AI_6B Pendefinisian Problema sebagai Proses Pencarian Ruang Keadaan

Pendefnisian Problema

Sebagai Proses

Pencarian Ruang

Pendefnisian Problema Sebagai Proses Pencarian Ruang Keadaan (State Space

Search)

 Aspek tingkah laku cerdas yang mendasari

teknik penyelesaian problema disebut proses pencarian ruang keadaan (space state search).

 Struktur representasi ruang keadaan

bersesuaian dengan struktur pemecahan problema dalam dua cara penting, yaitu:

 Defnisi formal dari sebuah problema diperbolehkan

untuk digunakan sebagai kebutuhan untuk mengubah suatu situasi yang diberikan menjadi suatu situasi yang diinginkan dengan menggunakan seperangkat operasi yang diperkenankan.

 Pendefnisian proses pemecahan problema khusus

diijinkan untuk digunakan sebagai kombinasi teknik-teknik yang telah dikenal dan proses pencarian, teknik-teknik umum dalam mengamati ruang tersebut untuk

 Proses pencarian ruang keadaan itu sendiri tidaklah cukup untuk

mengotomatisasikan tingkah laku

pemecahan problema secara otomatis.   Proses pencarian ruang keadaan

pencarian mendalam (exhaustive

search) melakukan pencarian terhadap seluruh ruang keadaan serangkaian

langkah yang paling dimungkinkan untuk menghasilkan kemenangan. Metode ini dapat diterapkan pada setiap ruang

keadaan, namun ukuran ruang keadaan yang sangat ‘besar’ membuat pendekatan ini secara praktis tidak dimungkinkan.

Misalnya, dalam permainan catur,

terdapat 10120 keadaan atau konfgurasi

 Kita tidak menggunakan exhaustive

search tetapi menjalankan

langkah-langkah yang terbukti efektif yang didasarkan pada aturan-aturan

tertentu yang memandu proses

pencarian ke arah ruang keadaan yang paling menjanjikan. Aturan

inilah yang dikenal sebagai heuristik

Proses Pencarian

Heuristik

 Heuristik merupakan strategi untuk melakukan proses pencarian ruang

problema secara selektif, yang memandu proses pencarian di sepanjang jalur yang memiliki kemungkinan sukses paling

besar, dan mengesampingkan usaha yang bodoh dan memboroskan waktu.

 Jika proses pencarian ruang keadaan merupakan alat untuk memformalkan proses pemecahan problema, maka

heuristik menyuntikkan formalisme

tersebut agar dapat bekerjasama dengan kecerdasan.

 Heuristik mengembangkan efsiensi

dalam proses pencarian, namun dengan kemungkinan mengorbankan

Proses Pencarian

Heuristik

 Contoh heuristik adalah algoritma tempat terdekat (shortest path job), menghasilkan prosedur berikut :

1. pilih sebuah kota secara sembarang

sebagai awal perjalanan

2. untuk memilih kota persinggahan

berikutnya, simak seluruh kota yang belum pernah disinggahi. Pilih kota terdekat dengan kota yang saat ini sedang dikunjungi.

3. ulangi langkah kedua sampai semua

kota telah dikunjungi.

Deskripsi Formal Sebuah

Problema

Langkah-langkah untuk mendapatkan

deskripsi formal dari sebuah problema menjadi representasi ruang keadaan adalah sebagai berikut :

 Defnisikan ruang keadaan yang berisi semua konfgurasi yang dimungkinkan dari obyek-obyek yang relevan (dan bisa pula yang tidak dimungkinkan). Tentu

saja dimungkinkan untuk

mendefnisikan ruang seperti ini tanpa menyebutkan semua ruang yang

dikandungnya secara eksplisit.

 Spesifkasikan satu atau lebih keadaan di dalam ruang keadaan yang

menggambarkan situasi-situasi yang dimungkinkan sebagai keadaan awal

Deskripsi Formal Sebuah

Problema

 Spesifkasikan satu atau lebih keadaan yang dapat diterima sebagai solusi

problema. Keadaan-keadaan ini disebut dengan keadaan tujuan.

 Spesifkasikan seperangkat aturan yang menggambarkan sesuatu yang

dimungkinkan untuk dilakukan oleh operator.

Untuk hal ini dibutuhkan pemikiran tentang :

 asumsi-asumsi tersirat yang terkandung dalam

deskripsi problema informal

 tingkat generalitas aturan-aturan yang dibuat  pekerjaan yang harus dilakukan untuk

memecahkan problema dalam bentuk

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

Kita mempunyai 2 ember. Satu

ember bervolume 4 liter dan ember lainnya bervolume 3 liter.

Problemanya adalah bagaimanakah kita bisa mendapatkan air

bervolume tepat 2 liter di dalam ember bervolume 4 liter? Proses

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

 Ruang keadaan: (x, y); x = 0, 1, 2, 3 atau 4, dan y = 0, 1, 2 atau 3;

dengan x = jumlah air (liter) pada ember bervolume 4 liter, dan y = jumlah air

(liter) pada ember bervolume 3 liter.  Keadaan awal: (0, 0).

 Keadaan yang dituju: (2, n), untuk

sembarang nilai n (persoalan ini tidak

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

 Aturan yang digunakan untuk memecahkan

problema ini adalah sebagai berikut:

1. (x, y  x < 4)  (4, y) 2. (x, y  y < 3)  (x, 3) 3. (x, y  x > 0)  (x-D, y) 4. (x, y  y > 0)  (x, y-D) 5. (x, y  x > 0)  (0, y) 6. (x, y  y > 0)  (x, 0)

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

Arti dari masing-masing operator aturan di atas adalah

1. Mengisi ember bervolume 4 liter. 2. Mengisi ember bervolume 3 liter.

3. Mengisi sejumlah air dari ember bervolume 4 liter. 4. Mengisi sejumlah air dari ember bervolume 3 liter.

5. Mengosongkan/membuang air dari ember bervolume 4

liter.

6. Mengosongkan/membuang air dari ember bervolume 3

liter.

7. Menuangkan air dari ember bervolume 3 liter ke ember

bervolume 4 liter sampai ember bervolume 4 liter menjadi penuh.

8. Menuangkan air dari ember bervolume 4 liter ke ember

bervolume 3 liter sampai ember bervolume 3 liter menjadi penuh.

9. Menuangkan semua air dari ember bervolume 3 liter ke

ember bervolume 4 liter.

10. Menuangkan semua air dari ember bervolume 4 liter ke

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

Asumsi eksplisit yang diberikan misalnya :

 ember-ember dapat diisi air dari PAM

 membuang air dari dalam ember ke

luar

 menuangkan air dari ember yang satu

ke ember yang lain, dan

CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

 Salah satu operasi yang dapat

memecahkan problema ini adalah sebagai berikut_{Jumlah air (liter) dalam Aturan yang}

diterapkan ember

bervolume 4 liter

ember bervolume 3

Cara Merepresentasikan

Ruang Keadaan

1. Graf Keadaan

2. Pohon Pelacakan

Graf Keadaan

 Terdiri dr simpul (node) dan busur

(arc). Simpul menunjukkan keadaan, yaitu keadaan awal dan keadaan

baru yang akan dicapai dengan menggunakan operator.

 Busur menghubungkan suatu

simpul dengan simpul lainnya.

 Busur menunjukkan arah dr suatu

keadaan ke keadaan berikutnya.

 Dalam praktek, sangat sulit

Graf Keadaan

M

Simpul M menunjukkan keadaan awal. Simpul T adalah tujuan.

Ada 4 lintasan dr M ke T: 1. M-A-B-C-E-T

2. M-A-B-C-E-H-T 3. M-D-C-E-T

4. M-D-C-E-H-T

Lintasan yang tidak sampai ke tujuan

(menemui jalan buntu) : 1. M-A-B-C-E-F-G

Pohon Pelacakan

 Untuk menghindari kemungkinan

adanya proses pelacakan simpul secara berulang pada Graph

Keadaan, digunakan Pohon

Pohon Pelacakan

Pohon Pelacakan

 Simpul pada Level 0 disebut akar

(root). Simpul akar menunjukkan keadaan awal yang biasanya

merupakan topik atau obyek.

 Simpul akar memiliki beberapa

percabangan yang terdiri atas

beberapa simpul successor yang

disebut anak (child) dan merupakan simpul perantara.

 Namun, jika dilakukan pelacakan

mundur , maka dapat dikatakan bahwa simpul tersebut memiliki

Pohon Pelacakan

 Simpul yang tidak memiliki anak

disebut daun (leaf) yang

menunjukkan akhir dr suatu pencarian.

 Simpul daun dapat berupa tujuan

Pohon

_And/Or

 Digunakan untuk menunjukkan

bahwa masalah yang hendak diselesaikan dengan Pohon

Pelacakan dapat diselesaikan

Pohon

_And/Or

Pohon

_And/Or

 Dengan pohon AND/OR bisa

Representasi Ruang Keadaaan untuk masalah Ember Air dengan

Strategi Pengendalian

 Untuk dapat memecahkan problema,

dibutuhkan juga suatu struktur pengendalian/kontrol yang

melakukan pengulangan (looping) melalui siklus sederhana

 Selama melakukan proses pencarian

untuk mendapatkan solusi dari

sebuah problema, kita tentu akan bertanya-tanya tentang

bagaimanakah caranya memutuskan aturan berikutnya yang akan

Strategi Pengendalian

 Strategi pengendalian yang baik

haruslah

1. Dapat menimbulkan adanya

‘gerak’.

Strategi pengendalian yang tidak menyebabkan adanya ‘gerak’ tidak akan pernah sampai pada sebuah solusi.

Pada problema ember air, jika kita mulai dengan memilih aturan yang pertama, maka kita tidak akan

Strategi Pengendalian

2. Sistematik

Strategi pengendalian yang tidak sistematik akan menyebabkan

penggunaan serangkaian operator aturan beberapa kali sebelum

Strategi Pengendalian

Jika kita memilih aturan-aturan

yang dapat digunakan secara acak

(random) pada setiap siklus,

walaupun akan menimbulkan adanya ‘gerak’ dan akan

menghasilkan solusi, namun kita akan sampai pada keadaan yang sama beberapa kali dan

menggunakan lebih banyak langkah yang semestinya diperlukan.

  Strategi sistematik yang dapat

digunakan adalah breadth-frst

search, depth-frst search, dan

Problem:

Petani Kambing Srigala

Rumput

 Seorang Petani akan

menyeberangkan seekor Kambing, seekor Srigala, dan Rumput dengan menggunakan perahu menyeberangi sungai.

 Perahu hanya bisa memuat Petani

dan salah satu dari yang hendak

diseberangkan (Kambing / Srigala / Rumput).

 Jika ditinggalkan oleh Petani, maka

Rumput akan dimakan oleh Kambing dan Kambing akan dimakan oleh

Problem:

Petani Kambing Srigala

Rumput

 Deskripsikan secara formal

problema PKSR tersebut!

 Bagaimanakah salah satu solusi

masalah PKSR tersebut dengan deskripsi formal yang dibuat?

 Bagaimanakah representasi ruang