ALGORITMA GENETIKA

Assalamualaikum kembali lagi bersama saya Bimo Akbar Riady atau yang akrab dipanggil masbim. disini saya akan menjelaskan beberapa hal-hal terkait algoritma genetika. yuk cuss!

Algoritma genetika merupakan evolusi atau perkembangan dunia komputer dalam bidang kecerdasan buatan (artificial intelligence). Kemunculan algoritma genetika terinspirasi oleh teori evolusi Darwin (walaupun pada kenyatannya teori tersebut terbukti keliru) dan teori-teori dalam ilmu biologi, sehingga banyak istilah dan konsep biologi yang digunakan. Maka dari itu, proses-proses yang terjadi dalam algoritma genetika sama dengan apa yang terjadi pada evolusi biologi. Algoritma genetika didasarkan pada proses genetik yang ada dalam makhluk hidup yaitu perkembangan generasi dalam sebuah populasi yang alami, secara lambat laun mengikuti prinsip seleksi alam atau “siapa yang kuat, dia yang bertahan”.  Dengan meniru teori evolusi tersebut, algoritma genetika dapat digunakan untuk mencari solusi permasalahan-permasalahan dalam dunia nyata.

Awal sejarah perkembangan dari algoritma genetika dimulai pada tahun 1960 oleh I. Rochenberg dalam bukunya yang berjudul “Evolution Strategies” mengemukakan tentang evolusi komputer. Kemudian, pada tahun 1970-an dikembangkan kembali oleh John Holland bersama dengan mahasiswa dan rekan-rekannya di New York Amerika Serikat.

Algoritma genetika bekerja dengan sebuah populasi yang terdiri dari individu-individu, yang masing-masing individu mempresentasikan sebuah solusi yang mungkin bagi persoalan yang ada. Dalam kaitannya, individu dilambangkan dengan sebuah nilai fitness yang akan digunakan untuk mencari solusi terbaik dari persoalan yang ada. Sebelum algoritma genetika dapat dijalankan, maka sebuah kode yang sesuai untuk persoalan harus dirancang, maka titik solusi dalam ruang permasalahan dikodekan dalam bentuk kromosom/string yang terdiri atas komponen genetic terkecil yaitu gen. Dalam penerapan algoritma genetika akan melibatkan beberapa operator, yaitu:

a.         Operasi evolusi yang melibatkan proses seleksi didalamnya

b.        Operasi genetika yang melibatkan operator pindah silang (crossover) dan mutasi (mutation).

Keuntungan dari penggunaan algoritma genetika yaitu kemudahan dalam mengimplementasikan dan kemampuan untuk menemukan solusi yang bisa diterima secara cepat untuk masalah-masalah berdimensi tinggi. Tujuan dari algoritma genetika adalah menghasilkan populasi yang terbaik dari populasi awal. Beberapa hal yang harus dilakukan dalam algoritma genetika adalah sebagai berikut.

a.         Mendefinisikan individu, dimana individu menyatakan salah satu solusi yang mungkin dari permasalahan yang diangkat.

b.        Mendefinisikan nilai fitness, yang merupakan ukuran baik-tidaknya sebuah individu atau baik-tidaknya solusi yang didapatkan.

c.         Menentukan proses pembangkitan populasi awal, dilakukan dengan menggunakan pembangkitan acak seperti random-walk.

d.        Menentukan proses seleksi yang akan digunakan.

e.         Menentukan proses perkawinan silang (cross-over) dan mutasi gen yang akan digunakan.

Teori Genetika dan Teori Evolusi

Genetika adalah sebuah cabang ilmu biologi yang terfokus pada bidang pewarisan sifat yang terjadi pada organisme makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan manusia) maupun suborganisme makhluk hidup (virus dan prion). Ditemukan pertama kali oleh Gregor Mendel (1822-1884) dengan mengamati sesuatu macam sifat keturunan (karakter) dari generasi ke generasi dan berhasil pula membuat perhitungan matematika tentang sifat genetis karakter tersebut. Dari pengamatannya tersebut Mendel disebut sebagai “Bapak Genetika” yang memberi dasar pengetahuan genetika modern.

Setelah teori genetik dikembangkan dalam era modern ini, evolusi kini sering dilihat sebagai perubahan-perubahan dalam frekuensi gen antara populasi leluhur dengan populasi keturunannya, meskipun diakui sangat mustahil secara langsung mengukur perubahan-perubahan kuantitatif antara kedua hal tersebut. Teori evolusi dengan seleksi alam, yang pertama kali dirumuskan dalam buku Darwin “On the Origin of Species” pada tahun 1859 adalah proses dimana organisme berubah dari waktu ke waktu sebagai akibat dari perubahan sifat fisik atau perilaku yang dapat diwariskan. Perubahan yang memungkinkan organisme untuk menyesuaikan diri dengan lingkungannya dengan lebih baik akan membantu bertahan dan memiliki lebih banyak keturunan. Teori evolusi Charles Darwin mengatakan bahwa manusia berevolusi sebagai spesies yang terpisah. Tapi ilmu pengetahuan modern menunjukkan bahwa kita, bersama dengan semua makhluk lainnya, selalu hidup bersimbiosis dengan sejumlah besar mikroba, yang ada didalam dan diluar tubuh kita, yang disebut holobiont.

a.         Populasi

Populasi merupakan sekumpulan individu yang akan diproses bersama dalam satu siklus proses evolusi.

b.        Individu

Individu merupakan satu nilai atau keadaan yang menyatakan salah satu solusi yang mungkin dari permasalahan yang diangkat.

c.         Kromosom

Kromosom merupakan gabungan dari gen-gen yang membentuk nilai tertentu dan menyatakan solusi yang mungkin dari suatu permasalahan.

d.        Gen

Gen merupakan nilai yang menyatakan satuan dasar yang membentuk suatu arti tertentu dalam satu kesatuan gen yang dinamakan kromosom.

e.         Allele atau Alel

Allele atau alel merupakan gen yang memiliki lokus (posisi pada kromosom) yang sama, tetapi memiliki sifat bervariasi yang disebabkan mutasi pada gen asli.

f.         Genotipe

Genotipe merupakan istilah yang dipakai untuk menyatakan keadaan genetik dari suatu individu atau sekumpulan individu populasi. Genotipe dapat merujuk pada keadaan genetik suatu lokus maupun keseluruhan bahan genetik yang dibawa oleh kromosom (genom).

g.        Fenotipe

Fenotipe merupakan suatu karakteristik yang dapat diamati dari suatu organisme yang diatur oleh genotipe dan lingkungan serta interaksi keduanya. Fenotipe mencakup berbagai tingkat dalam ekspresi gen dari suatu organisme.

h.        Pembangkitan Populasi

Pembangkitan populasi merupakan proses membangkitkan sejumlah individu secara acak atau melalui prosedur tertentu.

i.          Seleksi Penentuan Fitness

Seleksi penentuan fitness merupakan proses untuk mendapatkan calon induk yang baik.

j.          Cross Over

Cross-over merupakan proses pertukaran atau kawin silang gen-gen dari dua induk tertentu.

k.        Mutasi

Mutasi merupakan perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen maupun pada taraf kromosom. Atau merupakan proses pergantian salah satu gen yang terpilih dengan nilai tertentu.

l.          Populasi Baru

Populasi baru merupakan hasil dari seleksi penentuan fitness dan crossover kemudian dilakukannya mutasi.