MAKALAH NEURAL NETWORK
Tugas Mata Kuliah
Pengantar Teknologi Sistem Cerdas
Disusun Oleh :
Derlan Crystian
Dicky Rizky Pratama
Dwi Bagaskara
Eric Gorlitz
Frendy Pratama
Guntur Buana P
Fatmawati Dewi
Hana Rahmi Adilah
UNIVERSITAS GUNADARMA
2017/2018
Cabang ilmu kecerdasan buatan cukup luas, dan erat kaitannya dengan disiplin ilmu yang lainnya. Hal ini bisa dilihat dari berbagai aplikasi yang merupakan hasil kombinasi dari berbagai ilmu. Seperti halnya yang ada pada peralatan medis yang berbentuk aplikasi. Sudah berkembang bahwa aplikasi yang dibuat merupakan hasil perpaduan dari ilmu kecerdasan buatan dan juga ilmu kedokteran atau lebih khusus lagi yaitu ilmu biologi.
Neural Network merupakan kategori ilmu Soft Computing. Neural Network sebenarnya mengadopsi dari kemampuan otak manusia yang mampu memberikan stimulasi/rangsangan, melakukan proses, dan memberikan output. Output diperoleh dari variasi stimulasi dan proses yang terjadi di dalam otak manusia. Kemampuan manusia dalam memproses informasi merupakan hasil kompleksitas proses di dalam otak. Misalnya, yang terjadi pada anak-anak, mereka mampu belajar untuk melakukan pengenalan meskipun mereka tidak mengetahui algoritma apa yang digunakan. Kekuatan komputasi yang luar biasa dari otak manusia ini merupakan sebuah keunggulan di dalam kajian ilmu pengetahuan.
Fungsi dari Neural Network diantaranya adalah:
- Pengklasifikasian pola
- Memetakan pola yang didapat dari input ke dalam pola baru pada output
- Penyimpan pola yang akan dipanggil kembali
- Memetakan pola-pola yang sejenis
- Pengoptimasi permasalahan
- Prediksi
PEMBAHASAN
SEJARAH
Perkembangan ilmu Neural Network sudah ada sejak tahun 1943 ketika Warren McCulloch dan Walter Pitts memperkenalkan perhitungan model neural network yang pertama kalinya. Mereka melakukan kombinasi beberapa processing unit sederhana bersama-sama yang mampu memberikan peningkatan secara keseluruhan pada kekuatan komputasi.
Keberhasilan perceptron dalam pengklasifikasian pola tertentu ini tidak sepenuhnya sempurna, masih ditemukan juga beberapa keterbatasan didalamnya. Perceptron tidak mampu untuk menyelesaikan permasalahan XOR (exclusive-OR). Penilaian terhadap keterbatasan neural network ini membuat penelitian di bidang ini sempat mati selama kurang lebih 15 tahun. Namun demikian, perceptron berhasil menjadi sebuah dasar untuk penelitian-penelitian selanjutnya di bidang neural network. Pengkajian terhadap neural network mulai berkembang lagi selanjutnya di awal tahun 1980-an. Para peneliti banyak menemukan bidang interest baru pada domain ilmu neural network. Penelitian terakhir diantaranya adalah mesin Boltzmann, jaringan Hopfield, model pembelajaran kompetitif, multilayer network, dan teori model resonansi adaptif.
Untuk saat ini, Neural Network sudah dapat diterapkan pada beberapa task, diantaranya classification, recognition, approximation, prediction, clusterization, memory simulation dan banyak task-task berbeda yang lainnya, dimana jumlahnya semakin bertambah seiring berjalannya waktu.
Definisi Neurall Network
Neural Networks (Jaringan Saraf Tiruan) menurut Haykin [4] didefinisikan sebagai berikut :
“Sebuah neural network (JST: Jaringan Saraf Tiruan) adalah prosesor yang terdistribusi paralel, terbuat dari unit-unit yang sederhana, dan memiliki kemampuan untuk menyimpan pengetahuan yang diperoleh secara eksperimental dan siap pakai untuk berbagai tujuan. Neural network ini meniru otak manusia dari sudut : 1) Pengetahuan diperoleh oleh network dari lingkungan, melalui suatu proses pembelajaran. 2) Kekuatan koneksi antar unit yang disebut synaptic weights,berfungsi untuk menyimpan pengetahuan yang telah diperoleh oleh jaringan tersebut.”
Secara sederhana, Jaringan Syaraf Tiruan adalah sebuah alat pemodelan data statistik non-linier. Jaringan Syaraf Tiruan dapat digunakan untuk memodelkan hubungan yang kompleks antara input dan output untuk menemukan pola-pola pada data. Menurut suatu teorema yang disebut "teorema penaksiran universal", Jaringan Syaraf Tiruan dengan minimal sebuah lapis tersembunyi dengan fungsi aktivasi non-linear dapat memodelkan seluruh fungsi terukur Boreal apapun dari suatu dimensi ke dimensi lainnya.
Konsep Neural Network
1. Proses Kerja Jaringan Syaraf Pada Otak Manusia
Ide dasar Neural Network dimulai dari otak manusia, dimana otak memuat sekitar 1011 neuron. Neuron ini berfungsi memproses setiap informasi yang masuk. Satu neuron memiliki 1 akson, dan minimal 1 dendrit. Setiap sel syaraf terhubung dengan syaraf lain, jumlahnya mencapai sekitar 104 sinapsis. Masing-masing sel itu saling berinteraksi satu sama lain yang menghasilkan kemampuan tertentu pada kerja otak manusia.
Dari gambar di atas, bisa dilihat ada beberapa bagian dari otak manusia, yaitu:
- Dendrit (Dendrites) berfungsi untuk mengirimkan impuls yang diterima ke badan sel syaraf.
- Akson (Axon) berfungsi untuk mengirimkan impuls dari badan sel ke jaringan lain
- Sinapsis berfungsi sebagai unit fungsional di antara dua sel syaraf.
Proses yang terjadi pada otak manusia adalah:
Sebuah neuron menerima impuls dari neuron lain melalui dendrit dan mengirimkan sinyal yang dihasilkan oleh badan sel melalui akson. Akson dari sel syaraf ini bercabang-cabang dan berhubungan dengan dendrit dari sel syaraf lain dengan cara mengirimkan impuls melalui sinapsis. Sinapsis adalah unit fungsional antara 2 buah sel syaraf, misal A dan B, dimana yang satu adalah serabut akson dari neuron A dan satunya lagi adalah dendrit dari neuron B. Kekuatan sinapsis bisa menurun/meningkat tergantung seberapa besar tingkat propagasi (penyiaran) sinyal yang diterimanya. Impuls-impuls sinyal (informasi) akan diterima oleh neuron lain jika memenuhi batasan tertentu, yang sering disebut dengan nilai ambang (threshold).
2. Struktur Neural Network
Dari struktur neuron pada otak manusia, dan proses kerja yang dijelaskan di atas, maka konsep dasar pembangunan neural network buatan (Artificial Neural Network) terbentuk. Ide mendasar dari Artificial Neural Network (ANN) adalah mengadopsi mekanisme berpikir sebuah sistem atau aplikasi yang menyerupai otak manusia, baik untuk pemrosesan berbagai sinyal elemen yang diterima, toleransi terhadap kesalahan/error, dan juga parallel processing.
Karakteristik dari ANN dilihat dari pola hubungan antar neuron, metode penentuan bobot dari tiap koneksi, dan fungsi aktivasinya. Gambar di atas menjelaskan struktur ANN secara mendasar, yang dalam kenyataannya tidak hanya sederhana seperti itu.
- Input, berfungsi seperti dendrite
- Output, berfungsi seperti akson
- Fungsi aktivasi, berfungsi seperti sinapsis
Neural network dibangun dari banyak node/unit yang dihubungkan oleh link secara langsung. Link dari unit yang satu ke unit yang lainnya digunakan untuk melakukan propagasi aktivasi dari unit pertama ke unit selanjutnya. Setiap link memiliki bobot numerik. Bobot ini menentukan kekuatan serta penanda dari sebuah konektivitas.
Proses pada ANN dimulai dari input yang diterima oleh neuron beserta dengan nilai bobot dari tiap-tiap input yang ada. Setelah masuk ke dalam neuron, nilai input yang ada akan dijumlahkan oleh suatu fungsi perambatan (summing function), yang bisa dilihat seperti pada di gambar dengan lambang sigma (∑). Hasil penjumlahan akan diproses oleh fungsi aktivasi setiap neuron, disini akan dibandingkan hasil penjumlahan dengan threshold (nilai ambang) tertentu. Jika nilai melebihi threshold, maka aktivasi neuron akan dibatalkan, sebaliknya, jika masih dibawah nilai threshold, neuron akan diaktifkan. Setelah aktif, neuron akan mengirimkan nilai output melalui bobot-bobot outputnya ke semua neuron yang berhubungan dengannya. Proses ini akan terus berulang pada input-input selanjutnya.
ANN terdiri dari banyak neuron di dalamnya. Neuron-neuron ini akan dikelompokkan ke dalam beberapa layer. Neuron yang terdapat pada tiap layer dihubungkan dengan neuron pada layer lainnya. Hal ini tentunya tidak berlaku pada layer input dan output, tapi hanya layer yang berada di antaranya. Informasi yang diterima di layer input dilanjutkan ke layer-layer dalam ANN secara satu persatu hingga mencapai layer terakhir/layer output. Layer yang terletak di antara input dan output disebut sebagai hidden layer. Namun, tidak semua ANN memiliki hidden layer, ada juga yang hanya terdapat layer input dan output saja.
Algoritma Dalam Jaringan Saraf Tiruan.
- Algoritma Backpropagation
Salah satu algoritma pelatihan jaringan syaraf tiruan yang banyakdimanfaatkan dalam bidang pengenalan pola adalah backpropagation. Algoritma iniumumnya digunakan pada jaringan syaraf tiruan yang berjenis multi-layer feed-forward, yang tersusun dari beberapa lapisan dan sinyal dialirkan secara searah dariinput menuju output. Algoritma pelatihan backpropagation pada dasarnya terdiri dari tigatahapan [Fausett, 1994], yaitu:
- Input nilai data pelatihan sehingga diperoleh nilai output.
- Propagasi balik dari nilai error yang diperoleh.
- Penyesuaian bobot koneksi untuk meminimalkan nilai error.
Ketiga tahapan tersebut diulangi terus-menerus sampai mendapatkan nilai error yang diinginkan. Setelah training selesai dilakukan, hanya tahap pertama yang diperlukan untuk memanfaatkan jaringan syaraf tiruan tersebut. Secara matematis [Rumelhart, 1986], ide dasar dari algoritmabackpropagation ini sesungguhnya adalah penerapan dari aturan rantai (chain rule) untuk menghitung pengaruh masing-masing bobot terhadap fungsi error.
- Algoritma Quickprop
Pada algoritma Quickprop dilakukan pendekatan dengan asumsi bahwakurva fungsi error terhadap masing-masing bobot penghubung berbentuk parabolayang terbuka ke atas, dan gradien dari kurva error untuk suatu bobot tidakterpengaruh oleh bobot-bobot yang lain [Fahlman, 1988]. Dengan demikian perhitungan perubahan bobot hanya menggunakan informasi lokal pada masing-masing bobot. Perubahan bobot pada algoritma Quickprop dirumuskan sebagai berikut: Pada eksperimen dengan masalah XOR dan encoder/decoder [Fahlman,1988], terbukti bahwa algoritma Quickprop dapat meningkatkan kecepatantraining. Eksperimen dari [Schiffmann, 1993] juga menunjukkan peningkatankecepatan training dan unjuk kerja yang signifikan.
Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan
Secara umum, Arsitektur JST terdiri atas beberapa lapisan, yaitu lapisanmasukan (input layer), lapisan tersembunyi (hidden layer), dan lapisan keluaran (output layer). Masing-masing lapisan mempunyai jumlah node atau neuron yang berbeda-beda. Arsitektur JST tersebut dapat diilustrasikan sebagai gambar berikut ini :
Gambar 1.2 Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan
1. Lapisan Masukan (input layer)
Lapisan masukan merupakan lapisan yang terdiri dari beberapa neuronyang akan menerima sinyal dari luar dan kemudian meneruskan ke neuron-neuron lain dalam jaringan. Lapisan ini dillhami berdasarkan cirri-ciri dancara kerja sel-sel saraf sensori pada jaringan saraf biologi.
2. Lapisan tersembunyi (hidden layer)
Lapisan tersembunyi merupakan tiruan dari sel-sel syaraf konektor pada jaringan saraf bilogis. Lapisan tersembunyi berfungsi meningkatkan kemampuan jaringan dalam memecahkan masalah. Konsekuensi dari adanya lapisan ini adalah pelatihan menjadi makin sulit atau lama.
3. Lapisan keluaran (output layer)
Lapisan keluaran berfungsi menyalurkan sinyal-sinyal keluaran hasil pemrosesan jaringan. Lapisan ini juga terdiri dair sejumlah neuron. Lapisan keluaran merupakan tiruan dari sel saraf motor pada jaringan saraf biologis.
PENUTUP
Kesimpulan
Soft Computing merupakan inovasi baru dalam membangun sistem cerdas yaitu sistem yang memiliki keahlian seperti manusia pada domain tertentu, mampu beradaptasi dan belajar agar dapat bekerja lebih baik jika terjadi perubahan lingkungan.
Jaringan Syaraf Tiruan atau Neurall Network adalah sebuah alat pemodelan data statistik non-linier. Jaringan Syaraf Tiruan dapat digunakan untuk memodelkan hubungan yang kompleks antara input dan output untuk menemukan pola-pola pada data.
Neural Network sudah ditemukan pada tahun 1943 oleh Warren McCulloch dan Walter Pitts, mereka memperkenalkan perhitungan model neural network yang pertama kalinya. Mereka melakukan kombinasi beberapa processing unit sederhana bersama-sama yang mampu memberikan peningkatan secara keseluruhan pada kekuatan komputasi.
Saran
Demikian tulisan ini kami buat. Kami sadar akan banyaknya kekurangan dan banyaknya kesalahan yang kami buat sehingga makalah ini masih jauh dari kata sempurna karena kesempurnaan hanya milik tuhan YME. Kami juga membutuhkan kritik dan saran agar bisa menjadikan motivasi bagi kami agar kedepan bisa lebih baik lagi. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Terimakasih juga kami ucapkan kepada segala pihak yang telah membantu hingga makalah ini sapat kami selesaikan.
DAFTAR PUSTAKA
https://statistikawanku.wordpress.com/2013/03/29/pengertian-jaringan-syaraf-tiruan-neural-network/
https://deqwan1.blogspot.co.id/2013/06/makalah-jaringan-saraf-tiruan-neural.html
https://rezkal
.wordpress.com/2013/01/17/jaringan-saraf-tiruan-artificial-neural-network/
https://socs.binus.ac.id/2012/07/26/konsep-neural-network/
https://deqwan1.blogspot.co.id/2013/06/makalah-jaringan-saraf-tiruan-neural.html
https://rezkal
.wordpress.com/2013/01/17/jaringan-saraf-tiruan-artificial-neural-network/
https://socs.binus.ac.id/2012/07/26/konsep-neural-network/
