Penerapan Metode Forgy pada Perilaku Lebah Penjelajah dalam Artificial Bee Colony.

Jurnal

ILMU KOMPUTER
Volume 6 Nomor 1 April 2013
Daftar Isi :

HEALTH INFORMATICS : AN INTRODUCTION ................................................................... 1
I Made Agus Setiawan
PENERAPAN METODE FORGY PADA PERILAKU LEBAH PENJELAJAH DALAM
ARTIFICIAL BEE COLONY .................................................................................................... 10
I Made Widiartha
IMPLEMENTASI HIGH-AVAILABILITY VPN CLIENT PADA JARINGAN KOMPUTER
FAKULTAS HUKUM UNIVERSITAS UDAYANA................................................................ 17
Putu Topan Pribadi
ANALISIS PERBANDINGAN KINERJA ANTARA NETWORK FILE SYSTEM (NFS) DAN
PRIMARY DOMAIN CONTROLLER (PDC) SAMBA ........................................................... 25
Gede Wahyudi, Trisna Hanggara
ANALISIS IDENTIFIKASI POLA DAUN MENGGUNAKAN METODE CANNY, SOBEL,
PREWITT DAN ROBERTS ....................................................................................................... 35
I Ketut Gede Suhartana, Ida Ayu Dhyana Paramitha R.


ANALISIS DAN IMPLEMENTASI PEMERIKSAAN LEMBAR JAWABAN KOMPUTER
DENGAN ALGORITMA PERCEPTRON ................................................................................ 47
I Wayan Haris Apriyana, luh gede astuti, I Made Widiartha

JURUSAN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR

SUSUNAN DEWAN REDAKSI JURNAL ILMU KOMPUTER
Jurusan Ilmu Komputer
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana

Ketua
Agus Muliantara, S.Kom, M.Kom

Penyunting
Drs. Wayan Santiyasa, M.Si
Ngurah Agus Sanjaya, S.Kom, M.Kom

Cokorda Rai Adi Paramarta, S.T, M.M
Ida Bagus Gede Dwidasmara, S.Kom.M.Cs

Penyunting Tamu
Imas Sitanggang, S.Si, M.Kom (IPB)
Ir. A.A. Gede Raka Dalem, M.Sc (Hons)
Prof. Pieter Hartel (Twente University)

Pelaksana
I Made Widiartha, S.Si, M.Kom
Dra. Luh Gede Astuti, M.Kom
Gede Santi Astawa, ST, M.Cs
Ida Bagus Mahendra, S.Kom, M.Kom

Alamat Redaksi
Jurusan Ilmu Komputer
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran – Badung
Telpon. 0361 – 701805

Email : journal@cs.unud.ac.id
Website : www.cs.unud.ac.id

ISSN : 1979-5661

PENERAPAN METODE FORGY PADA PERILAKU LEBAH PENJELAJAH
DALAM ARTIFICIAL BEE COLONY
I Made Widiartha
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana
email : imadewidiartha@cs.unud.ac.id

Abstrak
Metode Artificial Bee Colony (ABC) merupakan salah satu metode swarm yang mengadopsi
karakteristik dari koloni lebah madu dalam proses pencarian sumber makanan/solusi. Yang dimaksud
suatu sumber makanan dalam metode ABC merupakan suatu solusi yang dihasilkan oleh kelompok
lebah. Dalam metode ABC koloni lebah tiruan dibagi menjadi tiga kelompok yaitu lebah penjelajah
(scout), lebah pekerja (employed bee), dan lebah penunggu sarang (onlooker bee).
Lebah penjelajah memiliki peranan penting dalam menentukan sumber makanan awal dari

koloni lebah pekerja. Disamping berperan dalam fase awal pada metode ABC, kelompok lebah ini juga
berperan penting dalam menentukan sumber makanan baru ketika performa dari sumber makanan tidak
mengalami peningkatan dalam jumlah fase tertentu. Dalam metode ABC perilaku lebah penjelajah
dalam penentuan sumber makanan dilakukan dengan cara randomisasi solusi pada ruang pencarian
sehingga hal ini seringkali menyebabkan hasil dari pencarian lebah penjelajah jauh dari posisi. Metode
forgy merupakan salah satu metode yang dapat digunakan dalam penentuan titik solusi awal yang telah
terbukti lebih baik jika dibandingkan dengan randomisasi.
Dalam penelitian ini dilakukan penerapan metode forgy untuk merubah karakteristik lebah
penjelajah dalam melakukan pencarian sumber makanan baru. Uji coba penelitian ini dilakukan pada
permasalahan klasterisasi data dengan memanfaatkan lima buah dataset. Kinerja metode ABC dengan
penerapan metode forgy ini telah dibandingkan dengan metode ABC. Dari hasil penelitian didapatkan
hasil dimana metode ABC dengan penerapan metode forgy ini telah berhasil mengoptimalkan posisi
titik pusat klaster ABC. Nilai fungsi tujuan yang dihasilkan dari penerapan metode forgy ini juga relatif
stabil. Hal ini dibuktikan dengan perolehan nilai standar deviasi yang relatif kecil.
Kata kunci: Metode Forgy, Artificial Bee Colony, Klasterisasi Data.
perilaku pengorganisasian diri (self-organize)
PENDAHULUAN
Dalam

dari koloni serangga sosial [1]. Dua konsep


beberapa

tahun

terakhir,

dasar untuk kinerja kolektif swarm yaitu

penelitian tentang metode kecerdasan yang

organisasi

berbasis pada perilaku kehidupan kelompok

pembagian kerja. Kedua konsep ini diperlukan

hewan

mendapat


sebagai properti untuk mendapatkan perilaku

perhatian oleh para ilmuwan. Dari sudut

kecerdasan swarm, seperti halnya sistem

pandang

swarm

pemecahan masalah terdistribusi (distributed

didefinisikan sebagai suatu pemodelan untuk

problem solving), yang mengatur dirinya

pemecahan masalah terdistribusi (distributed

sendiri dan beradaptasi dengan lingkungan


problem-solving)

tertentu. Salah satu contoh dari swarm adalah

(swarm)

telah

Bonebeau,

ISSN : 1979-5661

banyak

kecerdasan

dengan

menggunakan


-10-

diri

(self-organization)

dan

Jurnal Ilmu Komputer - Volume 6 - No 1 – April 2013

kawanan lebah yang mengerubungi sarang dan

forgy . Performa metode forgy ini telah terbukti

perilakunya dalam mencari sumber makanan

lebih baik daripada teknik randomisasi biasa

(foraging behaviour). Salah satu metode yang


[3]. Hal ini yang menjadi acuan penerapan

mengadopsi perilaku lebah madu adalah

karakteristik forgy ke dalam perilaku lebah

Artificial Bee Colony (ABC). Dalam konsep

penjelajah dalam metode ABC. Uji coba

ABC koloni lebah tiruan dibagi menjadi tiga

performa metode pada penelitian ini dilakukan

kelompok yaitu lebah penjelajah (scout), lebah

pada kasus klasterisasi data yang melibatkan

pekerja (employed bee), dan lebah penunggu


lima buah dataset.

sarang (onlooker bee) [2]. Lebah penjelajah

ARTIFICIAL BEE COLONY

merupakan fase pertama yang dijalankan
metode

ABC

dalam

pemecahan

Metode/algoritmaABC ini menggunakan

suatu


perilaku cerdas (intelligent behaviour) dari

permasalahan. Lebah penjelajah ini akan
menghasilkan

solusi

awal

yang

sekawanan lebah madu berupa perilaku mencari

akan

makan[5]. Metode ini diperkenalkan

diekplorasi lebih jauh oleh lebah pekerja

Karaboga pada tahun 2005. Separuh bagian

maupun lebah penunggu sarang. Pada saat

pertama dari koloni terdiri dari lebah pekerja

terdapat suatu sumber makanan/solusi yang

dan separuh bagian kedua mencakup lebah

tidak dapat diperbaiki kualitasnya dalam

onlooker. Metode ABC ini dapat digambarkan

beberapa fase tertentu, maka peranan lebah

seperti pada Gambar 1.

penjelajah akan dimulai kembali. Kelompok
lebah ini akan mencari solusi baru ke seluruh
ruang pencarian secara acak.
Karakteristik lebah penjelajah dalam
pencarian solusi ini seringkali menghasilkan
solusi yang jauh dari optimal sehingga
membutuhkan jumlah iterasi yang relatif lama
untuk mencari konvergensi ke arah solusi
optimal. Hal ini membutuhkan modifikasi
karakteristik

lebah

ini

agar

mampu

menghasilkan solusi awal dalam metode ABC
yang dapat mempercepat proses penemuan
solusi optimal dari permasalahan yang ada.
Dalam penelitian ini akan dilakukan
modifikasi perilaku lebah penjelajah pada
metode ABC dengan mengadopsi karakteristik

Gambar 1. Metode ABC

salah satu metode inisialisasi yaitu metode
ISSN : 1979-5661

oleh

-11-

Jurnal Ilmu Komputer - Volume 6 - No 1 – April 2013

selection

Metode ABC diawali dengan fase lebah

[6]. Nilai pi ini dihitung melalui

persamaan 2.2.

penjelajah untuk mencari sumber makanan
awal (solusi awal) secara random Tiap solusi xi

pi 

dimana i = 1, 2, ..., SN (jumlah solusi sumber

fiti

(2.2)

SN

 fiti
i 1

makanan) merupakan sebuah vektor dimensi D.
D adalah jumlah parameter yang dioptimasi.

Dalam menghasilkan kandidat posisi makanan

Setelah tahapan inisialisasi selesai maka

baru, ABC menggunakan persamaan 2.3.

penentuan populasi dari posisi solusi berikutnya

vij  xij  ij ( xij  xk j )

(2.3)

didapat melalui siklus yang berulang, C = 1, 2,
Nilai k  {1, 2, ..., SN} dengan j  {1, 2, .., D}

... , MCN. Pada akhir setiap siklus, lebah pekerja

adalah indeks yang dipilih secara random.

akan melakukan penghitungan nilai fitness

Meskipun k ditentukan secara random, namun k

(nilai nektar) dari solusi yang dihasilkan dan
lebah pekerja membagi informasi nektar dan

harus berbeda dari i. ij adalah sebuah bilangan

informasi tentang posisi mereka dengan lebah

random

penunggu di dancing area. Nilai fitness dapat

produksi posisi sumber makanan tetangga di

dicari dengan persamaan 2.1.

sekitar xij

fiti 

1
1  fi

[-1,1],

yang

mengontrol

Sumber makanan yang ditinggalkan oleh
(2.1)

lebah pekerja, digantikan dengan sumber
makanan baru oleh lebah scout. Dalam metode

Variabel fi merupakan nilai cost function

ABC, jika sebuah posisi sumber makanan tidak

dari solusi i. Lebah penunggu mengevaluasi

dapat

informasi yang diambil dari semua lebah

ditingkatkan

lebih

lanjut

melalui

sejumlah siklus (cycle) yang telah ditetapkan

pekerja dan memilih sumber makanan dengan

(limit),

probabilitas yang sesuai jumlah nektarnya.

maka

sumber

makanan

tersebut

diasumsikan untuk ditinggalkan. Hal ini

Seperti kasus lebah pekerja, lebah penunggu

disimulasikan dengan menghasilkan posisi

juga menghasilkan modifikasi pada posisi

sumber makanan baru secara random untuk

sumber makanan (solusi) dalam memorinya dan

menggantikan posisi sumber makanan yang

memeriksa jumlah nektar dari kandidat sumber

ditinggalkan. Misal sumber makanan yang

makanan yang baru. Jika nilai nektar lebih

ditinggalkan adalah xi dan j {1, 2, ..., D}, maka

tinggi dari sebelumnya, lebah akan mengingat

lebah scout akan mencari sumber makanan baru

posisi yang baru tersebut dan melupakan posisi

untuk diganti dengan xi. Operasi ini dilakukan

yang lama.
Lebah

antara

penunggu

memilih

dengan menggunakan persamaan 2.4.

sumber

j
j
j
xij  xmin
 rand[0,1]( xmax
 xmin
)

makanan berdasarkan pada nilai probabilitas pi

(2.4)

Setelah masing-masing kandidat posisi

dengan menggunakan metode roulette wheel

sumber makanan vij diproduksi dan dievaluasi
ISSN : 1979-5661

-12-

partisi/klaster sedemikian hingga nilai squared
error antara titik tengah (mean) dari suatu
oleh lebah pekerja, nilai fitnesnya dibandingkan
dengan

xij.

Jika

sumber

makanan

klaster ke smua titik data klaster tersebut

baru
merupakan nilai minimum. Misalkan

mempunyai nektar yang sama atau lebih baik

k

adalah rata-rata dari klaster ck yang didapat dari

daripada sumber yang lama, maka sumber yang

persamaan 2.5.

lama tersebut akan digantikan dengan yang baru

dipertahankan. Dengan kata lain, rnekanisme

1
 xi
n k xi ck

greedy selection digunakan sebagai operasi

Dimana nk merupakan jumlah elemen pada

dalam memori, jika tidak maka yang lama

k 

(2.5)

 k dan seluruh data

seleksi antara sumber makanan saat ini dan

ck.Squared error antara

sumber makanan yang lama.

pada klaster ck didasarkan pada jarak Euclidean
antara titik yang ada dengan pusat klasternya,

METODE FORGY PADA LEBAH

squared error tersebut didefinisikan sebagai

PENJELAJAH

berikut:

J (ck )  || xi  k || 2

Dalam hal klasterisasi data metode forgy

xi ck

merupakan salah satu metode yang sering kali

Fungsi tujuan (objective function) dari

digunakan untuk inisialisasi titik pusat klaster.

metode forgy dalam permasalahan klasterisasi

Seperti halnya dalam penelitian yang dilakukan

data adalah meminimukan total squared error

Pena, pendekatan forgy diterapkan pada fase

dari seluruh klaster. Fungsi tujuan ini juga

inisialisasi titik pusat klaster pada metode K-

disebut sebagai clustering criterion [3] dan juga

Means [2]. Dalam langkah awal metode forgy,

sebagai cost function [4] dalam penemuan

titik klaster ditentukan dengan memilih K buah

solusi optimal. Adapun formula dari tujuan ini

data sebagai titik pusat awal pada metode forgy.

adalah :

Proses pembaharuan titik pusat di setiap iterasi

K

J (C )    || xi   k || 2

dalam metode ini dilakukan dengan mencari

k 1 xi ck

rata-rata dari jarak data dalam klaster pada

Solusi

suatu titik pusat. Iterasi pencarian titik pusat

metode

KM

adalah

terbentuknya klaster-klaster dengan nilai J(C)

akan terhenti ketika nilai fungsi tujuan telah

yang minimum. Apabila metode forgy ini

memenuhi nilai threshold tertentu.

diterapkan pada karakteristik lebah penjelajah

Metode forgy dapat digambarkan sebagai

pada metode ABC maka tahapan pencarian titik

berikut, misal X = {xi|i = 1, ..., n} merupakan

pusat baru oleh lebah penjelajah akan dilakukan

suatau himpunan n titik berdimensi d yang akan

sesuai dengan tahapan pada metode forgy yaitu

diklasterkan kedalam K klaster C = {ck| k = 1,

:

..., K}. Metode forgy menemukan suatu

ISSN : 1979-5661

pada

-13-

Jurnal Ilmu Komputer - Volume 6 - No 1 – April 2013

1. Inisialisasi sejumlah K titik pusat klaster

diujikan. Kesimpulan kinerja dari metode akan

awal dengan memilih salah satu data pada

didapatkan melalui nilai rata-rata (mean) dan

dataset sebagai titik pusat.

standar deviasi dari 10 percobaan tersebut.

2. Klasterkan setiap obyek yang ada sesuai

Tabel 1 merupakan hasil rata-rata dan standar

jarak terdekat ke pusat klaster yang ada.

deviasi dari percobaan yang telah dilakukan,

3. Perbaiki nilai semua pusat klaster

Dari hasil penelitian dengan melibatkan empat

4. Ulangi langkah 2 dan 3 sampai nilai semua

data set didapatkan hasil bahwa metode forgy
cukup berperan dalam meningkatkan performa

pusat klaster tidak ada perubahan.

dari metode ABC. Hal ini terlihat dari hasil
penelitian yang menunjukkan nilai fungsi

DATA
Dataset yang digunakan dalam penelitian

tujuan dari penerapan metode forgy unggul

ini terdiri dari dataset Iris, Wisconsin Breast

dibandingkan dengan metode ABC standar.

Cancer (Cancer),

Contraceptive Method

Dari hasil penelitian ini dapat dilihat bahwa

Choice (CMC), dan Wine. Data dalam

penerapan metode forgy dapat mengoptimalkan

penelitian diambil dari UCI Machine Learning

posisi titik pusat klaster dari metode ABC. Nilai

Repository (ftp://ftp.ics.uci.edu./pub/machine-

fungsi tujuan yang dihasilkan dari penerapan

learning-databases/). Informasi jumlah fitur,

metode forgy ini juga relatif stabil. Hal ini

kelas, dan data dapat dilihat pada Tabel 1.

dibuktikan dengan perolehan nilai standar
deviasi yang relatif kecil.

Tabel 1. Pembagian Data Set
Jumlah Data
Dataset
Fitur Kelas
Training Testing
Iris
Cancer
CMC
Wine

4
9
9
13

3
2
3
3

120
547
1179
143

30
136
294
35

HASIL
Pada penelitian ini, untuk mendapatkan
nilai performa dari penerapan metode forgy
pada karakteristik lebah penjelajah dari metode
ABC ini digunakan dua tolak ukur yaitu nilai
fungsi tujuan dari permasalahan klasterisasi
data dan waktu yang dibutuhkan.
Untuk mendapatkan kesimpulan akhir
hasil klasterisasi menggunakan metode-metode
yang ada, maka uji coba klasterisasi dilakukan
sebanyak 10 kali untuk tiap dataset yang
ISSN : 1979-5661

-14-

Tabel 2. Rata-rata dan Standar Deviasi Hasil Uji Coba

Fungsi Tujuan
Dataset
Iris
Cancer
Cmc
Wine

Pengukuran
Mean
Std. Dev.
Mean
Std. Dev.
Mean
Std. Dev.
Mean
Std. Dev.

Forgy ABC

ABC

187,229
0,106

205,2321
10,9068
47579,5674
7125,8019
1375,7912
65,7988
100,3024
4,6559

30671,334
0

1248,962
8,223
87,103
0,168

Waktu
Forgy
ABC
ABC
6,3087
5,2788
0,1551
0,3053
11,8053 10,5055
0,0783
0,1784
27,0986 23,9018
3,3032
0,2949
13,2478 10,7268
0,4702
0,1843

dihasilkan dari metode ABC. Hal ini dibuktikan
Dari sisi pengukuran waktu yang dibutuhkan

dari seluruh hasil ujicoba dataset yang

didapat hasil bahwa metode penerapan metode

menunjukkan nilai fungsi tujuan (objective

forgy pada metode ABC membuat waktu yang

function) dari penerapan metode forgy ini lebih

diperlukan metode ABC menjadi lebih banyak.

kecil dibandingkan dengan hasil yang didapat

Tetapi jika dilihat dari hasil waktu eksekusi

dari metode ABC standar. Nilai fungsi tujuan

untuk forgy ABC terlihat bahwa perbedaan

yang dihasilkan dari penerapan metode forgy

waktunya relatif kecil sehingga dapat dikatakan

ini juga relatif stabil. Hal ini dibuktikan dengan

bahwa penerapan metode forgy masih tetap

perolehan nilai standar deviasi yang relatif

sangat bermanfaat dengan melihat nilai fungsi

kecil.

tujuan (yang merupakan tolak ukur utama) dari

Penerapan metode forgy pada ABC

penerapan forgy yang selalu lebih baik dari

membutuhkan waktu yang lebih lama jika

metode ABC biasa. Meskipun demikian

dibandingkan dengan metode ABC standar,

perbedaan waktu proses ini haruslah mendapat

sehingga hal ini merupakan suatu kelemahan

perhatian untuk dilakukan penelitian lanjutan

dari penerapan ini. Optimasi waktu yang

untuk dapat meningkatkan efisiensi waktu

dibutuhkan dari penerapan metode forgy ini

eksekusi.

akan menjadi fokus penelitian selanjutnya.

KESIMPULAN

REFERENSI

Dalam penelitian ini telah dilakukan

[1] Bonabeau, E., Dorigo, M., dan Theraulaz,
G. (1999), Swarm Intelligence: from
Natural to Artificial Systems, Oxford
Univ. Press, New York.

penerapan metode forgy pada perilaku lebah
penjelajah dalam metode Artificial Bee Colony.
Penerapan metode forgy ini telah berhasil

[2] Karaboga, D. (2005), "An Idea Based on
Honey Bee Swarm for Numerical

mengoptimalkan posisi titik pusat klaster yang

ISSN : 1979-5661

-15-

Jurnal Ilmu Komputer - Volume 6 - No 1 – April 2013

Optimization", Technical Report-TR06,
Erciyes University, Engineering Faculty,
Computer Engineering Department.
[3] Pena, J.M, Lozano, J.A, dan Larranaga, P
(1999), "An Empirical Comparison of
Four Initialization methods for K-Means
Algorithm", Pattern Recognition Letters,
Vol 20, hal. 1027-1040.
[4] Khan, S.S. dan Ahmad, A. (2004),
“Cluster Center Initialization Algorithm
for K-Means Clustering”, Pattern
Recognition Letters, Vol. 25, hal. 1293–
1302..
[5] Karaboga, D. (2005), "An Idea Based on
Honey Bee Swarm for Numerical
Optimization", Technical Report-TR06,
Erciyes University, Engineering Faculty,
Computer Engineering Department.
[6] Karaboga, D. dan Basturk (2008), B., "On
The Performance of Artificial Bee Colony
ABC
Algorithm",
Applied
Soft
Computing, Vol. 8, hal. 687–697.

ISSN : 1979-5661

-16-