Marine Robotic Systems

Marine robotic systems are used in deep sea discovery. The robots are usually called Autonomous Surface Vehicles (ASVs) or Autonomous Underwater Vehicles (AUVs). There are many problems in developing the systems, such as:

• complicated communications - limited bandwidth
• non-obvious vehicles position measurement
• current and wind disturbances
• manipulability with a floating-base manipulator

Why marine robotic systems are important? This is because of the use in the near future. They are:

• homeland security
• rise inspection
• intelligent sampling
• networked robotic ocean observatories
• expanding the quantity and quality of data available
• sensing and performing mechanical work in hazardous area or where humans cannot go

*Summary of IEEE RAS Magazine, Deep Sea Discovery

Perkembangan Artificial Intelligence

Perkembangan Kecerdasan Artifisial (Artificial Intelligence/AI) terinspirasi dari alam. Pada awalnya terinspirasi oleh kemampuan manusia, seperti sistem yang mampu meniru perilaku manusia ataupun yang mampu meniru cara berpikir manusia. Misalnya sistem pakar (expert system) yang mampu melakukan emulasi kepakaran seseorang, dengan keunggulan untuk diagnosis. Atau jaringan syaraf tiruan (artificial neural network) yang meniru cara belajar manusia, terinspirasi dari sistem syaraf manusia. Ada lagi sistem fuzzy (fuzzy system) untuk menerapkan bahasa manusia pada mesin, dengan merefleksikan cara berpikir manusia.

Kemudian perkembangan bergeser dengan melihat alam yang lebih luas lagi, tidak terbatas hanya meniru manusia. Salah satu contoh adalah algoritma genetika (genetic algorithm), yang mengemulasikan evolusi dalam biologi. Ingat proses evolusi DNA? Bagi yang dapat biologi di SMA, buka lagi tentang reproduksi DNA. Ada tahap seleksi, crossover, dan mutasi. Itu semua digunakan pada algoritma ini. Setelah manusia dan evolusi DNA, perkembangan beralih ke peniruan hewan karena dirasa komputasi peniruan manusia kompleks dan berat. Misalnya swarm intelligence, terinspirasi dari perilaku kelompok hewan-hewan seperti kumpulan burung yang bermigrasi, pasukan lebah atau semut.

Semut, dari hewan sekecil itu dengan otak yang kecil juga, tapi dapat menyelesaikan masalah (mengangkut makanan besar) jika mereka berkelompok. Lalu setelah diketahui bahwa semut dan hewan-hewan lain meninggalkan pheromone sebagai salah satu bentuk komunikasi, maka hal itu dijadikan metode.

Sekarang AI bergeser lagi, mulai melirik hal-hal yang lebih sederhana lagi tetapi lebih luas. Misalnya melirik cara kerja amuba untuk diimplementasikan. Cara kerja, cara hidup bakteri dan virus pun dilirik untuk dibuat menjadi metoda AI. Makin mini hal yang ditiru, tapi perkembangan makin luas. Bukan cuma itu, sekarang sistem imunitas tubuh pun dibuat algoritmanya. Jadi tidak terbatas pada hal-hal individual/kelompok saja. Dari banyaknya metode dan algoritma AI yang terinspirasi dari alam, hal di alam yang manakah yang membuatmu ingin mengembangkannya?

Intelligent Transportation Systems (ITS)

Transportasi, memiliki pengertian perjalanan manusia dan pergerakan barang. Seiring dengan semakin majunya peradaban manusia, maka semakin maju pula sarana transportasi. Dewasa ini perkembangan transportasi diupayakan untuk disentuh oleh aspek otomasi. Dan otomasi transportasi ini merupakan salah satu bidang ilmu dengan penanaman teknologi robotika.

Secara global, dalam otomasi transportasi, bidang ilmu yang berkaitan antara lain adalah robotika, elektronika, komputer, kendali, komunikasi, kecerdasan artifisial. Dan semua itu bisa dilingkupi oleh satu bidang ilmu, yakni robotika. Dalam robotika dikenal istilah khusus untuk otomasi transportasi, yaitu vehicle robotics (robotika kendaraan). Vehicle robotics ini memiliki keuntungan sebagai berikut :

• Aspek ekonomi. Aspek ini bisa dicapai antara lain dengan pencapaian konsumsi bahan bakar yang lebih rendah, reduksi jumlah kecelakaan, optimisasi rute, koordinasi antara kendaraan dan tempat pemberhentian/stasiun yang akan mengurangi waktu perjalanan dan juga ongkos transportasi.
  
• Aspek sosial, misalnya manuver berkendara yang tidak sah dapat dihindari secara otomatis. Lalu misalnya orang yang lemah, anak kecil, lansia akan mendapatkan keuntungan lebih dari aspek mobilitas dengan mengendarai kendaraan otomatis, yang membuat mereka tidak merasa rendah diri atau merasa lemah untuk bersosialisasi.
  
• Aspek lingkungan, seperti peningkatan kapasitas jalur tentunya akan mengurangi kebutuhan perluasan jaringan jalan. Konsumsi bahan bakar yang lebih rendah juga berarti mengurangi emisi lingkungan.
  
• Aspek personal, masyarakat akan menikmati transportasi otomatis secara nyaman dan aman (comfort and safety) dengan seutuhnya.

Untuk lebih meningkatkan pencapaian keuntungan tersebut, dalam robotika dibentuk bidang ilmu yang khusus membahas otomasi transportasi, yaitu Intelligent Transportation Systems (ITS). ITS mengendalikan aliran manusia, kendaraan, dan informasi untuk mencapai ruang informasi dan transportasi yang mulus. Bidang ilmu yang berkaitan dengan ITS tidak hanya robotika, teknik mesin dan teknik sipil juga termasuk.

Beberapa contoh riset yang berkaitan dengan ITS antara lain penentuan trajectory konvoi trailer yang mengangkut komponen Airbus A380, yang melintasi beberapa kota Prancis menuju Toulouse sepanjang 200 km. Konvoi diharapkan berjalan konstan dan sampai tepat waktu, dan sang driver diberi navigator berupa komputer yang dapat membantu navigasi terutama menghindari rintangan dalam perjalanan.

Contoh lain adalah sistem embedded (a special-purpose computer system built into a larger device) untuk mobil secara real-time. Dewasa ini mobil telah ditanami banyak sistem elektronika yang membantu pengemudi untuk lebih mudah dalam berkendara. Misalnya untuk pengereman, navigasi menggunakan GPS, pengaturan spion, pengaturan bahan bakar, menjaga jarak dengan kendaraan di depannya, dan lain-lain. Kini telah dikenal CC (cruise control), ACC (adaptive CC), dan CACC (cooperative ACC). Yang menjadi masalah di sini adalah aspek real-time. Proses komputasi yang cukup berat akan mengakibatkan timbulnya delay, sehingga kendaraan tidak akan bereaksi secara cepat. Sehingga dikembangkan berbagai metoda untuk mengatasi masalah tersebut.

Riset lain misalnya adalah tracking all traffic, berupa algoritma computer vision untuk memonitor kendaraan, pejalan kaki, maupun keramaian. Riset ini bertujuan untuk mengurangi kecelakaan saat pejalan kaki menyeberang, terutama di persimpangan jalan, sekolah, rumah sakit, perlintasan kereta api, maupun even olah raga. Hal ini diperlukan untuk membuat regulasi lalu lintas yang lebih baik lagi.

Ada juga riset pendeteksi kendaraan dengan kamera mobile, untuk mendeteksi midrange (jarak untuk menjaga kendaraan tetap di tengah jalan), jarak dengan kendaraan lain, dan kendaraan lain yang melewati kendaraan tersebut. Sehingga kendaraan dapat berjalan secara otomatis di jalan raya.

Contoh lain adalah cooperative autonomous driving, konsep kendaraan cerdas untuk saling berbagi jalan. Kendaraan ini akan berjalan sendiri secara otomatis, tanpa pengemudi. Atau juga kendaraan cerdas tanpa pengemudi, yang setiap tahunnya dilombakan di Amerika, diselenggarakan oleh DARPA. Awal mulanya lomba ini hanya mengejar tujuan kendaraan cerdas yang harus melewati rute tertentu, dan yang mencapai finish tercepat adalah pemenangnya. Namun sekarang lomba lebih diarahkan untuk membuat kendaraan cerdas yang dapat digunakan untuk perang dalam kota.

/* Foto diambil dari http://www.eng.nus.edu.sg/EResnews/0206/sf/sf_1.html

Robotics in the Future

Field of robotics that will shape the future, not only the field, but also the world.

• Space Robotics
• Surgical Robotics
• Self-Reconfigurable Robotics
• Humanoid Robotics
• Social Robotics and Human-Robot Interaction
• Service, Assistive and Rehabilitation Robotics
• Educational Robotics
• Ethical Implications

Taken from The Robotics Primer, Maja J. Mataric