Penalaran
Ketidakpastian adalah
parameter terkait dengan hasil pengukuran, yang mencirikan dispersi
dari nilai-nilai yang cukup dapat dikaitkan dengan objek yang
diukur. Ketidakpastian memiliki dasar probabilistik dan mencerminkan
pengetahuan yang tidak lengkap dari besaran tersebut
TEOREMA BAYES
Dalam
teori probabilitas dan statistika, Pengertian Teorema Bayes adalah
teorema yang digunakan untuk menghitung peluang dalam suatu hipotesis,
Teorema bayes dikenalkan oleh ilmuan yang bernama Bayes yang ingin
memastikan keberadaan Tuhan dengan mencari fakta di dunia yang
menunjukan keberadaan Tuhan. Bayes mencari fakta keberadaan tuhan
didunia kemudian mengubahnya dengan nilai Probabilitas yang akan
dibandingkan dengan nilai Probabilitas. teorema ini juga merupakan dasar
dari statistika Bayes yang memiliki penerapan dalam ilmu ekonomi mikro,
sains, teori permain, hukum dan kedokteran.
Teorema Bayes
akhirnya dikembangkan dengan berbagai ilmu termasuk untuk penyelesaian
masalah sistem pakar dengan menetukan nilai probabilitas dari hipotesa
pakar dan nilai evidence yang didapatkan fakta yang didapat dari objek
yang diagnosa. Teorama Bayes ini membutuhkan biaya komputasi yang mahal
karena kebutuhan untuk menghitung nilai probabilitas untuk tiap nilai
dari perkalian kartesius. penerapan Teorema Bayes untuk mencari
penerapan dinamakan inferens Bayes
FAKTOR KEPASTIAN
Tujuan
utama penggunaan factor kepastian adalah untuk mengolah ketidakpastian
dari fakta dan gejala dengan menghindarkan keperluan data dan
perhitungan yang besar. Factor kepastian diperoleh dari pengurangan
nilai kepercayaan (measure of belief) oleh nilai ketidak percayaan.
Faktor
kepastian membuat beberapa asumsi yang memudahkan tingkat kepercayaan
dan beberapa persamaan aturan yang mudah untuk mengkombinasikan tingkat
kepercayaan sebagai program dalam mencapai kesimpulan akhir
Factor
kepastian (certainly Factor) diperkenlakan oleh Shortliffe Buchhaman
dalam pembuatan MYCIN (Weskey, 1984). Certainly Factor (CF) merupakan
nilai parameter klinis yang diberikan MYCIN untuk menunjukan besarnya
kepercayaan. Certainly Faktor didefinisikan sebagai berikut (Giarattano
dan Riley, 1994)
- Sistem pakar harus mampu mengatasi ketidakpastian dan menggambarkan konklusi yang valid.
-
Ketidakpastian dalam sistem berbasis kaidah dapat berasal dari 3 hal berikut :
1. Kaidah Tunggal (individual rule)
Kaidah tunggal dipengaruhi oleh 3 hal : kesalahan (error), probabilitas dan kombinasi premis.
Kesalahan (error) disebabkan antara lain oleh :
a. Ambiguitas, yaitu sesuatu yang didefinisikan berlebihan
b. Ketidaklengkapan data
c. Kesalahan informasi
d. Kesalahan pengukuran
Probabilitas disebabkan
oleh ketidakmampuan seorang pakar untuk merumuskan kaidah secara pasti.
Pemberian nilai probabilitas yang menyatakan derajat kepercayaan dapat
juga menyebabkan ketidakpastian.
Kombinasi premis di dalam anteseden jika premis lebih dari sebuah perlu diperhatikan. Beberapa kombinasi yang dapat dibentuk :
E1 AND E2 AND E3
atau E1 AND E2 OR E3
atau E1 AND NOT E2 OR E3
2. Ketidaksesuaian Antarkaidah (incompatibility of rule)
Ketidaksesuaian
antarkaidah dapat disebabkan oleh : kontradiksi kaidah, subsumsi
kaidah, redudansi kaidah, kehilangan kaidah dan penggabungan data.
Kontradiksi kaidah
Kontradiksi
merupakan ketidaksesuaian konsekuen diantara dua kaidah yang bisa jadi
disebabkan oleh anteseden yang kuran spesifik.
Contoh :
Kaidah 1 : IF terdapat api THEN siramlah dengan air
Kaidah 2 : IF terdapat api THEN jangan siram dengan air
Interpretasi
kaidah 1, jika bebar-benar terdapat api seperti terbakarnya kayu, maka
akan dilakukan pemadaman dengan menyiramkan air. Sedangkan pada kaidah 2
memang terdapat api yang memang sengaja untuk melakukan pembakaran
(mis. Memasak) yang tidak boleh disiram air.
Subsumsi kaidah
Subsumsi kaidah terjadi jika anteseden merupakan bagian dari kaidah yang lain.
Contoh :
Kaidah 1 : IF E1 THEN H
Kaidah 2 : IF E1 and E2 THEN H
Interpretasinya, jika E1 yang muncul, maka tidak terdapat masalah karena kaidah 1 yang akan dijalankan, tetapi jika E1 dan E2 kedua-duanya
muncul pada kaidah 1 dan kaidah 2, maka kedua-duanya akan sama-sama
dijalankan sehingga konflik resolusi dibutuhkan.
Redudansi kaidah
Redudansi aturan adalah kaidah-kaidah yang mempunyai konsekuen dan evidence yang sama.
Contoh :
Kaidah 1 : IF E1 and E2 THEN H
Kaidah 2 : IF E2 and E1THEN H
Kehilangan kaidah
Kehilangan
aturan merupakan penyebab ketidaksesuaian antarkaidah yang terjadi jika
seorang ahli lupa atau tidak sadar akan membuat kaidah.
Contoh :
IF E4 THEN H
Jika E4 diabaikan maka H tidak akan pernah dapat disimpulkan dengan layak.
Penggabungan data (data fussion)
Penggabungan
data merujuk kepada ketidakpastian yang dihubungkan dengan perpaduan
data dari tipe informasi yang berbeda. Kesemua tipe yang berbeda
tersebut harus digabungkan untuk menjadikan mereka sebagai suatu
informasi yang mendukung dan menjadi pertimbangan saat pengambilan
keputusan akhir.
Contoh :
Dokter
membuat diagnosis penyakit tidak hanya dari hasil pemeriksaan fisik,
tetapi juga hasil laboratorium, riwayat penyakit pasien dsb.
3. Resolusi Konflik (conflict resolution)
Resolusi
konflik merupakan proses menyeleksi atau memilih kaidah yang ada jika
terdapat lebih dari
satu kaidah yang diaktivasi dan resolusi konflik
disebabkan oleh interaksi antarkaidah.
Beberapa metode untuk resolusi konflik :
a. Memicu kaidah berdasarkan prioritas.
b. Mempunyai kadiah yang mempunyai banyak premis yang harus dipenuhi. Metode ini dikenal dengan the longest matching strategy.
c. Memilih kaidah yang paling banyak digunakan.
d. Memilih kaidah yang palinga kahir ditambahkan pada sekumpulan kaidah.
e. Memilih kaidah yang waktu eksekusinya paling singkat.
f. Memilih semua kaidah dari sekumpulah kaidah yang ada.
FAKTOR KEPASTIAN (CERTAINTY FACTOR)
- Faktor kepastian merupakan cara dari penggabungan kepercayaan (belief) dan ketidapercayaan (unbelief) dalam bilangan yang tunggal.
- Dalam certainty theory, data-data kualitatif direpresentasikan sebagai derajat keyakinan (degree of belief).
- Tahapan dalam merepresentasikan data-data kualitatif :
1. kemampuan untuk mengekspresikan derajat keyakinan sesuai dengan metode yang sudah dibahas sebelumnya.
2. kemampuan untuk menempatkan dan mengkombinasikan derajat keyakinan tersebut dalam sistem pakar.
- Dalam mengekspresikan derajat keyakinan digunakan suatu nilai yang disebut certain factor (CF) untuk engasumsikan derajat keyakianan seorang pakar terhadap suatu data.
- Formulasi certain factor :
CF[H,E] = MB[H,E] – MD[H,E]
Dimana :
CF = Certain Factor (faktor kepastian) dalam hipotesis H yang
dipengaruhi oleh fakta E
MB = Measure of Belief (tingkat keyakinan), adalah ukuran kenaik-
an dari kepercayaan hipotesis H dipengaruhi oleh fakta E.
MD = Measure of Disbelief (tingkat ketidakyakinan), adalah kenaik-
an dari ketidakpercayaan hipotesis H dipengaruhi fakta E.
E = Evidence (peristiwa ataua fakta)
- Penggabungan kepercayaan dan ketidakpercayaan dalam bilangan yang tunggal memiliki dua kegunaan, yaitu :
1. Faktor kepastian digunakan untuk tingkat hipotesis di dalam urutan kepentingan.
Contoh
: jika seorang pasien mempunyai gejala tertentu yang mengindikasikan
beberapa kemungkinan penyakit, maka penyakit dengan CF tertinggi menjadi
urutan pertama dalam urutan pengujian.
Ukuran kepercayaan dan ketidapercayaan didefinisikan dalam probabilitas sebagai berikut :
1 P(H) = 1
MB(H,E) = max[P(H|E),P(H)]-P(H) lainnya
max[1,0]-P(H)
1 P(H) = 0
MD(H,E) = max[P(H|E),P(H)]-P(H) lainnya
min [1,0]-P(H)
Karakteristik dari MB, MD dan CF
Karakteristik
|
Nilai
|
Jangkauan
|
0 £ MB £ 1
0 £ MD £ 1
-1 £ CF £ 1
|
Hipotesis pasti benar
P(H|E) = 1
|
MB = 1
MD = 0
CF = 1
|
Hipotesis pasti salah
P(H’|E) = 1
|
MB = 0
MD = 1
CF = -1
|
Kekurangan fakta
P(H|E) = P(H)
|
MB = 0
MD = 0
CF = 0
|
Faktor kepastian (CF) menunjukkan jaringan kepercayaan dalam suatu hipotesis ayng berdasarkan pada beberapa fakta.
CF Positif : mendukung hipotesis, karena MB > MD.
CF=1 : fakta secara definisi membuktikan suatu hipotesis
CF=0 : s CF=MB-MD = 0 , berarti tidak ada fakta
s MD=MB, berarti kepercayaan dihapus atau ditiadakan oleh ketidakpercayaan
CF
Negatif : fakta menandakan negasi dari hipotesis, karena MB < MD.
Dengan kata lain menyatakan ketidakpercayaan terhadap hipotesis daripada
mempercayainya.
2. Faktor kepastian memberikan seorang pakar untuk menyatakan kepercayaan tanpa menyatakan nilai ketidakpercayaan.
Formulanya :
CF(H,E) + CF(H’,E) = 0
Berarti,
fakta mendukung suatu hipotesis dan mengurangi dukungan terhadap negasi
dari hipotesis dengan jumlah yang sama, sehingga jumlahnya selalu nol.
Contoh :
Mahasiswa lulus jika mendapatkan nilai A untuk suatu mata kuliah.
CF(H,E) = 0,70 CF(H’,E) = -0,70
Seberapa kepercayaan Anda bahwa mendapatkan nilai A akan membantu Anda lulus ?
Jawab : saya pastikan 70% bahwa saya akan lulus jika saya memperoleh nilai A untuk mata kuliah ini.
Seberapa ketidakpercayaan Anda bahwa mendapatkan nilai A akan membantu Anda lulus ?
Jawab : saya pastikan -70% bahwa saya tidak akan lulus jika saya memperoleh nilai A untuk mata kuliah ini
TEORI DEMPSTER-SHAFER
Teori
Dempster-Shafer adalah teori matematika untuk pembuktian berdasarkan
belief functions(fungsi kepercayaan) dan plausible reasonin (penalaran
yang masuk akal). Digunakan untuk mengkombinasikan potongan informasi
(fakta) yang terpisah untuk mengkalkulasi kemungkinan dari suatu
peristiwa.Teori Dempster-Shafer adalah suatu teori matematika untuk
pembuktian (Kusumadewi, 2003) berdasarkan belief functions and plausible
reasoning (fungsi kepercayaan dan pemikiran yang masuk akal), yang
digunakan untuk mengkombinasikan potongan informasi yang terpisah
(bukti) untuk mengkalkulasi kemungkinan dari suatu peristiwa. Teori ini
dikembangkan oleh Arthur P. Dempster dan Glenn Shafer.
Ada
berbagai macam penalaran dengan model yang lengkap dan sangat konsisten,
tetapi pada kenyataannya banyak permasalahan yang tidak dapat
terselesaikan secara lengkap dan konsisten. Ketidakkonsistenan yang
tersebut adalah akibat adanya penambahan fakta baru. Penalaran yang
seperti itu disebut dengan penalaran non monotonis. Untuk mengatasi
ketidakkonsistenan tersebut maka dapat menggunakan penalaran dengan
teori Dempster-Shafer. Secara umum teori Dempster-Shafer ditulis dalam
suatu interval:
[Belief,Plausibility]
Belief (Bel)
adalah ukuran kekuatan evidence dalam mendukung suatu himpunan
proposisi. Jika bernilai 0 maka mengindikasikan bahwa tidak ada
evidence, dan jika bernilai 1 menunjukkan adanya kepastian. Dimana nilai
bel yaitu (0-0.9).
Plausibility (Pl) dinotasikan sebagai : Pl(s) = 1
– Bel (-s) Plausibility juga bernilai 0 sampai 1. Jika yakin akan-s,
maka dapat dikatakan bahwa Bel(-s)=1, dan Pl(-s)=0.
Contoh :
Diketahui nilai belief adalah 0,5 dan nilai plausibility adalah 0,8 untuk proposisi “the cat in the box is dead”
Bel = 0,5
Fakta yang mendukung proposisi tersebut memiliki nilai kepercayaan sebesar 0,5
Pl = 0,8
Fakta yang melawan proposisi tersebut hanya memiliki nilai kepercayaan sebesar 0,2
Pada
teori Dempster-Shafer dikenal adanya frame of discernment (θ) yaitu
semesta pembicaraan dari sekumpulan hipotesis. Nilai probabilitas
densitas (m) mendefinisikan elemen-elemen θ serta semua subsetnya. Jika
θ berisi n elemen, subset dari θ adalah 2n.