Team project 2017 Dony Pratidana S. Hum Bima Agus Setyawan S. IIP

Transkripsi

1 Hak cipta dan penggunaan kembali: Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat ciptaan turunan bukan untuk kepentingan komersial, selama anda mencantumkan nama penulis dan melisensikan ciptaan turunan dengan syarat yang serupa dengan ciptaan asli. Copyright and reuse: This license lets you remix, tweak, and build upon work non-commercially, as long as you credit the origin creator and license it on your new creations under the identical terms. Team project 2017 Dony Pratidana S. Hum Bima Agus Setyawan S. IIP

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Teori Fungsi Otak Otak terbagi atas dua bagian besar, yaitu otak besar (cerebrum) dan otak kecil (cerebellum). Salah satu fungsi otak adalah sebagai pusat kesadaran manusia atas rangsangan seperti rasa panas, dingin, raba, tekan,dsb. terletak pada bagian dari bagian puncak kepala sampai sekitar telinga. Rangsangan pada bagian kaki terletak dekat puncak kepala sedangkan rangsangan panas di kepala terletak dekat telinga. Proyeksi tubuh di otak dengan demikian adalah terbalik (sensory homunculus). Di sebelah depan bagian otak terdapat bagian yang mengurus pergerakan otot dari kepala hingga kaki dengan proyeksi terbalik juga (motoric homunculus). Otak bagian kiri akan mengurus bagian tubuh bagian kanan dan begitu pula sebaliknya. Untuk menjalankan fungsinya meneruskan impuls atau rangsangan, terdapat aliran listrik pada sel saraf. Aliran listrik itu ditimbulkan oleh pergerakan ion negatif dan positif keluar masuk sel dan menyeberang dari satu serabut ke yang lainnya. Dengan adanya aliran listrik ini, cortex dapat diperiksa keadaannya dengan Electroencephalography (EEG). Dengan

3 penggunaan EEG ini dapat dilihat tingkat kesadaran seseorang. (Wibowo, 2004) Electroencephalography ( EEG ) Electroencephalography digunakan untuk merekam aktivitas elektrikal dari otak manusia. Impuls elektrik dihasilkan dari sistem saraf di dalam otak yang dapat diukur dengan elektroda yang diletakkan pada bagian tertentu pada kepala manusia. EEG memberikan gambaran tentang aktivitas saraf manusia dan dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi fisiologi otak. Sinyal dalam EEG diukur dengan satuan microvolt (μv) dengan frekuensi sampai 30 Hertz(Hz) (Niedermeyer, 2004). Di dalam EEG, ada beberapa pita frekuensi yang dapat mengindikasi kondisi tertentu antara lain: Delta (0.1Hz - 3Hz) untuk mengukur kondisi tidur nyenyak / tidak sadar pada orang normal. Theta (4Hz - 7Hz) untuk mengukur kondisi intuitif, kreatif, daya ingat, fantasi, khayalan, dan mimpi. Alpha (8Hz - 12Hz) untuk mengukur kondisi rileks tetapi tidak mengantuk, tenang, dan sadar. Low Beta (12Hz - 15Hz) untuk mengukur kondisi rileks tetapi tetap fokus.

4 Midrange Beta (16Hz - 20Hz) untuk mengukur kondisi berpikir, kesadaran diri dan lingkungan. High Beta (21Hz - 30Hz) untuk mengukur tingkat kewaspadaan atau keawasan seseorang. Gamma (30Hz - 100Hz) untuk melihat fungsi motorik dan aktivitas mental yang lebih tinggi. (Neurosky, 2009) Tahapan Tidur Tidur merupakan suatu aktivitas alami dimana tubuh beristirahat. Namun, di saat itu juga aktivitas otak manusia berubah secara drastis dalam waktu ke waktu. Secara umum, tidur Non- Rapid Eye Movement (Non-REM) memiliki beberapa tahapan yaitu: Tahap 1 : Merupakan tahap awal seseorang tertidur. Dalam tahap ini, mata terpejam. Namun, seseorang dapat dibangunkan dengan mudah dan tingkat kesadarannya dapat dengan mudah dikembalikan. Tahapan ini berlangsung sekitar 5 sampai 10 menit sebelum akhirnya masuk ke tahap 2. Dalam tahap ini dapat dilihat perubahan nilai yaitu pada nilai gelombang theta dan alpha yang mengalami penurunan. Tahap 2 : Merupakan tahap dimana seseorang tertidur tetapi dalam tahap ringan. Dalam tahap ini terjadi penurunan frekuensi detak jantung seseorang dan penurunan suhu tubuhnya. Dalam tahap ini dapat dilihat

5 penurunan nilai gelombang theta. Tahap ini mempersiapkan tubuh manusia sebelum memasuki tahap tidur terlelap. Tahap 3 & 4 : merupakan tahap tidur terlelap. Tahap 4 merupakan tingkatan yang tebih intens dibanding tahap 3. Dalam tahapan ini terlihat pada nilai gelombang delta yang aktif. Ketika seseorang dibangunkan pada tahap ini dia akan mengalami kesulitan untuk beberapa menit sampai menemukan kembali kesadarannya. (Pinel, 1992). Gambar 2.1 Tahapan tidur (Obringer, 2005) Sedangkan, tidur Rapid Eye Movement (REM) merupakan tahap berikutnya setelah tahapan tidur Non-REM terlewati. Tahap ini terjadi setelah seseorang tertidur kurang lebih sekitar 90 menit. Dalam tahapan ini aktivitas otak seperti pada tahap orang tersadar/tidak tertidur (Dement,1978).

6 2.1.4 Neurosky Mindwave Mindwave adalah salah satu produk keluaran Neurosky. Produk ini mendeteksi dan mengirimkan sinyal-sinyal kondisi mental penggunanya. Berbentuk seperti headset, dihubungkan dengan telinga ketika digunakan sebagai reference point sedangkan sensor tip/arm diletakkan pada dahi subyek. Kemudian, alat ini akan mengukur sinyal gelombang otak yang didapat dengan kondisi demikian dan akan dikeluarkan pada display. Fitur yang telah terintegrasai di dalamnya adalah mampu mendeteksi tingkat fokus, meditasi, dan kedipan mata penggunanya. Mindwave tersedia dalam beberapa versi yaitu Mindwave dan Mindwave Mobile. Perbedaan keduanya terletak pada konektifitas dan kompaitibilitas. Untuk terhubung dengan komputer dapat digunakan Mindwave. Media pengiriman yang digunakan adalah RF transfer dari headset ke dongle yang terhubung dengan USB pada komputer. Sedangkan, versi mobile menggunakan konektivitas bluetooth sehingga dapat terhubung dengan berbagai macam perangkat dan memiliki kompaitibilitas yang lebih dibanding versi biasa. Untuk penggunaan pada smartphone diperlukan Mindwave Mobile dikarenakan versi biasa tidak kompaitibel dan tidak disertakan driver untuk digunakan pada platform di luar Windows dan Mac (Neurosky, 2009).

7 2.1.5 Data Pencilan (Outlier) Dalam statistik, data pencilan adalah pengamatan terhadap data yang menyimpang dari suatu kumpulan data. Data pencilan ini dapat timbul di berbagai macam distribusi dan bisa mengindikasikan bahwa distribusi bukanlah distribusi normal atau muncul sebagai persimpangan natural dalam suatu sampel yang besar. Penyebab timbulnya data pencilan ini diantaranya adalah kesalahan manusia atau kesalahan peralatan dalam penerimaan maupun transmisi data. Untuk mendeteksi suatu data pencilan tidak ada definisi matematika yang tegas menyatakannya. Namun, ada beberapa cara yang dianggap dapat mendeteksi data pencilan ini seperti penggunaan rata-rata dan standar deviasi maupun selisih dengan kuartil. Dalam penggunaan standar deviasi dan rata-rata yang dianggap data pencilan adalah data yang memiliki nilai di atas rata-rata ditambah dengan 2 atau 3 kali standar deviasi maupun sebaliknya. Sedangkan dengan menggunakan kuartil data pencilan dilihat dari Q1 dikurangi 1,5 kali Interquartil Range (IQR) untuk batas bawah sedangkan batas atas Q3 ditambah dengan 1,5 kali IQR (Boundless, Statistics) Discrete Fourier Transform (DFT) Transformasi Fourier merupakan suatu proses yang mengkonversi sinyal berdomain waktu menjadi sinyal yang berdomain frekuensi. Hal ini dilakukan untuk Fourier Transform mengubah sinyal menjadi besaran dan

8 fase dari berbagai frekuensi sinus dan kosinus penyusun sebuah sinyal (Shatkay, 1995). Sedangkan, DFT merupakan varian untuk sinyal waktu diskrit. Discrete Fourier Transform dari sebuah fungsi Fn adalah N 1 Fn = k=0 fk e 2πink/N Gambar 2.2 Fungsi DFT (Weisstein, 2014) dan inverse dari Discrete Fourier Transform dinyatakan dalam, f(k) = 1 N N 1 π i k n/n Fn e2 n=0 Gambar 2.3 Inverse Fungsi DFT (Weisstein, 2014) Fast Fourier Transform (FFT) merupakan sebuah algoritma cepat yang digunakan untuk mengkomputasi Discrete Fourier Transform (DFT) (Heckbert, 1998). FFT digunakan dalam pemisahan gelombang berdasarkan frekuensinya menjadi low-alpha, high-alpha, theta, delta, beta, dan gamma C# dan Visual Studio C# adalah bahasa pemrograman beriorientasi objek modern. Pemrograman Berorientasi Objek (PBO) merupakan paradigma pemrograman menggunakan "objek" struktur data yang terdiri atas atribut dan method dan interaksi dengan objek lainnya dalam perancangan aplikasi. Dalam pemrograman berorientasi objek, fitur-fitur utama dalam teknik pemrograman ini meliputi abstraksi, enkapsulasi, pengiriman data, modularitas, poliformisme, dan inheritance.

9 Dalam pembuatan aplikasi dengan menggunakan C# digunakan aplikasi Microsoft Visual Studio. Aplikasi ini dapat digunakan untuk beberapa bahasa pemrograman seperti C# (visual maupun konsol), Visual Basic, dsb. Visual Studio memiliki suatu fitur yang dinamakan Integrated Development Environment (IDE). Fitur ini menyediakan komponen yang sama bagi setiap aplikasi visual yang dibuat dengan menggunakan program ini seperti Menu bar, Standard toolbar, dsb. Maka dari itu tampilan menggunakan bahasa pemrograman C# maupun Visual Basic dapat dikatakan serupa karena menggunakan komponen yang sama bila dibuat dengan Visual Studio. Dalam perancangan aplikasi untuk platform Windows, Visual Studio memberikan pilihan untuk menggunakan Windows Form Application ataupun Windows Presentation Foundation (WPF) Application. Keduanya merupakan standar dalam pembuatan aplikasi Windows. Windows Form Application diperkenalkan sebelum.net 1.0 diperkenalkan pada tahun 2002 sedangkan WPF diperkenalkan pada perkenalan.net 3.0 pada tahun WPF menggunakan XAML (Extensible Application Markup Language) yang berbasis XML yang diharapkan dapat menggantikan Windows Form (Halvorsen, 2012). 2.2 Kerangka Berpikir Tahap awal dari penelitian ini adalah mengambil beberapa sampel sinyal-sinyal yang terima dari Mindwave dalam beberapa kondisi seperti pada penelitian sebelumnya dengan penggunaan EEG dapat mendeteksi

10 tingkat kantuk (Choi,2010). Sinyal-sinyal tersebut kemudian dituliskan ke dalam suatu file tertentu untuk disimpan dan dianalisis. Setelah mendapatkan karakteristik dari sinyal tersebut, maka dilakukan pemrosesan dengan menyimpan data sinyal gelombang otak dalam circular array dimana ini akan menjadi suatu tempat penyimpanan yang dapat dibandingkan nilainya dengan nilai yang didapat secara real-time. Hal ini dimakudkan untuk melihat perbedaan kondisi pengguna pada saat mengantuk ataupun tidak. Hasil dari beberapa sampel yang digunakan kemudian dikelompokkan dan dihitung rata-ratanya. Hasil rata-rata ini digunakan sebagai penanda kondisi pengguna apakah pengguna mengantuk ataupun tidak. Bila data mengenai kondisi subyek sudah diproses dan diperoleh rata-ratanya, maka langkah berikutnya adalah menggabungkan data tersebut. Data-data individual tersebut dihubungkan dengan data lain untuk meningkatkan akurasi dan ketepatan pendeteksian. Seperti membandingkan nilai alpha dan theta lalu diakumulasikan perbedaannya untuk lebih meningkatkan tingkat akurasi. Dari data gabungan tersebut ditentukan beberapa kondisi seperti mengantuk, agak mengantuk, dan segar. Kondisi-kondisi tersebut menentukan peringatan seperti apa yang akan diberikan oleh aplikasi DrowTion yang dibuat. Bila perlu istirahat maka akan diberikan peringatan kepada pengemudi untuk beristirahat terlebih dahulu dan tidak memaksakan diri. Bila terjadi perubahan kondisi pengemudi dari segar menjadi agak mengantuk maka pengemudi akan

11 diberi peringatan untuk lebih berhati-hati. Bila pengemudi memilih melanjutkan perjalanan akan diberikan pengingat dalam suatu interval tertentu. Sedangkan pada kondisi mengantuk maka pengemudi diingatkan untuk beristirahat dan aplikasi akan akan memberikan alarm secara berkala untuk menjaga pengemudi tetap tersadar di dalam perjalanan dan tetap mengingatkan untuk berhenti dan beristirahat.