13
Dari tabel 3 di atas didapatkan rata-rata tinggi tanaman 21,9 cm dan rata-rata jumlah daun 12, 7 lembar
Dari ketiga tabel tersebut dibuat grafik tinggi tanaman dan grafik jumlah daun seperti dibawah ini.
Dari grafik di atas, terlihat bahwa untuk perlakuan artificial light dengan menggunakan lampu 40 watt menghasilkan rata2 tinggi tanaman yang paling tinggi namun untuk jumlah daun di 20 watt jumlahnya paling banyak.Dari hasil pengukuran ini selanjutnya menjadi data untuk software AI untuk menentukan tanaman terbaik dari penelitian ini.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa untuk artificial light hidroponik pada sayuran lettuce dengan menggunakan lampu 40 watt menghasilkan rata2 tinggi tanaman yang paling tinggi namun untuk jumlah daun di 20 watt jumlahnya paling banyak.
Untuk pengembangan lebih lanjut disarankan adanya penambahan beberapa varisasi artificial light dan membandingankan hasilnya dengan hidroponik yang mendapatkan sinar matahari langsung. Pengembangan yang lain menggunakan metode AI yang lain dan membandingkan hasilnya dengan metode AI yang telah digunakan sebelumnya. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan kebudayaan Republik Indonesia yang telah memberikan dukungan finansial melalui beasiswa BPPDN. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penelitian ini sehingga penelitian ini bisa terlaksana dengan baik.
REFERENSI
[1] J. Siregar, S. Triyono, and D. Suhandy, “Pengujian Beberapa Nutrisi Hidroponik Pada Sselada ( Lactuca sativa L . ) Dengan Teknologi Hidroponik Sistem Terapung ( THST ) Termodifikasi Examining Of Several Hidroponics Nutrients For Lettuce On Modified Floating System Hidroponic Technology,” J.
Tek. Pertan., vol. 4, no. 1, pp. 65–72, 2015.
[2] D. Z. Vidianto, S. Fatimah, and C. Wasonowati, “Penerapan Panjang Talang Dan Jarak Tanam Dengan Sistem Hidroponik NFT ( Nutrient Film Technique ) Gambar 10. Grafik Tinggi tanaman artificial light hidroponik
Sumber : hasil penelitian
Gambar 11. Grafik Tinggi tanaman artificial light hidroponik Sumber : hasil penelitian
Pada Tanaman Kailan ( Brassica oleraceae var . alboglabra ),” Agrogivor, vol. 6, no. 2, pp. 128–135, 2006.
[3] L. H. Acero, “Growth Response of Brassica Rapa on the Different Wavelength of Light,” Int. J. Chem. Eng.
Appl., no. December, pp. 415–418, 2013, doi:
10.7763/ijcea.2013.v4.337.
[4] Y. Lindawati, S. Triyono, and D. Suhandy, “NEON
TERHADAP PERTUMBUHAN DAN HASIL
TANAMAN PAKCOY ( Brassica rapa L .) DENGAN HIDROPONIK SISTEM SUMBU ( WICK SYSTEM ) THE EFFECT OF LIGHTING LENGTH WITH
LED AND FLUORESCENT LAMPS
COMBINATION ON THE GROWTH AND
PRODUCT OF PAKCOY ( Brassica rapa L .) WITH W,” J. Tek. Pertan. Lampung, vol. 4, no. 3, pp. 191– 200, 2015.
[5] S. Azis, “Pengaruh Daya Lampu LED Terhadap Pertumbuhan Tanaman Bayam (Amaranthus sp.),” p. 14, 2018.
[6] A. Nio Song, “Evolusi Fotosintesis pada Tumbuhan,” J.
Ilm. Sains, vol. 12, no. 1, p. 28, 2012, doi:
10.35799/jis.12.1.2012.398.
[7] S. M. Ghatage, S. R. Done, S. Akhtar, S. Jadhav, and R. Havaragi, “a Hydroponic System for Indoor Plant Growth,” Int. Res. J. Eng. Technol., no. June, p. 1279, 2008.
[8] S. Kamalia, P. Dewanti, and R. Soedradjad, “TEKNOLOGI HIDROPONIK SISTEM SUMBU PADA PRODUKSI SELADA LOLLO ROSSA (Lactuca sativa L.) DENGAN PENAMBAHAN CaCl2 SEBAGAI NUTRISI HIDROPONIK,” J.
Agroteknologi, vol. 11, no. 1, p. 96, 2017, doi:
10.19184/j-agt.v11i1.5451.
[9] A. Al-Ajlan, “The Comparison between Forward and Backward Chaining,” Int. J. Mach. Learn. Comput., vol. 5, no. 2, pp. 106–113, 2015, doi: 10.7763/ijmlc.2015.v5.492.
[10] R. Cordeschi, “Artificial Intelligence and evolutionary theory : Herbert Simon ’ s unifying framework Edited by Carlo Cellucci , Emily Grosholz and Emiliano Ippoliti,” no. January 2011, p. 437, 2014.
[11] T. Sharma, N. Tiwari, and D. Kelkar, “Study of Difference Between Forward and Backward Reasoning,” Int. J. Emerg. Technol. Adv. Eng. Website
![Gambar 6. Flowchart Back Chaining Sumber :[11]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4181230.2845480/3.893.75.395.313.512/gambar-flowchart-back-chaining-sumber.webp)
