5
Universitas Muhammadiyah Riau
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pupuk
Pupuk merupakan salah satu sumber nutrisi utama yang diberikan pada tumbuhan. Dalam proses pertumbuhan, perkembangan dan proses reproduksi setiap hari tumbuhan membutuhkan nutrisi berupa mineral dan air. Nutrisi yang dibutuhkan oleh tumbuhan diserap melalui akar, batang dan daun. Nutrisi tersebut memiliki berbagai fungsi yang saling mendukung satu sama lainnya dan menjadi salah satu komponen penting untuk meningkatkan produktivitas pertanian (Nurfitriana, 2013).
2.1.1 Pupuk Subsidi
Pupuk subsidi merupakan salah satu jenis subsidi pemerintah yang masih dipertahankan dalam rangka peningkatan kedaulatan pangan nasional yang nilainya terus mengalami peningkatan setiap tahunnya. Anggaran subsidi pupuk tahun 2016 sebesar Rp 30,06 triliun yang hanya dialokasikan untuk pembayaran subsidi tahun berjalan, merupakan anggaran yang cukup besar karena berkontribusi 37,4% dari nilai total subsidi non energi yang sebesar Rp 80,41 triliun. Kebijakan subsidi pupuk sejak pertama kali ditetapkan di sekitar tahun 1970-an terus mengalami penyempurnaan hingga ditetapkannya subsidi pupuk dengan sistem distribusi tertutup saat ini. Bisnis proses subsidi pupuk, meliputi perencanaan, produksi, distribusi, konsumsi dan pengawasan pupuk bersubsidi.
Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa kebijakan subsidi pupuk yang sudah berjalan lebih dari 50 tahun terakhir masih banyak masalah. Mengingat pentingnya pupuk subsidi dalam meningkatkan ketahanan pangan nasional, pemerintah menyatakan pupuk bersubsidi sebagai barang dalam pengawasan (Zulaiha, 2018).
2.1.2 Pupuk Non-Subsidi
Pupuk non-subsidi adalah pupuk yang diperdagangkan secara bebas dan tidak dalam pengawasan pemerintah. Pupuk non-subsidi dapat dibeli sesuai kebutuhan luas lahan dalam jumlah yang tidak dibatasi di dalam pembelian pupuk. Ada beberapa jenis pupuk non-subsidi yaitu NPK Kebomas, NPK Pelangi, NPK MutiaraYara Mila, NPK Kujang, Urea Daun Buah, dan Urea Pusri, Urea
Universitas Muhammadiyah Riau
Kujang, KCL Mahkota, KCL Petrokimia Gresik, KCL Belarusia, dan lain sebagainya.
2.2 Laser Speckle Imaging (LSI)
Laser Speckle Imaging (LSI) adalah teknik yang berguna untuk karakterisasi penyebaran dinamika partikel dengan resolusi spasial dan temporal yang tinggi, akan tetapi pemrosesan gambar lambat. Keuntungan dari pencitraan kontras laser speckle telah menciptakan minat yang cukup besar dalam aplikasinya untuk mempelajari intusi perfusi darah seperti retina dan korteks telah di eksplorasi menggunakan pencitraan kontras laser speckle. Kemampuan pencitraan spasial dan temporal yang tinggi dari pencitraan kontras bintik sangat berguna untuk studi perfusi permukaan di korteks serebral karena perfusi bervariasi antara daerah kecil ruang dan dengan interval waktu yang singkat (Tom, 2008).
2.2.1 Pola Spekel
Ketika permukaan kasar optik diterangi dengan cahaya yang memiliki tingkat koherensi tinggi seperti yang berasal dari laser, cahaya yang tersebar menyajikan distribusi intensitas tertentu, membuat permukaan tampak tertutup dengan struktur granular yang halus. Struktur ini terdiri dari titik – titik gelap dan terang dari berbagai bentuk variabel dan didistribusikan secara acak, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Distribusi intensitas tersebut, yang juga dapat diamati ketika cahaya koheren menyebar melalui media yang menyajikan variasi acak dalam indeks biasnya, dikenal sebagai pola spekel.
Gambar 2.1Pola Spekel
(Sumber : Rabal, 2009 )
Universitas Muhammadiyah Riau
Pola bercak mengisi ruang di sekitar medium difusif, sehingga mereka dapat didaftarkan dengan menempatkan pelat fotografi atau detektor CCD pada jarak tertentu dari objek. Untuk memanggil pola-pola spekel yang diperoleh dari propagasi ruang bebas dari bintik-bintik obyektif cahaya, pola-pola yang diperoleh di bawah kondisi pembentukan citra disebut sebagai speckle subyektif (Rabal, 2009).
2.2.2 Kontras Spekel
Cahaya koheren terkolimasi dengan panjang gelombang menyinari permukaan kasar. Rata-rata panjang gelombangnya jauh lebih kecil dari rata-rata
Gambar 2.2 Pembentukan pola spekel : (a) pemantulan sinar koheren oleh permukaan kasar. (b) transmisi sinar koheren oleh benda tembus cahaya. (c)
formasi gambar dari permukaan kasar
(Sumber : Rabal, 2009)
Universitas Muhammadiyah Riau
tinggi permukaan yang disinari. Sebagian besar bahan memiliki panjang gelombang optik sekitar 0,5 m. Karena tinggi permukaan bervariasi secara acak, gelombang kecil akan terpantul dari permukaan dan juga menimbulkan distribusi fase acak (Gambar 2.2a). Semua gelombang kecil ini akan berinterferensi pada suatu titik dalam ruang P (x, y, z). Situasi yang sama juga terjadi ketika sebuah difusser (ground glass) disinari oleh cahaya koheren seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2b.
Pengamatan spekel dilakukan dengan menggunakan konfigurasi sistem optik yang benar, agar memiliki fungsi penyebaran titik yang cukup luas untuk menjamin bahwa banyak wilayah objek yang saling tumpang tindih pada bidang, seperti pada Gambar 2.2c. Bidang cahaya pada titik P (x, y, z) dalam pola spekel merupakan jumlah dari sejumlah besar N komponen yang mewakili kontribusi dari semua titik hamburan pada permukaan. Standar deviasi pola spekel terpolarisasi sama dengan nilai rata-rata intensitas (Rabal, 2009).
2.3 Jaringan Saraf Tiruan (JST)
2.3.1 Definisi Jaringan Saraf Tiruan (JST)
Jaringan Saraf Tiruan (JST) adalah sistem pemroses informasi yang memiliki karakteristik mirip dengan jaringan saraf biologi (Siang, 2005). JST dibentuk sebagai generalisasi model matematika dari jaringan saraf biologi, dengan asumsi bahwa:
a. pemrosesan informasi terjadi pada banyak elemen sederhana (neuron).
b. sinyal dikirimkan diantara neuron melalui penghubung-penghubung.
c. penghubung antar neuron memiliki bobot yang akan memperkuat atau memperlemah sinyal.
d. Untuk menentukan output, setiap neuron menggunakan fungsi aktivasi (biasanya bukan fungsi linier) yang dikenakan pada jumlahan input yang diterima. Besarnya output ini selanjutnya dibandingkan dengan suatu batas ambang.
Jaringan Saraf Tiruan ditentukan oleh 3 hal :
a. Pola hubungan antar neuron (disebut arsitektur jaringan) b. Metode untuk menentukan bobot penghubung.
c. Fungsi aktivasi
Universitas Muhammadiyah Riau
2.3.2 Pemodelan Jaringan Saraf Tiruan (JST)
Jaringan saraf terdiri atas beberapa neuron dan ada hubungan antara neuron– neuron tersebut. Neuron adalah sebuah unit pemroses informasi yang menjadi dasar pengoperasian jaringan saraf tiruan. Saraf adalah se buah unit pemroses informasi dengan tiga elemen dasar yaitu :
a. Satu set link yang terhubung.
b. Sebuah penjumlah untuk menghitung besarnya penambahan pada sinyal masukan.
c. Sebuah fungsi aktivasi untuk membatasi banyaknya keluaran pada saraf Sebagian besar jaringan saraf melakukan penyesuaian bobot–bobotnya selama menjalani pelatihan.
2.4 Backpropagation
Backpropagation adalah salah satu metode dari jaringan saraf tiruan yang dapat diaplikasikan dengan baik dalam bidang peramalan (forecasting).
Backpropagation melatih jaringan untuk mendapatkan keseimbangan antara kemampuan jaringan mengenali pola yang digunakan selama training serta kemampuan jaringan untuk memberikan respons yang benar terhadap pola masukan yang serupa namun tidak sama dengan pola yang dipakai selama pelatihan (Siang, 2005).
Backpropagation memiliki beberapa unit yang ada dalam satu atau lebih layar tersembunyi (Siang, 2005). Gambar 2.3 adalah arsitektur Backpropagation dengan buah masukan (ditambah sebuah bias), sebuah layar tersembunyi yang terdiri dari unit (ditambah sebuah bias), serta buah keluaran. merupakan bobot garis dari unit masukan ke unit layar tersembunyi ( 0 merupakan bobot garis yang menghubungkan bias di unit masukan ke unit layar tersembunyi ). merupakan bobot dari layar tersembunyi ke unit keluaran ( 0
merupakan bobot dari bias dilayar tersembunyi ke unit keluaran ) (Azizi, 2013).
Pelatihan Backpropagation dilakukan untuk meminimumkan kuadrat kesalahan rata-rata (MSE = Mean Square Error). Metode paling sederhana untuk merubah bobot adalah metode penurunan gradien (gradient descent). Bobot dan bias diubah pada arah dimana untuk kerja fungsi menurun paling cepat, yaitu dalam arah negatif gradiennya.
Universitas Muhammadiyah Riau
Gambar 2.3 Arsitektur Backpropagation (Sumber : Siang, 2005)
2.5 MATLAB (Matrix Laboratory)
MATLAB merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk pemograman, analisis dan komputasi teknis dan matematis berbasis matriks. MATLAB didesain untuk menyelesaikan masalah – masalah persamaan aljabar linier. Matlab dapat dioperasikan pada sistem operasi Windows, Linux, maupun macOS. Selain itu MATLAB juga bisa dihubungkan dengan aplikasi atau bahasa pemograman eksternal lainnya, seperti C, Java, NET, dan Microsoft excel. Dalam MATLAB tersedia pula kotak kakas (toolbox) yang dapat digunakan untuk aplikasi – aplikasi khusus seperti pengolahan sinyal, sistem kontrol, logika fuzzy, jaringan saraf tiruan, optimasi, pengolahan citra digital, bioinformatika, simulasi dan berbagai teknologi lainnya. MATLAB juga memiliki keunggulan lainnya, seperti analisis dan eksplorasi data, pengembangan algoritma, pemodelan dan simulasi, visualisasi plot dalam bentuk 2D dan 3D, hingga pengembangan aplikasi antar muka grafis Graphical User Interface (GUI) ( Ttolleng, 2017).
2.6 Graphical User Interface (GUI)
GUI adalah tipe antarmuka yang digunakan oleh pengguna untuk berinteraksi dengan sistem operasi melalui gambar-gambar grafik, ikon, menu, dan menggunakan perangkat penunjuk ( pointing device) seperti mouse atau track ball. Elemen-elemen utama dari GUI bisa diringkas dalam konsep WIMP (window, icon, menu, pointing device) (Mauladi 2016). Beberapa pembagian bentuk dari GUI sebagai berikut:
Universitas Muhammadiyah Riau
1. Head Up Display System Head Up Display (HUD) adalah suatu tampilan yang transparan dimana dia menampilkan data tanpa mengharuskan si user untuk melihat ke arah yang lain dari sudut pandang biasanya. Asal nama dari alat ini yaitu pengguna dapat melihat informasi dengan kepala yang terangkat (head up) dan melihat ke arah depan dari pada melihat ke arah bawah bagian instrumen. Walaupun HUD dibuat untuk kepentingan penerbangan militer, sekarang HUD telah digunakan pada penerbangan sipil, kendaraang bermotor dan aplikasi lainnya.
2. Tangible User Interface Tangible User Interface (TUI), merupakan suatu antarmuka yang memungkinkan seseorang bisa berinteraksi dengan suatu informasi digital lewat lingkungan fisik. Salah satu perintis TUI ialah Hiroshi Ishii, seorang profesor di Laboratorium Media MIT yang memimpin Tangible Media Group. Pandangan yang istimewanya untuk tangible UI disebut tangible bits, yaitu memberikan bentuk fisik kepada informasi digital sehingga membuat bit dapat dimanipulasi dan diamati secara langsung.
3. Computer Vision Computer Vision yaitu suatu ilmu pengetahuan dan teknologi dari mesin yang melihat.Computer vision dimanfaatkan juga untuk membangun teori kecerdasan buatan yang membutuhkan informasi dari citra (gambar) yang ditangkap dalam berbagai bentuk seperti urutan video, pandangan dari kamera yang diambil dari berbagai sudut dan data multi dimensi yang didapatkan dari hasil pemindaian (scan) medis. Computer vision juga berusaha untuk mengintegrasikan model dan teori untuk pembangunan sistem visi komputer.
4. Browsing Audio Data Browsing Audio Data merupakan metode browsing jaringan yang digunakan untuk browsing video / audio data yang ditangkap oleh sebuah IP kamera. Jaringan video / audio metode browsing mencakupi langkah-langkah sebagai berikut : Menjalankan sebuah program aplikasi komputer lokal untuk mendapatkan kode identifikasi yang disimpan dalam kamera IP Transmisi untuk mendaftarkan kode identifikasi ke DDNS (Dynamic Domain Name Server) oleh program aplikasi Mendapatkan kamera IP pribadi alamat dan alamat server pribadi sehingga pasangan IP kamera dan kontrol kamera IP melalui kamera IP pribadi alamat dan alamat server pribadi compile ke layanan server melalui alamat server pribadi sehingga untuk
Universitas Muhammadiyah Riau
mendapatkan video / audio data yang ditangkap oleh kamera IP, dimana server layanan menangkap video / audio data melalui Internet. Sebagai kemajuan teknologi jaringan, semakin banyak diterapkan jaringan produk yang dibuat- buat terus-menerus. Salah satu yang paling umum diterapkan jaringan yang dikenal adalah produk kamera IP, yang dapat menampilkan isi (video / audio data) melalui Internet. Kamera IP biasanya terhubung ke jaringan melalui router, dan memiliki sebuah IP (Internet Protocol) address setelah operasi sambungan.
5. Speech Recognition Sistem ini dipakai untuk mengubah suara menjadi tulisan, dengan pengenal suara otomatis (automatic speech recognition) atau pengenal suara komputer (computer speech recognition) dengan sistem tadi komputer dapat mendeteksi sebuah suara yang mana dari suara tadi akan di ubah menjadi tulisan. Dengan adanya sistem ini user tidak perlu melakukan pengetikan untuk mengetik suatu kalimat tadi cukup membunyikan kata itu maka komputer secara otomatis menulis apa yang diucapkan. Dan ini juga digunakan (voice recognition) yang digunakan untuk mengidentifikasi siapa yang membunyikan kata itu saat user berbicara jadi suara user akan dikenali berasal dari siapa dengan alat ini dan Istilah “Speech Recognition” digunakan untuk mengidentifikasi apa yang diucapkan oleh user. User interface pada penelitian ini fokus pada kategori computer vision.
