PERANCANGAN MODEL INTERAKSI SISTEM PENINGKATAN KEMAMPUAN OTAK

Transkripsi

1 PERANCANGAN MODEL INTERAKSI SISTEM PENINGKATAN KEMAMPUAN OTAK KASUS : PEMANFAATAN TERHADAP ORANG BUTA YANG MEMAKAI BRAIN COMPUTER INTERFACE (BCI) DENGAN PERLUASAN TERHADAP ORANG NORMAL LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun sebagai syarat kelulusan tingkat sarjana oleh : Allentine Tanujaya / PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN Program Studi Sarjana Informatika PERANCANGAN MODEL INTERAKSI SISTEM PENINGKATAN KEMAMPUAN OTAK KASUS : PEMANFAATAN TERHADAP ORANG BUTA YANG MEMAKAI BRAIN COMPUTER INTERFACE (BCI) DENGAN PERLUASAN TERHADAP ORANG NORMAL Tugas Akhir Program Studi Sarjana Informatika ITB oleh: Allentine Tanujaya / Telah disetujui dan disahkan sebagai laporan tugas akhir di Bandung, pada tanggal 30 Mei 2008 Pembimbing Dr.Ir.Husni S. Sastramihardja, M.T. NIP i

3 ABSTRAK Sekarang ini banyak orang memiliki kemampuan otak yang melemah dan memiliki kemampuan otak lebih tua dari usianya. Hal ini disebabkan karena kebanyakan dari semua orang hanya memanfaatkan 10 persen dari otaknya sehingga menyisakan 90 persen potensi kemampuan otak tidak dikeluarkan. Dengan melatih otak secara terus menerus setiap hari, maka kemampuan otak dapat ditingkatkan. Salah satu cara meningkatkan kemampuan otak manusia adalah dengan memanfaatkan teknologi yang membantu manusia yaitu Brain Computer Interface (BCI). Teknologi ini dapat membuat user dapat berkomunikasi secara langsung dengan komputer tanpa memerlukan gerakan fisik. Hanya sinyal elektrik otak yang digunakan. BCI dapat membantu seseorang yang mengalami kebutaan menjadi bisa melihat. Dengan menggunakan kemampuan BCI yang bisa membuat orang buta bisa melihat, kemampuan otak orang buta dapat ditingkatkan. Berdasarkan keadaan tersebut, melalui tugas akhir ini dirancang model interaksi sistem yang meningkatkan kemampuan otak terhadap orang buta yang memakai BCI dengan meningkatkan kemampuan ingatan (memori), analisis, berpikir, menghitung, verbal dan mengidentifikasi dengan memanfaatkan model pelatihan dari Train Your Brain DR Kawashima dan tes-tes psikologi. Sistem juga dapat digunakan untuk orang normal dengan perancangan sistem yang disesuaikan untuk pemakaian orang buta yang memakai BCI. Metode perancangan interaksi yang digunakan pada tugas akhir ini merupakan sebuah paradigma baru dalam perancangan sistem dengan memusatkan fokus terhadap pengguna (user-centred design) dan aspek usability. Perancangan dilakukan dengan menggunakan konsep analisis dan perancangan task. Perancangan digambarkan dalam model skenario interaksi yang menunjukan bagaimana sistem bekerja dan berinteraksi dengan penggunanya. Hasil akhir dari tugas akhir ini adalah rancangan model interaksi B3TS beserta simulasi model skenario yang merepresentasikan rancangan sistem dan interaksinya. Kata Kunci: meningkatkan kemampuan otak, orang buta, BCI, perancangan interaksi, task. ii

4 ABSTRACT People nowadays have a weaker and older brain capibility than their actual ages. It happens because most people only use 10 % of their brain and leave 90 % idle. By training the brain continually, the brain capibility can be improved. One of the methods to improve the brain capability is by using technology that help people, which is Brain Computer Interface (BCI). This technology can help user to communicate directly with computer without needing any physical movement. So only the electric signal of the brain is required. BCI can be used as support technology which connects the ability gap between human and environment, for example BCI can help a person with impaired vision to see. With this kind of technology, the brain capability of this particular group of people can be improved. With this condition, the goal of this final project is to design an interaction system model which improve the brain capability of people with impaired vision who use BCI, by improving the ability to memorize, analyze, think, calculate, identify, and speak (verbal or linguistic). The improvement of brain capability use training model from Train Your Brain DR Kawashima and psychology test. This system can also be used by normal people despite the target of its development being people with impaired vision who use BCI. The interaction design method in this final project is a new paradigm in the system design by focusing on user (user-centred design) and usability aspect. The design is made by using task analysis and task design concepts. The interaction design is also illustrated in interaction scenario model which shows how the system works and interacts with its user. The result of this final project are the design of B3TS interaction model and scenario model simulation which represent system design and its interaction. Keywords : improving brain capability, person with impaired vision, BCI, interaction design, task. iii

5 KATA PENGANTAR Puji Tuhan. Atas berkat, rahmat, dan kasih-nya, laporan tugas akhir yang berjudul Perancangan Model Interaksi Sistem Peningkatan Kemampuan Otak, kasus : Pemanfaatan terhadap Orang Buta yang Memakai Brain Computer Interface (BCI) dengan Perluasan terhadap Orang Normal dapat diselesaikan. Penulis ingin mengucapkan terima kasih pada berbagai pihak yang telah membantu dan mendukung Penulis selama masa perkuliahan dan pelaksanaan tugas akhir, antara lain: 1. Bapak Dr. Ir. Husni S.Sastramihardja, M.T., selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah banyak memberikan pelajaran sehingga Penulis selalu berusaha untuk menjadi orang yang lebih baik setiap harinya. 2. Ibu Nur Ulfa Maulidevi, S.T., M.Sc., yang telah bersedia menjadi dosen penguji dalam presentasi proposal dan prasidang Penulis. 3. Ibu Dra. Harlili, M.Sc., yang telah bersedia menjadi dosen penguji dalam seminar dan sidang tugas akhir Penulis. 4. Ibu Masayu Leylia Khodra, S.T., M.T. yang telah bersedia menjadi dosen penguji dalam sidang tugas akhir Penulis. 5. Mama dan Papa, beserta keluarga Penulis yang telah memberikan dukungan penuh untuk keberhasilan studi putrinya. Terima kasih atas kasih sayang dan perhatiannya. 6. Jeffrey dari Program Studi Teknik Informatika yang telah menjadi teman seperjuangan dalam pelaksanaan tugas akhir dan atas masukan-masukannya kepada Penulis. 7. Metta, Freddy dan Shanti yang mau mendengarkan keluh kesah pengerjaan tugas akhir ini. 8. Yosep dari Program Studi Teknik Informatika yang telah mengajarkan penggunaan Microsoft Word dengan lebih efisien dalam pembuatan tugas akhir ini. 9. Leo dari Program Studi Teknik Informatika atas perjuangannya menghadapi perkuliahan di ITB yang menjadi inspirasi bagi Penulis. 10. William dari Teknik Mesin ITB yang telah meninggalkan Penulis dalam wisudanya terlebih dahulu dan membuat Penulis harus tetap maju. 11. Lina dari Teknik Arsitektur ITB dan Devina dari Teknik Industri ITB atas usaha mereka dalam menyelesaikan tugas akhir mereka yang menjadi inspirasi bagi Penulis. iv

6 12. Teman-teman Jakarta : Eddie, Imelda, Fancy, Yusak, Adi, Ronal yang terus menanyakan kabar tugas akhir ini. 13. Rama, orang tuna netra yang sudah memberitahu banyak hal tentang orang tuna netra kepada Penulis di perpustakaan pusat Departemen Pendidikan di Jakarta. 14. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu, Penulis siap menerima saran dan kritik yang membangun untuk perbaikan di masa yang akan datang. Terima kasih. Bandung, 30 Mei 2008 Penulis v

7 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR SIMBOL... xi BAB I PENDAHULUAN... I-1 I.1 Latar Belakang... I-1 I.2 Rumusan Masalah... I-4 I.3 Tujuan... I-4 I.4 Batasan Masalah... I-5 I.5 Metodologi... I-6 I.6 Sistematika Pembahasan... I-7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 II.1 Brain Computer Interface (BCI)... II-1 II.1.1 Definisi BCI... II-1 II.1.2 Definisi Sistem BCI... II-1 II.1.3 Kemampuan BCI Terhadap Orang Buta... II-2 II.2 Kemampuan Otak Manusia... II-4 II.2.1 Fakta tentang Otak Manusia... II-4 II.2.2 Bagian Otak... II-4 II.2.3 Otak Kiri dan Otak Kanan... II-5 II.2.4 Melemahnya Sel-sel Otak... II-5 II.3 Konsep Pembelajaran Otak... II-6 II.3.1 Otak Tidak Sadar... II-6 II.3.2 Kemampuan Belajar Optimal... II-7 II.4 Peningkatan Kemampuan Otak... II-7 II.4.1 Pentingnya Permainan dan Latihan... II-7 II.4.2 Pentingnya Kemampuan Visual... II-8 vi

8 II.4.3 Proses Mengingat... II-9 II.4.4 Proses Berhitung... II-10 II.4.5 Proses Verbal (lingustik/bahasa)... II-10 II.4.6 Proses Identifikasi... II-10 II.4.7 Proses Berpikir... II-10 II.4.8 Proses Analisis... II-11 II.5 Sistem Interaksi Manusia dan Komputer... II-11 II.5.1 Komponen Sistem HCI... II-11 II.5.2 Pemodelan Task [SAS99]... II-12 II.5.3 Usability... II-14 II.6 State Transition [MOD07]... II-15 II.6.1 State Transition Diagram... II-15 II.6.2 Semantik State Transition Diagram... II-16 BAB III ANALISIS MODEL INTERAKSI... III-1 III.1 Metodologi Perancangan Interaksi... III-1 III.2 Identifikasi Masalah dan Prospek... III-2 III.3 Perancangan Solusi... III-2 III.3.1 Keterhubungan Sistem BCI, Orang Buta, Orang Normal, B3TS... III-4 III.3.2 Kemampuan B3TS... III-9 III.3.3 Batasan Model Interaksi B3TS... III-10 III.3.4 Deskripsi Tes dan Latihan... III-10 III Pengukuran Tingkatan Stres Pengguna... III-11 III Peningkatan Kemampuan Mengingat... III-12 III Peningkatan Kemampuan Berhitung... III-12 III Peningkatan Kemampuan Verbal (lingustik/bahasa)... III-12 III Peningkatan Kemampuan Identifikasi... III-13 III Peningkatan Kemampuan Berpikir... III-13 III Peningkatan Kemampuan Analisis... III-13 III Penilaian Usia Otak dan Berat Otak... III-14 III.3.5 Model Konseptual Interaksi B3TS... III-14 III.4 Pendefinisian Parameter Usability... III-16 III.5 Pengkategorian Aktor... III-19 III.6 State Transition Diagram B3TS... III-21 III.7 Task Analysis... III-22 vii

9 III.7.1 Admin... III-22 III.7.2 User... III-23 BAB IV PERANCANGAN MODEL INTERAKSI... IV-1 IV.1 Hasil Task Analysis... IV-1 IV.2 Task Design... IV-3 IV.3 Hasil Perancangan B3TS... IV-4 IV.4 Hasil Perancangan B3TS untuk Orang Normal... IV-5 BAB V SIMULASI SKENARIO INTERAKSI B3TS... V-1 V.1 Tujuan Simulasi... V-1 V.2 Batasan Simulasi... V-1 V.3 Lingkungan Simulasi... V-2 V.4 Implementasi Simulasi... V-3 V.5 Analisis Simulasi B3TS... V-3 V.6 Rekomendasi Pengembangan B3TS... V-4 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... VI-1 VI.1 Kesimpulan... VI-1 VI.2 Saran... VI-2 Daftar Referensi... xii Daftar Pustaka... xiv LAMPIRAN A State Transition Diagram B3TS... A-1 LAMPIRAN B TASK DESIGN... B-1 LAMPIRAN C Skenario Simulasi Interaksi B3TS... C-1 LAMPIRAN D Hasil Implementasi Simulasi Interaksi B3TS... D-1 viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar I-1 Skema Metodologi Pelaksanaan Tugas Akhir... I-7 Gambar II-1 Skema BCI [KRO05]... II-1 Gambar II-2 Model konseptual BCI sebagai alat bantu. [KRO05]... II-2 Gambar II-3 Alat BCI untuk orang buta [CBC03]... II-3 Gambar II-4 Bagian-bagian otak[buz05]... II-4 Gambar II-5 Sistem HCI Sebagai Solusi [SAS99]... II-12 Gambar II-6 Tahapan Pemodelan Tasks pada Sistem HCI [SAS99]... II-13 Gambar II-7 Keterhubungan User's Tasks dan System's Tasks [SAS99]... II-13 Gambar II-8 State Transition Diagram Generik [MOD07]... II-16 Gambar III-1 Metodologi Perancangan Interaksi... III-1 Gambar III-2 Keterhubungan sistem BCI, orang buta,orang normal dan B3TS... III-6 Gambar III-3 Model Konseptual Interaksi B3TS dengan User... III-15 Gambar III-4 Model Konseptual Interaksi B3TS dengan Admin... III-16 Gambar III-5 Model Prioritas Usability... III-19 Gambar IV-1 Diagram Task User... IV-2 Gambar IV-2 Diagram Task Admin... IV-3 Gambar A -1 State Transition Diagram B3TS... A-2 Gambar A -2 State Transition Diagram Login... A-3 Gambar A -3 State Transition Diagram Admin Aktif... A-4 Gambar A -4 State Transition Diagram Melihat Data User... A-5 Gambar A -5 State Transition Diagram Analisis Hasil Tes dan Latihan... A-6 Gambar A -6 State Transition Diagram Mengelola Data Tes dan Latihan... A-7 Gambar A -7 State Transition Diagram Daftar Baru... A-8 Gambar A -8 State Transition Diagram User Aktif... A-9 Gambar A -9 State Transition Diagram Tes Stres... A-10 Gambar A -10 State Transition Diagram Tes Usia dan Berat Otak... A-11 Gambar A -11 State Transition Diagram Latihan Otak... A-12 ix

11 DAFTAR TABEL Tabel B-1 Skenario Proses Autentikasi Admin... B-1 Tabel B-2 Skenario Proses Melihat Data User... B-2 Tabel B-3 Skenario Proses Melakukan Analisis Hasil Latihan dan Tes... B-4 Tabel B-4 Skenario Proses Mengelola Data Tes dan Latihan... B-6 Tabel B-5 Skenario Proses Pendaftaran User... B-9 Tabel B-6 Skenario Proses Autentikasi User... B-11 Tabel B-7 Skenario Proses Tes Stres... B-12 Tabel B-8 Skenario Proses Tes Usia dan Berat Otak... B-14 Tabel B-9 Skenario Proses Latihan Otak... B-16 Tabel B-10 Skenario Proses Membaca Analisis... B-19 x

12 DAFTAR SIMBOL No. Simbol Keterangan 1. Initial state, yaitu titik awal mulai terjadinya suatu transisi terhadap state komposit [MOD07]. 2. Terminal state, yaitu titik akhir terhadap transisi dari state komposit [MOD07]. 3. atau State, yaitu respon dari resource atau fungsi dan aksi yang berasosiasi (jika ada), terhadap suatu kejadian [MOD07]. 4. EVENT[GUARD CONDITION]/ ACTION Transition, yaitu perubahan yang terjadi antar status [MOD07] dengan notasi label yang dapat berupa: 1. Event, yaitu kejadian pada suatu waktu tertentu yang mengakibatkan proses transisi [MOD07]. 2. Guard condition, yaitu kondisi yang harus dipenuhi sebagai syarat terjadinya suatu transisi [MOD07]. 3. Action, yaitu unit fundamental pemrosesan atau behaviour yang merepresentasikan transformasi [MOD07]. xi