Teknologi Artificial Intelligence Dalam Pengelolaan Sumber Daya Alam

(1)

S. P. Hariningsih adalah Dosen Fakultas Ilmu Komputer UDINUS Semarang 107

Teknologi Artificial Intelligence Dalam Pengelolaan

Sumber Daya Alam

S. P. Hariningsih

Abstract : Artificial intelligence technique is a wonder in a computer’s world, A shadows that computers will totally replace human is a never ending argumentation, with all controversial, however, many appliances of artificial intelligence already practically used and the most popular one is an expert system.

In Indonesia, now is a perfect time to use an expert system in many things, such as expert system as a problem solving to manage natural resources.

Knowledge representation onto expert system could hold important behaviors of a problem then produce information in order to access by problem solving procedure. Physical symbol system hypothesis is a prior basic for an expert system’s research and application. Defining structure and symbol operation were needed in solution of Intelligence problem and the development strategy of search process that work efficiently and precisely to get the potential solution were produce by operation structure. Both of it are important for modern research of artificial intelligence as a representation of knowledge and the search process.

Keywords : Artificial intelligence, Expert System, Neural Network, Database

Latar Belakang

Pembahasan mengenai sumber daya alam (natural resources), mulai dari perkembangan teknologinya sampai kepada bagaimana cara pengelolaannya merupakan hal yang harus mendapat perhatian dari Negara. Potret buram tentang banyaknya bencana alam yang terjadi di berbagai daerah yang menelan banyak korban jiwa manusia, hewan maupun harta benda. Dari potret tersebut mencerminkan belum optimalnya kita sebagai bangsa dalam mengelola sumber daya alam.

Pada era globalisasi seperti saat ini, telah terjadi perkembangan pesat dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya teknologi komputer dan komunikasi atau sering disebut dengan era informasi. Jika pada mulanya komputer digunakan hanya sekedar sebagai alat penghitung, maka desawa ini mesin komputer telah mampu menggantikan peran atau tugas-tugas rumit yang dilakukan oleh manusia, bahkan sanggup menirukan proses biologis manusia dalam pengambilan keputusan.

(2)

108 Techno.COM, Vol. 7 No. 2, Agustus 2008

Teknik untuk membuat komputer mampu mengolah pengetahuan ini disebut teknik kecerdasan buatan (artificial intelligence technique). Dengan pendekatan ini manusia mencoba membuat komputer dapat berfikir seperti cara yang dipakai manusia dalam memacahkan masalah.

Persoalan yang dapat diselesaikan oleh mesin cerdas salah satunya adalah analisa problematika, yaitu pemecahan permasalahan secara umum. Pada komputer standar hanya dapat menyelesaikan persoalan yang telah diprogram secara spesifik. Sebaliknya, kecerdasan buatan dapat memungkinkan komputer untuk berpikir. Dengan cara menyederhanakan program, kecerdasan buatan dapat menirukan proses belajar manusia sehingga informasi baru dapat diserap dan digunakan sebagai acuan dimasa-masa yang akan datang. Manusia dapat menyerap informasi baru tanpa perlu mengubah atau mempengaruhi informasi lain yang telah tersimpan.

Can machine think? Demikian pertanyaan yang muncul seiring dengan berkembangnya bidang kecerdasan buatan (artificial intelligence). Pertanyaan lain yang akan muncul, mampukah sistem pakar tersebut memberi kontribusi nyata didalam pengelolaan sumber daya alam? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, didalam artikel ini akan dibahas secara cermat tentang teknologi berbasis pengetahuan (knowledge based expert system), mulai dari perkembangan teknologinya sampai pada aplikasinya pada pengelolaan sumber daya alam.

Definisi Expert System

Sistem pakar adalah sebuah tejnik inovatif baru dalam menangkap dan memadukan pengetahuan. Kekuatannya terletak pada kemampuannya memecahkan masalah-masalah praktis pada saat sang pakar berhalangan. Kemampuan sistem pakar ini karena didalamnya terdapat basis pengetahuan yang berupa pengetahuan non formal yang sebagian besar berasal dari pengalaman, bukan dari text book.

Pada tahun 1956, mulai diperkenalkan istilah kecerdasan buatan (AI) yang kemudian ditegaskan lagi pada tahun 1961 oleh suatu tulisan marvin Minsky dari MIT tentang Step To Wards AI. Semenjak itu istilah AI menjadi semakin populer dan kemajuan bidang AI ini mencapai puncaknya dengan munculnya pengetahuan tentang sistem pakar.

Didalam perspektif pengetahuan dan teknologi, sistem cerdas merupakan bagian dari bidang intelligence semu. Istilah expert system berasal dari knowledge base expert system (sistem cerdas berbasis pengetahuan), dimana suatu sistem yang menggunakan pengetahuan manusia (human knowledge) yang dimaksukkan kedalam komputer untuk memecahkan masalah yang umumnya memerlukan keahlian seorang pakar atau ahli. Atau dapat juga dikatakan, sebuah program komputer yang menggunakan pengetahuan dan teknik inferensi (pengambilan kesimpulan) untuk memecahkan masalah seolah-olah dilakukan oleh seorang pakar.

Berbeda dengan program komputer biasa, sistem cerdas dapat digunakan untuk memecahkan masalah yang tidak terstruktur dan dimana tidak ada suatu prosedur tertentu untuk memecahkan masalah tersebut. Sedangkan definisi pengetahuan (knowledge) menurut Webster’s New Dictionary of the American Language: persepsi tentang

sesuatu yang jelas dan tentu, semua yang telah dirasakan dan diterima oleh otak, serta merupakan informasi terorganisasi yang dapat diterapkan untuk penyelesaian masalah.

(3)

109

Teknologi Artificial Intellegence (S.P.Hariningsih)

Penggunaan knowledge based expert system ini tidak menjamin solusi yang lebih akurat, tetapi paling tidak mampu menghasilkan keputusan-keputusan yang didasari informasi relatif lebih banyak atau terstruktur. Sesuai dengan namanya, suatu sistem pakar akan sangat tergantung pada pengetahuan (knowledge) yang didapat dari pakar yang menyumbangkan keahlian dan pengalamannya.

Biasanya sistem cerdas dapat dibagi menjadi beberapa bagian, antara lain :

1. Basis Pengetahuan (knowledge base) berisi pengetahuan yang spesifik mengenai domain tertentu yang mana basis pengetahuan ini dapat diperbaharui sesuai dengan tingkat kemampuan seorang expert terhadap pemecahan suatu masalah.

2. Mesin inferensi (inference engine), suatu program yang bertugas mengolah data masukan sesuai pengetahuan dalam basis pengetahuan, menurut kaidah-kaidah tertentu.

3. Bagian kendali (user interface), bagian yang berkomunikasi langsung dengan pengguna (user) sistem. Ada dua macam mesin inferensi, yaitu yang bersifat pasti (deterministik) dan kemungkinan (probabilistik). Struktur dari sistem cerdas diperlihatkan pada gambar 1.

Gambar 1. Struktur sistem cerdas (Expert System)

Sistem konvensional yang berlandaskan logika konvensional berdasarkan pada dua keadaan benar atau salah (true or false), ternyata kurang serasi untuk mengadopsi cara berpikir manusia yang banyak mengandung hal ketidak pastian (uncertainly), proses belajar (learning process), penalaran, sifat adaptif dan sebagainya. Cara penalaran otak manusia tidaklah sama dengan komputer, karena komputer menalar dengan langkah yang pasti. Sedangkan manusia menalar dengan istilah sehari-hari, misalnya udara sejuk, airnya hangat, kecepatannya rendah dan lainnya.

Banyak hal yang bersifat tidak linear, yang susah diformulasikan secara matematis, namun sangat mudah dilakukan dengan perintah manusia biasa. Sedangkan sistem cerdas, seperti logika fuzzy yang pertama kali

Pengguna (user)

Antar Muka Pengguna (user) Fakta Basis Pengetahuan (knowledge based) Fakta Solusi Fakta Pakar (expert) Transformasi Pengetahuan Mesin Inferensi (Inference Engine)

(4)

ditemukan oleh Lothfi A Zadeh pada tahun 1965 telah mampu mengatasi masalah tersebut, karena menurut logika tersebut segala sesuatu tidaklah dapat dikatakan 100% benar atau 100% salah, namun fungsi keanggotaannya dalam suatu himpunan dapat bervariasi antara 0(no) dan 1 (yes). Sehingga beberapa variabel yang telah disebutkan dapat diubah menjadi variabel numerik dan sebaliknya oleh logika fuzzy. Secara umum, sistem konvensional fokus pada pemrosesan informasi. Sedangkan sistem cerdas berfokus kepada pemrosesan pengetahuan (knowledge processing).

Representasi pengetahuan dimaksudkan untuk menangkap sifat-sifat penting problema dan membuat informasi tersebut dapat diakses oleh prosedur pemecahan problema. Bahasa representasi harus dapat membuat seorang pemrogram mampu mengekspresikan pengetahuan yang diperlukan untuk mendapatkan solusi problema. Ekspresitivitas dan efisiensi merupakan dimensi utama dalam melakukan evaluasi bahasa-bahasa representasi pengetahuan.

Kelebihan dan Kekurangan Expert System

Pemanfaatan sistem pakar digunakan baik pada aplikasi bisnis maupun aplikasi lainnya. Aplikasi sistem pakar didalam pengelolaan sumber daya alam masih relatif baru dan merupakan pendekatan yang ditujukan untuk menangani masalah problema kualitatif, lebih dititik beratkan pada sebab akibat daripada proses penghitungan. Serta lebih diarahkan pada pengaturan sejumlah besar pengetahuan yang bervariatisi daripada diimplementasikan pada algoritma tunggal dan mapan. Salah satu tujuan jangka panjang kecerdasan buatan adalah pembuatan program yang memiliki kemampuanuntuk memahami bahasa manusia.

Sistem pakar digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah didalam pengembangan teknologi pengelolaan sumber daya alam. Hal ini karena sistem pakar memberikan banyak kelebihan. Akan tetapi perlu juga diketahui bahwa seperti halnya sistem yang lainnya, selain memberikan banyak kelebihan, sistem pakar juga mempunyai beberapa kelemahan.

Kelebihan dalam sistem pakar adalah sebagai berikut :

1. membuat seorang yang awam bekerja seperti layaknya seorang pakar.

2. meningkatkan produktivitas akibat meningkatnya kualitas hasil pekerjaan, meningkatnya kualitas kualitas pekerjaan ini disebabkan meningkatnya efisiensi kerja.

3. menghemat waktu kerja. 4. menyederhanakan pekerjaan.

5. merupakan arsip yang terpercaya dari sebuah keahlian, sehingga bagi pemakai sistem pakar akan seolah-olah berkonsultasi langsung dengan sang pakar.

6. memperluas jangkauan, dari keahlian seorang pakar. Dimana sebuah sistem pakar yang telah dilaksanakan, akan sama saja artinya dengan seorang pakar yang tersedia dalam jumlah besar, dapat diperoleh dan dipakai dimana saja.

(5)

111

Kekurangan dari sistem pakar, adalah sebagai berikut :

1. sistem pakar hanya dapat menangani pengetahuan yang konsisten. Sistem pakar dirancang dengan aturan-aturan yang hasilnya sudah pasti dan konsisten sesuai dengan alur diagram pohonnya. Untuk pengetahuan yang cepat berubah-ubah dari waktu ke waktu, ,aka knowledge base di sistem pakar harus selalu diubah (diperbaharui), tentu cukup merepotkan.

2. sistem pakar tidak dapat menangani hal yang bersifat judgement. Sistem pakar memberikan hasil yang pasti, sehingga keputusan akhir pengambilan keputusan jika melibatkan kebijaksanaan dan institusi masih tetap di tangan manajemen.

3. format knowledge base sistem pakar terbatas. Knowledge base pada sistem pakar berisis aturan-aturan (rules) yang ditulis dalam bentuk statemen if-then.

Expert System dalam Pengelolaan Sumber Daya Alam

Pengembanganga teknologi telekomunikasi khususnya penginderaan jarak jauh melalui ruang angkasa, mampu menyediakan berbagai sensor dan platform. TeknIk penginderaan jarak jauh dan teknik pengolahan data (digital image processing) memungkinkan untuk mengoleksi, analisa dan interpretasi data secara cepat dan efisien. Saat ini, teknik penginderaan jarak jauh yang dilengkapi dengan teknik pengolahan data telah banyak diaplikasikan didalam pengelolaan sumber daya alam. Teknik ini berbasis pada pemrosesan informasi

(information processing) dengan pendekatan statistik yang oleh para ahli biasa disebut sistem konvensional. Dalam perjalannya, ditemukan begitu kompleksnya permasalahan yang dihadapi didalam pengelolaan sumber daya alam, sehingga menyebabkan keterbatasan sistem konvensional dalam penerapannya. Untuk itu dengan dilandasi kesadaran tinggi, para ahli berupaya keras untuk mengembangkan teknologi baru yang mampu memberi kontribusi didalam memecahkan permasalahan yang dihadapi oleh sistem konvensional diatas.

Kehadiran teknologi knowledge based expert system yang pengembangannya berfokus pada pemrosesan pengetahuan (knowledge processing), merupakan suatu paradigma baru didalam memberi solusi pengelolaan sumberdaya alam.

Blok diagram modul pengembangan sistem berbasis pengetahuan sebagai kontribusi yang mampu memberi nilai tambah didalam solusi pengelolaan sumber daya alam, terlihat pada gambar 2.

* Pattern Recognition * Dynamic Model * Intelligent DSS

a. Remote Sensing a. Mathematic Numeric a. Cost minimizing objective Function b. Rapid Mapping b. Knowledge Based

model.

Gambar 2. Blok Diagram Modul Expert System dalam pengelolaan SDA Object Identification Object Identification Object Identification

(6)

Identifikasi obyek (object identification) merupakan suatu teknik utuk mengidentifikasi obyek di permukaan bumi dengan menggunakan satelit pengindera jauh. Proses klasifikasi dapat dilakukan mengunakan pendekatan fuzzy neural network model. Parameter-parameter jaringan saraf (artificial neural network) diestimasi dengan proses pembelajaran (learning process) secara supervisi untuk daerah yang telah diketahui (known sites).

Parameter-parameter yang sudah diestimasi selanjutnya digunakan untuk mengidentifikasi jenis-jenis obyek, seperti hutan, sumber daya air lahan pertanian, sumber daya laut, mineral dan lainnya. Pada tahapan pemodelan

(modeling stage), obyek yang telah diidentifikasi digunakan untuk kalibrasi model matematika, model berbasis pengetahuan dan keluarannya merupakan model estimasi untuk pengelolaan dan perencanaan sumber daya alam. Sedangkan tahap optimasi (optimation stage) merupakan tahapan untuk pemanfaatan optimal dari sumberdaya alam, untuk itu perlu dikembangkan suatu sistem pendukung keputusan secara cerdas (intelligent decision support system) denganmemformulasikan sebuah fungsi obyektif biaya minimum (cost minimizing objective function),

serta bermanfaat secara ekonomis. Integrasi dari ketiga tahapan tersebut terlihat pada gambar 2, merupakansuatu proses pendekatan dalam memberi solusi penyelesaian permasalahan sumber daya alam.

Pengembangan Sistem Pakar

Sebuah sistem pakar terdiri atas komponen-komponen sebagai berikut : a. Basis pengetahuan (knowledge base)

b. Basis data (data base)

c. Mesin Inferensi (Inference Engine)

d. Antar muka pemakai (User Interface).

Gambar 3. Hubungan komponen-komponen utama dalam sistem pakar

Basis Pengetahuan Kaidah - fakta Memori Kerja Basis data Mesin Inferensi Inferensi - Kontrol

Sub Sistem Penerimaan Pengetahuan

Subsistem Penjelasan

Media Komunikasi

(7)

113

Basis Pengetahuan

Basis pengetahuan merupakan inti program sistem pakar dimana basis pengetahuan ini merupakan representasi pengetahuan (knowledge Representation) dari seorang pakar. Ada beberapa alasan dalam memilih teknik representasi pengetahuan, antara lain :

a. Kemampuan representasi, artine teknik yang dipilih harus mampu merepresentasikan semua jenis pengetahuan yang akan dimasukkan ke dalam sistem pakar.

b. Kemudahan dalam penalaran, artinya teknik yang dipilih harus mudah diproses untuk memperoleh kesimpulan.

c. Efisiensi proses akuisisi, artinya teknik yang dipilih harus membantu pemindahan pengetahuan dari pakar kedalam komputer.

d. Efisiensi proses penalaran, artinya teknik yang dipilih harus dapat diproses dengan efisien untuk mencapai kesimpulan.

Basis Data

Basis data adalah bagian yang mengandung semua fakta-fakta, baik fakta awal pada saat sistem mulai beroperasi maupun fakta-fakta yang didapatkan pada saat pengambilan kesimpulan sedang dilaksanakan. Dalam prakteknya, basis data berada didalam memori komputer. Kebanyakan sistem pakar mengandung basis data untuk menyimpan data hasil observasi dan data lainnya yang dibutuhkan selama pengolahan.

Mesin Inferensi

Mesin inferensi adalah bagian yang mengandung mekanisme fungsi berpikir dan pola-pola penalaran sistem yang digunakan oleh seorang pakar. Mekanisme ini akan menganalisa suatu masalah tertentu dan selanjutnya akan mencari jawaban atau kesimpulan yang baik.

Secara deduktif mesin inferensi memilih pengetahuan yang relevan dalam rangka mencapai kesimpulan. Dengan demikian sistem ini dapat menjawab pertanyaan pemakai pemakai meskipun jawaban tersebut tidak tersimpan secara ekplisit didalam basis pengetahuan. Mesin inferensi memulai pelacakannya dengan mencocokkan kaidah-kaidah dalam basis pengetahuan dengan fakta-fakta yang ada dalam basis data . Terlihat dalam gambar 3, diagram pelacakan.

Antarmuka Pemakai

Antarmuka pemakai adalah bagian penghubung antara program sistem pakar dengan pemakai. Pada bagian ini akan terjadi dialog antara program dan pemakai. Pada bagian ini akan terjadi dialog antara program dan pemakai. Program akan mengajukan pertanyaan-pertanyaan berbentuk ”ya atau tidak” (yes or no question) atau berbentuk menu pilihan. Program sistem pakar akan mengambil kesimpulan berdasarkan jawaban-jawaban dari pemakai tersebut.

(8)

Beban Lebih Uji Beban

Jalan Rusak Susunan Tanah Erosi Labil Komposisi /

Kesalahan Konstruksi Korupsi Ulah Manusia

Banjir Hutan Gundul Penebangan Liar

Sampah Pembuangan

Sembarangan Pengolahan Limbah

Tidak ada PP Lemah

Gambar 3. Diagram Pelacakan

Berdasarkan data yang bersumber dari televisi RCTI tertanggal 20 Februari 2008 pukul 20.20 WIB, tercatat bahwa beban lebih mencapai 65 %, Konstruksi jelek (salah) 15 % dan tanal labil atau alam hanya 20%.

Tetapi dalam pengembangan sistem pakar akan melibatkan pihak-pihak yang berkompeten yang saling berkait, antara lain :

1. Studi awal. Bertujuan untuk mempelajari domain dari permasalahan dan kelayakan, apakah dapat dibuatkan sistem pakarnya atau tidak. Studi ini dilakukan oleh analis sistem.

2. pemilihan perangkat lunak yang akan digunakan, apakah akan membangun sendiri inference engine atau mengunakan ES shell. Tahap ini dilakukan oleh analis sistem bersama-sama dengan pemakai sistem.

3. Pemilihan pakar.

4. Pengambilan pengetahuan. Tahap pengambilan pengetahuan (knowledge acquisition) dilakukan oleh analis sistem bersama-sama dengan knowledge engiiner dan pemakai sistem.

Membangun Sistem pakar

Membangun sistem pakar melibatkan pihak yang berkompeten dengan langkah-langkah kerja sebagai berikut : a. Mengidentifikasi Tujuan (goal)

b. Mengidentifikasi atribut-atribut c. Menderiasi aturan-aturan d. Hasilkan Prototipe e. Menguji sistem f. Mengimplementasikan sistem g. Operasi sistem h. Merawat sistem

(9)

115

KESIMPULAN

Mengingat begitu kompleksnya permasalahan yang dihadapi dalam pengelolaan sumber daya alam dan pelestariannya, khususnya di negara kita. Maka tidak ada pilihan lain kecuali kita harus segera menguasai dan mengembangkan teknologi yang mampu memberikan solusi nyata. Teknologi berbasis pengetahuan (knowledge based expert system) dengan berbagai kehandalannya merupakan suatu terobosan baru yang mampu memberikan nilai tambah didalam pengelolaan sumber daya alam secara lebih baik.

Dampak dari kemajuan teknologi komputer yang mampu menggantikan tugas manusia di era intellijensi ini tidak akan mengurangi lapangan pekerjaan, bahkan sebaliknya akan membuka lapangan kerja baru yang lebih efisien. Pengembangan sistem pakar harus kita buktikan dengan pemanfaatannya sebagai problem solving di berbagai bidang. Dan sistem pakar merupakan teknologi sebagai suatu paradigma baru didalam pengelolaan sumberdaya alam di Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

A. G. Buchaman and E. H. Shortliffe. Rule-Based Expert System: The MYCIN Experiments of the Stanford Heuristic Programming Project. Addison Wesley, 1984.

Farid Azis, Belajar Sendiri Pemrograman Sistem Pakar, Elex Media Komputindo, 1994. Jogiyanto HM, Ph.D. ”Sistem, Teknologi Informasi:, Penerbit Andi Offset Yogyakarta, 2003. Leung Y., “Intelligent Spatial Decision Support Systems”, Berlin Springer Verlag, 1997.

Marvin Minsky, ”Steps Toward AI”, MIT Press, 1961.

Muhamad Sadly, Pusat Teknologi Inventarisasi Sumberdaya Alam (P-TISDA), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT).