AI_6B Pendefinisian Problema sebagai Proses Pencarian Ruang Keadaan

  Pendefnisian Problema Sebagai Proses Pencarian Ruang Keadaan (State Space Search)

  

Pendefnisian Problema Sebagai Proses

Pencarian Ruang Keadaan (State Space

_

  Search) Aspek tingkah laku cerdas yang mendasari teknik penyelesaian problema disebut proses _ pencarian ruang keadaan (space state search).

  Struktur representasi ruang keadaan bersesuaian dengan struktur pemecahan problema dalam dua cara penting, yaitu: _

  Defnisi formal dari sebuah problema diperbolehkan untuk digunakan sebagai kebutuhan untuk mengubah suatu situasi yang diberikan menjadi suatu situasi yang diinginkan dengan menggunakan seperangkat _ operasi yang diperkenankan.

  

Pendefnisian proses pemecahan problema khusus

diijinkan untuk digunakan sebagai kombinasi teknik- teknik yang telah dikenal dan proses pencarian, teknik umum dalam mengamati ruang tersebut untuk mencoba menemukan suatu jalan keluar dari keadaan saat ini menuju keadaan yang dituju.

   Proses pencarian ruang keadaan itu sendiri tidaklah cukup untuk mengotomatisasikan tingkah laku _ pemecahan problema secara otomatis.

   Proses pencarian ruang keadaan pencarian mendalam (exhaustive

search) melakukan pencarian terhadap

seluruh ruang keadaan serangkaian langkah yang paling dimungkinkan untuk

menghasilkan kemenangan. Metode ini

dapat diterapkan pada setiap ruang

keadaan, namun ukuran ruang keadaan

yang sangat ‘besar’ membuat pendekatan ini secara praktis tidak dimungkinkan. Misalnya, dalam permainan catur,

  

  Kita tidak menggunakan exhaustive

  search tetapi menjalankan langkah-

  langkah yang terbukti efektif yang didasarkan pada aturan-aturan tertentu yang memandu proses pencarian ke arah ruang keadaan yang paling menjanjikan. Aturan inilah yang dikenal sebagai heuristik (heuristic dari bahasa Yunani yang artinya menemukan).

  Proses Pencarian _

Heuristik

Heuristik merupakan strategi untuk melakukan proses pencarian ruang problema secara selektif, yang memandu proses pencarian di sepanjang jalur yang memiliki kemungkinan sukses paling besar, dan mengesampingkan usaha yang _ bodoh dan memboroskan waktu.

  Jika proses pencarian ruang keadaan merupakan alat untuk memformalkan proses pemecahan problema, maka heuristik menyuntikkan formalisme tersebut agar dapat bekerjasama dengan _ kecerdasan.

  Heuristik mengembangkan efsiensi

dalam proses pencarian, namun dengan

kemungkinan mengorbankan

  Proses Pencarian _ Heuristik Contoh heuristik adalah algoritma tempat terdekat (shortest path job), menghasilkan prosedur berikut : 1. pilih sebuah kota secara sembarang sebagai awal perjalanan

  2.

untuk memilih kota persinggahan

berikutnya, simak seluruh kota yang belum pernah disinggahi. Pilih kota terdekat dengan kota yang saat ini sedang dikunjungi.

  3. ulangi langkah kedua sampai semua _ kota telah dikunjungi.

  Eksekusi prosedur ini membutuhkan ₂ waktu n .

  Deskripsi Formal Sebuah

Problema

  Langkah-langkah untuk mendapatkan deskripsi formal dari sebuah problema

menjadi representasi ruang keadaan

_ adalah sebagai berikut : Defnisikan ruang keadaan yang berisi semua konfgurasi yang dimungkinkan dari obyek-obyek yang relevan (dan bisa pula yang tidak dimungkinkan). Tentu saja dimungkinkan untuk mendefnisikan ruang seperti ini tanpa menyebutkan semua ruang yang _ dikandungnya secara eksplisit.

  Spesifkasikan satu atau lebih keadaan di dalam ruang keadaan yang

menggambarkan situasi-situasi yang

dimungkinkan sebagai keadaan awal

Deskripsi Formal Sebuah  Problema

  Spesifkasikan satu atau lebih keadaan yang dapat diterima sebagai solusi problema. Keadaan-keadaan ini disebut _ dengan keadaan tujuan.

  

Spesifkasikan seperangkat aturan yang

menggambarkan sesuatu yang dimungkinkan untuk dilakukan oleh operator.

  Untuk hal ini dibutuhkan pemikiran tentang : _ asumsi-asumsi tersirat yang terkandung dalam _ deskripsi problema informal _ tingkat generalitas aturan-aturan yang dibuat pekerjaan yang harus dilakukan untuk

memecahkan problema dalam bentuk pra-

perhitungan dan tergambarkan dalam aturan-

  CONTOH 1

PROBLEMA EMBER AIR

  Kita mempunyai 2 ember. Satu

ember bervolume 4 liter dan ember

lainnya bervolume 3 liter.

Problemanya adalah bagaimanakah

kita bisa mendapatkan air bervolume tepat 2 liter di dalam ember bervolume 4 liter? Proses penakaran hanya dengan memakai dua ember yang ada

CONTOH 1  PROBLEMA EMBER AIR

  Ruang keadaan: (x, y); x = 0, 1, 2, 3 atau 4, dan y = 0, 1, 2 atau 3; dengan x = jumlah air (liter) pada ember bervolume 4 liter, dan y = jumlah air _ (liter) pada ember bervolume 3 liter. _ Keadaan awal: (0, 0).

  Keadaan yang dituju: (2, n), untuk

sembarang nilai n (persoalan ini tidak

menentukan berapa berapa liter air yang ada di ember bervolume 3 liter)

  CONTOH 1 PROBLEMA EMBER AIR _ Aturan yang digunakan untuk memecahkan _1. problema ini adalah sebagai berikut: (x, y  x < 4)  (4, y) _2.

  (x, y  y < 3)  (x, 3) _3. (x, y  x > 0)  (x-D, y) _4. (x, y  y > 0)  (x, y-D) _5. (x, y  x > 0)  (0, y) _6. (x, y  y > 0)  (x, 0) _7. (x, y  x+y  4  y > 0)  (4, y-(4-x)) _8. (x, y  x+y  3  x > 0)  (x-(3-y), 3) _9. (x, y  x+y  4  y > 0)  (x+y, 0) _10. (x, y  x+y  3  x > 0)  (0, x+y)

CONTOH 1 PROBLEMA EMBER AIR 1

  Arti dari masing-masing operator aturan di atas adalah _2. Mengisi ember bervolume 4 liter. _3. Mengisi ember bervolume 3 liter. _4. Mengisi sejumlah air dari ember bervolume 4 liter. _5. Mengisi sejumlah air dari ember bervolume 3 liter.

  

Mengosongkan/membuang air dari ember bervolume 4

_6. liter.

Mengosongkan/membuang air dari ember bervolume 3

_7. liter.

Menuangkan air dari ember bervolume 3 liter ke ember

bervolume 4 liter sampai ember bervolume 4 liter menjadi _8. penuh.

  

Menuangkan air dari ember bervolume 4 liter ke ember

bervolume 3 liter sampai ember bervolume 3 liter menjadi _9. penuh.

  

Menuangkan semua air dari ember bervolume 3 liter ke

_10. ember bervolume 4 liter.

Menuangkan semua air dari ember bervolume 4 liter ke

ember bervolume 3 liter.

CONTOH 1 PROBLEMA EMBER AIR

  Asumsi eksplisit yang diberikan misalnya : _{ } ember-ember dapat diisi air dari PAM membuang air dari dalam ember ke _ luar menuangkan air dari ember yang satu _ ke ember yang lain, dan tidak ada alat ukur.

  

CONTOH 1

_

PROBLEMA EMBER AIR

Salah satu operasi yang dapat memecahkan problema ini adalah sebagai berikut

  Jumlah air (liter) dalam Aturan yang diterapkan ember ember bervolume 4 bervolume 3 liter liter

  2

  3

  9

  3

  2

  3

  3

  7

  4

  2

  5

  2

  9

  2 solusi

  Cara Merepresentasikan

Ruang Keadaan 1

  Graf Keadaan 2. Pohon Pelacakan 3. Pohon And/Or

  

Graf Keadaan



  Terdiri dr simpul (node) dan busur (arc). Simpul menunjukkan keadaan, yaitu keadaan awal dan keadaan baru yang akan dicapai dengan menggunakan operator.

  

  Busur menghubungkan suatu simpul dengan simpul lainnya.

  

  Busur menunjukkan arah dr suatu keadaan ke keadaan berikutnya.

  

  Dalam praktek, sangat sulit menggambarkan keadaan dengan

Graf Keadaan M

  Simpul M menunjukkan _{keadaan awal. Simpul T adalah tujuan.}

  Ada 4 lintasan dr M ke T: _{1. M-A-B-C-E-T 2. M-A-B-C-E-H-T}

  3. M-D-C-E-T _{4. M-D-C-E-H-T} ^{Lintasan yang tidak sampai ke tujuan (menemui jalan buntu) : 1. M-A-B-C-E-F-G 2. M-A-B-C-E-I-J 3. M-D-C-E-F-G 4. M-D-C-E-I-J} _{5. M-D-I-J}

Pohon Pelacakan

  

  Untuk menghindari kemungkinan adanya proses pelacakan simpul secara berulang pada Graph Keadaan, digunakan Pohon Pelacakan, berupa struktur pohon.

  Pohon Pelacakan _M

  

Pohon Pelacakan



  Simpul pada Level 0 disebut akar (root). Simpul akar menunjukkan keadaan awal yang biasanya merupakan topik atau obyek.

  

  Simpul akar memiliki beberapa percabangan yang terdiri atas beberapa simpul successor yang disebut anak (child) dan merupakan simpul perantara.

  

  Namun, jika dilakukan pelacakan mundur , maka dapat dikatakan

Pohon Pelacakan

  

  Simpul yang tidak memiliki anak disebut daun (leaf) yang menunjukkan akhir dr suatu pencarian.

  

  Simpul daun dapat berupa tujuan yang diharapkan (goal) atau jalan buntu (dead end).

  

Pohon And/Or



  Digunakan untuk menunjukkan bahwa masalah yang hendak diselesaikan dengan Pohon Pelacakan dapat diselesaikan dengan mengambil salah satu sub- goal atau hanya dapat diselesaikan dengan mengambil lebih dr satu sub- goal sekaligus.

Pohon And/Or

  Gambar [a] menunjukkan ada suatu masalah M yang hendak dicari solusinya dengan 3 kemungkinan yaitu

A, B, atau C. Artinya, masalah M bisa diselesaikan jika

salah satu dr sub-goal A, B, atau C terpecahkan. OR Gambar [b] menunjukkan bahwa masalah M hanya bisa diselesaikan dengan memecahkan sub-goal A, B, dan C terlebih dulu sekaligus. AND

Pohon And/Or

   Dengan pohon AND/OR bisa mempersingkat level Pohon Pelacakan.

  

Representasi Ruang Keadaaan

untuk masalah Ember Air dengan

Pohon Pelacakan

  

Strategi Pengendalian



  Untuk dapat memecahkan problema, dibutuhkan juga suatu struktur pengendalian/kontrol yang melakukan pengulangan (looping) melalui siklus sederhana

  

  Selama melakukan proses pencarian untuk mendapatkan solusi dari sebuah problema, kita tentu akan bertanya-tanya tentang bagaimanakah caranya memutuskan aturan berikutnya yang akan

Strategi Pengendalian

  

  Strategi pengendalian yang baik haruslah

  Strategi pengendalian yang tidak menyebabkan adanya ‘gerak’ tidak akan pernah sampai pada sebuah solusi.

  Pada problema ember air, jika kita mulai dengan memilih aturan yang pertama, maka kita tidak akan

Strategi Pengendalian 2. Sistematik

  Strategi pengendalian yang tidak sistematik akan menyebabkan penggunaan serangkaian operator aturan beberapa kali sebelum sampai pada sebuah solusi.

Strategi Pengendalian

  Jika kita memilih aturan-aturan yang dapat digunakan secara acak (random) pada setiap siklus, walaupun akan menimbulkan adanya ‘gerak’ dan akan menghasilkan solusi, namun kita akan sampai pada keadaan yang sama beberapa kali dan menggunakan lebih banyak langkah yang semestinya diperlukan.

  

   Strategi sistematik yang dapat

  

Problem:

Petani Kambing Srigala

  

Rumput



  Seorang Petani akan menyeberangkan seekor Kambing, seekor Srigala, dan Rumput dengan menggunakan perahu menyeberangi sungai.

  

  Perahu hanya bisa memuat Petani dan salah satu dari yang hendak diseberangkan (Kambing / Srigala / Rumput).

  

  Jika ditinggalkan oleh Petani, maka Rumput akan dimakan oleh Kambing

  

Problem:

Petani Kambing Srigala

  

Rumput



  Deskripsikan secara formal problema PKSR tersebut!

  

  Bagaimanakah salah satu solusi masalah PKSR tersebut dengan deskripsi formal yang dibuat?

  

  Bagaimanakah representasi ruang keadaan dengan Pohon Pelacakan untuk masalah tersebut?