BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Pengenalan (Recognition System) Mengutip dari buku Pattern Recognition and Machine Learning yang ditulis oleh Bishop, Christopher (2006) yang diterbitkan di Berlin, Jerman, bahwa: Sistem pengenalan adalah suatu tindakan di mana sistem berusaha mengidentifikasi dan menganalisis suatu tindakan yang kemudian akan dikenali oleh sistem itu sendiri dengan menampilkan hasil analisisnya. Konstantinos Koutroumbas dan Sergios Theodoridis pun menjabarkan beberapa contoh sistem pengenalan yang ada pada buku terbitan Boston-Academic Press tahun 2008, antara lain: Pengenalan Tulisan Tangan (Handwriting Recognition), di mana sistem berusaha untuk mengenali tulisan tangan manusia agar dapat ditanggapi dengan baik oleh komputer. Gambar 2.1 Salah Satu Contoh Aplikasi Pengenalan Tulisan Tangan (http://www.mobileread.com/forums/attachment.php?attachmentid=12127&d=12078815 31)
Pengenalan Pola (Pattern Recognition), di mana sistem berusaha untuk mengenali pola tindakan manusia berupa gerak-gerik dari manusia agar dapat dimengerti dan dianalisis oleh komputer. Gambar 2.2 Salah Satu Contoh Pengenalan Pola (http://www.huliq.com/files/imagecache/article_main/visual%20pattern%20recognition %20search%20engine%20for%20the%20iPhone%20180408.jpg) Pengenalan Gambar (Image Recognition), di mana sistem berusaha untuk mengenali suatu gambar atau foto dengan menganalisis keseluruhan pola gambar yang ada agar dapat dikenali oleh komputer. Gambar 2.3 Salah Satu Contoh Pengenalan pada Gambar (http://www.jens-langner.de/lrecog/images/lrecog1b.jpg)
Pengenalan Suara (Speech Recognition), di mana sistem berusaha untuk mengenali suara atau vokal yang ada dengan menganalisis suara tersebut agar dapat dikenali oleh komputer. Gambar 2.4 Salah Satu Contoh Aplikasi Pengenalan Suara (http://llt.msu.edu/vol8num3/review1/pic4.jpg) Pengenalan Wajah (Face Recognition), di mana sistem berusaha untuk mengenali wajah seseorang dengan menganalisis pola-pola dan bentuk wajah yang nantinya dapat dikenali oleh komputer. Gambar 2.5 Salah Satu Contoh Aplikasi Pengenalan Wajah (http://togaptar.files.wordpress.com/2010/04/face-recognition.jpg)
2.2 System Development Life Cycle (SDLC) Mengutip dari buku Software Engineering: Seventh Edition karangan Roger S. Pressman yang diterbitkan oleh McGraw-Hill, pengertian dari SDLC adalah: System Development Life Cycle atau Siklus Hidup Pengembangan Sistem adalah proses perancangan sistem serta metodologi yang digunakan untuk mengembangkan sistemsistem tersebut. Dalam penelitian skripsi ini, penulis menggunakan proses Waterfall Model sebagai pola pengembangan sistem. Definisi yang diartikan oleh Roger S. Pressman dalam bukunya Software Engineering: Seventh Edition dijelaskan bahwa: Waterfall Model sebuah proses perancangan yang secara berurutan dan sering digunakan dalam proses pengembangan perangkat lunak. Langkah-langkahnya dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6 Proses Metode Waterfall (Gambar diambil berdasarkan penjabaran Roger S. Pressman pada buku Software Engineering: Seventh Edition)
2.3 Use Case Diagram Use Case Diagram akan memberikan penjelasan secara fungsional mengenai sistem yang dirancang dan dikembangkan dan juga menjelaskan proses-proses yang dapat dilakukan oleh pengguna dilihat dari sudut pandang si pengguna itu sendiri. Berdasarkan pengertian dari buku Software Engineering: Seventh Edition karangan Roger S. Pressman maka Use Case dapat didefinisikan sebagai berikut: Sebuah Use Case menggambarkan bagaimana seorang user berinteraksi dengan sistem dengan mendefinisikan langkah-langkah yang diperlukan untuk mendapatkan hasil yang spesifik. Gambar 2.7 Elemen-elemen Utama pada Diagram Use Case (http://atlas.kennesaw.edu/~dbraun/csis4650/a&d/uml_tutorial/images/actor.jpg) Pada Use Case Diagram, figur utama direpresentasikan sebagai seorang aktor yang diasosiasikan dengan satu kategori dari user atau dengan elemen interaksi lainnya. Tapi untuk sistem yang kompleks biasanya memiliki lebih dari satu aktor. Kemudian pada Use Case Diagram, sebuah Use Case digambarkan dengan bentuk oval. Aktor dihubungkan dengan Use Case yang berhubungan melalui garis-garis.
2.4 Sequence Diagram Sequence Diagram digunakan untuk menunjukkan komunikasi yang dinamis antar objek selama proses eksekusi sebuah tugas. Ini menunjukkan bahwa perintah yang bersifat sementara pada suatu pesan dikirim antar objek untuk menyelesaikan tugas tersebut. Mengacu pada penjelasan Sequence Diagram, Roger S. Pressman menjabarkan elemenelemen yang terdapat pada Sequence Diagram pada buku Software Engineering: Seventh Edition, antara lain: Aktor (User): subjek yang berinteraksi dengan sistem. Objek: objek atau komponen pada suatu sistem. Separator: batas antara subsistem. Message: prosedur pesan atau proses antar objek atau elemen komponen. Return Message: pesan balik antar objek.
2.5 Class Diagram Class Diagram digunakan untuk melakukan permodelan pada kelas, termasuk atribut, operasi dan hubungan mereka dan asosiasi dengan kelas-kelas lainnya. Definisi Class Diagram pun kembali diperjelas lewat definisi yang ada pada buku Software Engineering: Seventh Edition karangan Roger S. Pressman sebagai berikut: Class Diagram menyediakan sebuah pandangan yang statis dan struktural pada sebuah sistem. Ini tidak menunjukkan komunikasi yang dinamis antar objek kelas-kelas pada diagram. Gambar 2.8 Struktur Class Diagram
Elemen utama pada Class Diagram adalah kotak yang digunakan untuk merepresentasikan kelas-kelas dan interface. Setiap kotak dibagi menjadi bagian-bagian horisontal. Bagian paling atas menyatakan nama kelas tersebut. Bagian tengah menyatakan daftar atribut-atribut yang dimiliki oleh kelas tersebut. Sebuah atribut menunjuk pada suatu objek yang dikenali oleh kelas tersebut. Dan bagian paling bawah menyatakan operasi-operasi yang dilakukan oleh kelas tersebut. Sebuah operasi menunjuk pada apa yang bisa dilakukan oleh objek-objek dari kelas tersebut. Lalu terdapat juga hubungan antar class antara lain: Asosiasi, yaitu hubungan statis antar class. Umumnya menggambarkan class yang memiliki atribut berupa class lain, atau class yang harus mengetahui eksistensi class lain. Panah navigability menunjukkan arah query antar class. Agregasi, yaitu hubungan yang menyatakan bagian ( terdiri atas.. ). Pewarisan, yaitu hubungan hirarkis antar class. Class dapat diturunkan dari class lain dan mewarisi semua atribut dan metode class asalnya dan menambahkan fungsionalitas baru, sehingga ia disebut anak dari class yang diwarisinya. Kebalikan dari pewarisan adalah generalisasi. Hubungan dinamis, yaitu rangkaian pesan (message) yang di-passing dari satu class kepada class lain.
2.6 Activity Diagram Activity Diagram menggambarkan perilaku dinamis dari sebuah sistem atau bagian dari sebuah sistem melalui aliran kontrol antar proses yang ditampilkan oleh sistem. Roger S. Pressman menjabarkan komponen yang terdapat pada Activity Diagram pada buku Software Engineering: Seventh Edition, antara lain: Node Awal: titik awal mulainya aktivitas. Activity Box: berisi proses yang terjadi. Decision: sebuah logika di mana terdapat dua operasi untuk menentukan suatu keputusan Concurrent Activity: beberapa kegiatan yang terjadi secara bersamaan atau parallel. Node Akhir: akhir dari aktivitas.
2.7 Interaksi Manusia dan Komputer (IMK) Berdasarkan jurnal yang ditulis oleh Dr. Reinhard Oppermann pada tahun 2001 yang berjudul User-interface design, bahwa: Interaksi Manusia dan Komputer (IMK) adalah ilmu yang berhubungan dgn perancangan, evaluasi, dan implementasi sistem komputer interaktif untuk digunakan oleh manusia, serta studi fenomena-fenomena besar yang berhubungan dengannya. IMK berfokus pada perancangan dan evaluasi user interface. User interface adalah bagian sistem komputer yang memungkinkan manusia berinteraksi dengan komputer. Tujuan dari merancang sebuah user interface adalah sebagai berikut: penentuan sasaran masyarakat pemakai dan tugas-tugasnya sangat penting desain yang baik bagi komunitas yang satu bisa tidak sesuai bagi komunitas lainnya desain yang efisien bagi sekumpulan tugas dapat tidak efisien bagi kumpulan lainnya Dalam merancang sebuah user interface digunakanlah delapan aturan emas perancangan antarmuka pengguna. Shneiderman mengemukakan 8 (delapan) aturan yang dapat digunakan sebagai petunjuk dasar yang baik untuk merancang suatu user interface.
Delapan aturan ini disebut dengan Eight Golden Rules of Interface Design yang telah dijabarkan oleh Shneiderman, yaitu: Konsistensi Konsistensi dilakukan pada urutan tindakan, perintah, dan istilah yang digunakan pada prompt, menu, serta layar bantuan. Memungkinkan pengguna untuk menggunakan shortcut Ada kebutuhan dari pengguna yang sudah ahli untuk meningkatkan kecepatan interaksi, sehingga diperlukan singkatan, tombol fungsi, perintah tersembunyi, dan fasilitas makro. Memberikan umpan balik yang informatif Untuk setiap tindakan operator, sebaiknya disertakan suatu sistem umpan balik. Untuk tindakan yang sering dilakukan dan tidak terlalu penting, dapat diberikan umpan balik yang sederhana. Tetapi ketika tindakan merupakan hal yang penting, maka umpan balik sebaiknya lebih substansial. Misalnya muncul suatu suara ketika salah menekan tombol pada waktu input data atau muncul pesan kesalahannya. Merancang dialog untuk menghasilkan suatu penutupan Urutan tindakan sebaiknya diorganisir dalam suatu kelompok dengan bagian awal, tengah, dan akhir. Umpan balik yang informatif akan memberikan indikasi bahwa cara yang dilakukan sudah benar dan dapat mempersiapkan kelompok tindakan berikutnya.
Memberikan penanganan kesalahan yang sederhana Sedapat mungkin sistem dirancang sehingga pengguna tidak dapat melakukan kesalahan fatal. Jika kesalahan terjadi, sistem dapat mendeteksi kesalahan dengan cepat dan memberikan mekanisme yang sedehana dan mudah dipahami untuk penanganan kesalahan. Mudah kembali ke tindakan sebelumnya Hal ini dapat mengurangi kekuatiran pengguna karena pengguna mengetahui kesalahan yang dilakukan dapat dibatalkan, sehingga pengguna tidak takut untuk mengeksplorasi pilihan-pilihan lain yang belum biasa digunakan. Mendukung pusat kendali internal Pengguna ingin menjadi pengontrol sistem dan sistem akan merespon tindakan yang dilakukan pengguna daripada pengguna merasa bahwa sistem mengontrol pengguna. Sebaiknya sistem dirancang sedemikan rupa sehingga pengguna menjadi inisiator daripada responden. Mengurangi beban ingatan jangka pendek Keterbatasan ingatan manusia membutuhkan tampilan yang sederhana atau banyak tampilan halaman yang sebaiknya disatukan, serta diberikan cukup waktu pelatihan untuk kode, mnemonic, dan urutan tindakan.
2.8 Pengenalan Tulisan Tangan (Handwriting Recognition) Seperti yang telah dijelaskan pada Bab 1, bahwa engenalan tulisan tangan merupakan sebuah aplikasi yang dapat mengubah tulisan tangan berupa teks biasa menjadi sebuah struktur data yang bisa secara otomatis diproses dan dimengerti oleh komputer. Aplikasi ini dapat juga digunakan untuk mengembangkan metode interaksi pengguna komputer dan antarmuka dengan mengenali gerak-gerik dari pola penulisan tangan yang menunjukkan pelaksanaan dari perintah sistem operasi tersebut. Berdasarkan survei yang dilakukan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) bertajuk IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence pada tahun 2000, ada berbagai upaya dalam membangun sebuah pengenalan tulisan tangan untuk matematika. Upaya ini ternyata kurang berhasil karena sebuah himpunan matematika yang dipertimbangkan telah dibatasi. Untuk membangun suatu pengenalan tulisan tangan yang baik untuk matematika, maka diperlukan pengetahuan yang baik dan meluas dalam bidang matematika, terutama pemahaman dalam bidang pengenalan karakter dan ekspresi matematika itu sendiri. Dengan cara ini, akurasi pengenalan tulisan tangan dalam bidang matematika dapat ditingkatkan menjadi lebih baik lagi sehingga nantinya interaksi antara manusia dan komputer dapat berjalan dengan baik.
2.9 Identifikasi Karakteristik Matematika Kata "matematika" berasal dari bahasa Yunani Kuno μάθημα (máthēma), yang berarti pengkajian, pembelajaran, ilmu, yang ruang lingkupnya menyempit, dan arti teknisnya menjadi "pengkajian matematika", bahkan demikian juga pada zaman kuno. Berdasarkan salah satu artikel pada situs http://mathworld.wolfram.com/ yang ditulis oleh Eric Weisstein bahwa: Notasi matematika adalah suatu sistem yang simbolik yang merepresentasikan objekobjek yang digunakan pada matematika, ilmu-ilmu fisik, teknik dan ekonomi. Sebagian notasi matematika terkesan sulit untuk dipahami karena begitu kompleks baik dari segi bentuk maupun definisinya itu sendiri dari setiap notasi matematika yang ada. Beberapa notasi matematika utama meliputi: Teks, contohnya angka 1, 2, 3, 10, 20, 100 dan seterusnya dan juga huruf a/a sampai dengan z/z. Operator, contohnya +, -, x, : dan lain-lain.
2.10 Ekspresi Persamaan Matematika Ekspresi sangatlah bervariasi dari segi kompleksitas sehingga akan lebih baik dalam menentukan bagaimana masing-masing teknik visualisasi pengenalan mempengaruhi kemampuan subjek untuk melihat dan memperbaiki kesalahan dari pengenalan itu sendiri. Berdasarkan jurnal yang berjudul Semantics Engineering with PLT Redex yang ditulis oleh Findler Felleisen pada tahun 2009, maka ekspresi persamaan matematika dibagi menjadi 4, antara lain: Ini adalah contoh ekspresi yang sederhana. Tipe ekspresi ini merupakan polynomial yang sederhana yang dirancang agar lebih mudah untuk dikenali dan tidak terlalu banyak memakan ruang. 5x + 3y 2z + w = 0 3x 5y + z 4w = 5 7x y + 3z 2w = 6 x 2y + 7z 2w = 2 Ekspresi ini dirancang sehingga subyek harus menulis urutan ekspresi secara vertikal (seolah-olah bekerja secara simultan sebagai sebuah persamaan), yang secara khusus menilai keefektifan dari teknik itu sendiri.
Untuk ekspresi yang compact, pengguna menulis suatu persamaan matematika yang lebih terstruktur seperti di mana superscripts ditampilkan sehingga akan ada lebih banyak simbol. Divisi baris juga digunakan dalam ekspresi untuk membuat mereka lterlihat lebih compact. Ekspresi ini dirancang untuk membantu pengujian yang pada pengguna dalam tingkat frustasi dan gangguan akibat perubahan mendadak dalam mengkonversi simbol matematika yang disesuaikan. Ekspresi yang panjang dirancang untuk menguji gangguan pada pengguna karena mereka menulis di layar dan harus menggunakan scroll bar secara horisontal untuk memberikan ruang bagi seluruh ekspresi.
2.11 Bahasa Pemrograman LaTex Berdasarkan situs resmi dari LaTex (http://www.latex-project.org/), berikut penjelasan singkat mengenai LaTex. LaTeX adalah sebuah sistem typesetting yang berkualitas tinggi, tetapi juga mencakup fitur yang dirancang untuk memproduksi dokumentasi secara teknis dan ilmiah. LaTeX adalah standar de facto untuk berkomunikasi dan mempublikasikan dokumen ilmiah. LaTeX tersedia sebagai perangkat lunak bebas. Gambar 2.9 Salah Satu Contoh Rangkaian Coding dari Program LaTex dan Output yang Dihasilkan (http://www.latex-project.org/)
Fitur-fitur yang disediakan pada LaTex antara lain: Typesetting untuk artikel, jurnal, laporan teknis, buku, dan slide presentasi. Kontrol atas dokumen besar berisi sectioning, referensi silang, tabel dan gambar. Typesetting untuk formula matematika. Multi-Lingual Typesetting. Menggunakan font PostScript atau Metafont. 2.12 Bahasa Pemrograman MathML MathML (Mathematical Markup Language) merupakan salah satu program pembelajaran yang digunakan dalam bidang matematika. Berdasarkan situs http://www.w3.org (W3C Recommendation), dijelaskan bahwa: MathML merupakan aplikasi berbasis XML yang digunakan untuk menggambarkan notasi matematika dan menangkap kedua struktur dan konten. Dijelaskan pula bahwa, MathML dapat digunakan untuk encode baik notasi matematika dan konten matematis. Sekitar 38 buah dari tag MathML menggambarkan struktur notasi secara abstrak, sementara yang lain sekitar 170 buah memberikan cara yang jelas dalam menentukan makna yang dimaksudkan dari sebuah ekspresi matematika itu sendiri.
Gambar 2.10 Salah Satu Contoh Rangkaian Coding dari Program MathML (http://www.w3.org)