Besok pagi saya diminta panitia dies untuk memberikan presentasi pada konferensi rICT2009, dalam rangka Dies Emas ITB. Saya mencoba untuk menyajikan makalah mengenai perkembangan baru dari pengolahan sinyal/teori informasi dan kemungkinan impaknya pada peralatan elektronika yang akan datang. 

Beyond Digital: Compressive Sampling and The (Near) Future of Electronics

Pameran Hardiknas 2009 yang lalu telah diselenggarakan di Sabuga-ITB. Pada kesempatan ini, STEI menampilkan stand yang berisi radar maritim ISRA (kerjasama LIPI-IRCTR), Radiosonde, dan radar penembus dinding (TWR/Through Wall Radar).

Donny & Tony: programmer yang merangkap  menjadi penjaga stand pameran

Tommi mengoperasikan TWR, Pak Bayu pura-pura jadi orang

Perangkat dasar TWR sebenarnya mirip dengan radar penembus permukaan /GPR, hanya saja pengolahan sinyal ditekankan pada hal-hal tertentu; mis. deteksi gerakan benda di balik dinding. Jika sudah dilengkapi kemampuan pengarahan berkas, yang sekarang sedang di teliti di STEI, radar ini akan berfungsi seperti USG; pengguna dapat melihat benda-benda di balik ruang lain yang terhalang dinding.

Sekitar dua tahun yang lalu, Observatorium Bosscha mulai mencanangkan program teleskop radio multiwavelength untuk melengkapi instrumen pengamatan benda langit pada daerah gelombang radio. Sebelumnya telah datang satu terminal SRT (Small Radio Telescope) buatan MIT-Haystack, dengan harapan kedepan dapat dilengkapi dengan teleskop buatan sendiri hingga memiliki kemampuan pencitraan interferometry. 

Sebagai tahap awal, bekerjasama dengan Lab Telekomunikasi Radio dan Gelombang Mikro,  kelompok peneliti ini mulai merealisasikan teleskop radio sederhana yang bekerja pada frekuensi 20.1 MHz untuk mengamati fenomena pancaran gelombang radio yang berasal dari planet Jupiter dan Matahari.  

Setelah ujicoba berhasil, dalam jangka dekat Bosscha  akan membangun satu buah stasiun penerima lagi untuk ujicoba interferometri. Kedepan diharapkan teleskop ini dapat menjadi salah satu test-bed kegiatan riset radio-astronomy maupun pencitraan interferometry.

Hari Kamis tanggal 30 April 2009, LIPI bekerjasama dengan ITB menyelenggarakan Seminar Radar Seminar III di Hotel Savoy Homann, Bandung. Pada kesempatan ini prototip radar SFCW-GPR (700-1400 MHz) dengan kemampuan kompresif dipamerkan. Sebelumnya, telah dilakukan ujicoba scanning radar di LTRGM-STEI ITB, baik dengan loopback maupun antena-ke-antena. Menurut Prof. Leo P. Ligthart, yang saat ini sedang melakukan kunjungan ke Indonesia, radar kompresif berpotensi membuat terobosan baru di bidang radar, khususnya radar jenis SFCW.

Pak Koes dan Tommi menjaga stand pameran

Prototip Radar Kompresif 700-1400 MHz

Radar penembus permukaan (GPR/Ground Penetrating Radar) memiliki berbagai aplikasi sipil dan militer yang luas. Dalam bidang sipil, radar ini dipakai pada eksplorasi geofisika untuk mencari batubara atau sumber air;  dalam arkeologi untuk mencari situs purbakala yang terbenam dibawah tanah; dan juga untuk mendeteksi keretakan beton pada bangunan, kerusakan jalan raya atau jembatan, serta menentukan lokasi pipa,  kabel, atau utulitas di bawah tanah. Pada bidang militer, radar penembus permukaan berguna untuk mencari ranjau, tempat penimbunan senjata, ruang dibawah tanah, maupun untuk mendeteksi musuh dibalik dinding.

Sejak awal tahun 2000-an, IRCR-TU Delft berusaha meningkatkan kecepatan dari SFCW-GPR, agar dapat bersaing dengan radar impuls. SFCW memiliki banyak keunggulan dalam berbagai hal dibanding sistem impuls, kecuali satu kelemahan dalam kecepatan akuisisi data. Peneliti di IRCTR berusaha mengatasi hal ini, antara lain dengan membuat radar 8 kanal yang bekerja secara serempak. Inovasi baru melalui penginderaan kompresif (Compressive Sensing) memberi harapan baru berhasilnya program ini.

Salah satu jalur penelitian dalam CS (Compressive Sensing/Compressive Sensing) berhubungan dengan upaya peningkatan kinerja; baik  berupa hasil rekonstruksi yang lebih baik dan/ atau jumlah cuplikan yang lebih sedikit. Ini dilakukan, antara lain, dengan memanfaatkan pengetahuan tentang sifat dari sinyal atau prior.

Bagi seorang praktisi CS,  salah satu pertanyaan yang lebih penting untuk dijawab adalah:  “Jika rapat spektral daya dari sebuah sinyal diketahui dan jumlah cuplikan maksimum yang diperbolehkan dibatasi, bagaimana cara memilih lokasi titik cuplikan yang memberikan kinerja obyektif CS yang terbaik?”

Berdasarkan hasil penelitian, jika lokasi cuplikan mengikuti sebaran energi, ternyata kinerja rekonstruksi sinyal dapat ditingkatkan—atau, dengan persyaratan kinerja rekonstruksi yang diberikan, jumlah cuplikan yang diperlukan menjadi jauh lebih sedikit. Hasil ini dapat dipakai untuk mempercepat proses pengumpulan data pada radar SFCW.

Beberapa waktu yang lalu saya pernah memposting CS/ Compressive Sensing dan juga pencitraan sintesis VLBI. Jika pembaca bertanya-tanya, apakah CS bisa dipakai dalam VLBI, maka sekarang kita tahu bahwa jawabnya adalah YA.

—

Direct inversion of incomplete visibility samples in VLBI (Very Large Baseline Interferometry) radio telescopes produces images with convolutive artifacts. Since proper analysis and interpretations of astronomical radio sources require a non-distorted image, and because filling all of sampling points in the uv-plane is an impossible task, image deconvolution has been one of central issues in the VLBI imaging. Up to now, the most widely used deconvolution algorithms are based on least-squares-optimization and maximum entropy method. In this paper, we propose a new algorithm that is based on an emerging paradigm called compressive sensing (CS). Under the sparsity condition, CS capable to exactly reconstructs a signal or an image, using only a few number of random samples. We show that CS is well-suited with the VLBI imaging problem and demonstrate that the proposed method is capable to reconstruct a simulated image of radio galaxy from its incomplete visibility samples taken from elliptical trajectories in the uv-plane. The effectiveness of the proposed method is also demonstrated with an actual VLBI measured data of 3C459 asymmetric radio-galaxy observed by the VLA (Very Large Array).

—

Lengkap-nya ada di server lokal atau di link arXiv

Sore ini, beberapa anggota tim GPR kompresif (Tomy, Tony, dan Pak Koes) telah berhasil menghidupkan komponen-2 utama dan melakukan loop-back test. Berikut ini hasil rekonstruksi A-scan-nya:

Tetap semangat ya.  Acara ngoprek kita teruskan minggu depan

Akhirnya,

Saya merasa tidak ahli dalam menulis buku, jadi mohon maaf jika ebook tentang compressive sensing yang saya susun sangat jauh dari sempurna. Buku itu saya pakai sebagai bahan untuk mengajar ET6083-Topik Khusus Pengolahan Sinyal, mudah-mudahan saya bisa memperbaiki selama semester ini.

Cheers,

Andriyan

Istilah ini pertama kali saya temukan ketika mempelajari LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), sewaktu masih di SMA — kalau tidak salah ingat. Inversi populasi harus terjadi sebelum proses lasing berlangsung. Dalam proses ini elektron-elektron dari atom-atom/molekul-molekul dalam bahan naik ke tingkat energi yang lebih tinggi karena adanya rangsangan energi dari luar; kemudian turun ke keadaan tak stabil. Rangsangan foton dengan energi yang sesuai akan membuat reaksi berantai dari elektron-elektron tersebut untuk turun ke energi dasar disertai pancaran gelombang elektromagnetik (EM) dengan frekuensi dan fasa yang sama. Gelombang EM koheren inilah yang disebut sebagai sinar laser.

Saya bercerita mengenai laser untuk menjelaskan mengapa saya menghilang sementara dari dunia maya … he… he. Belakangan muncul banyak ide yang kalau tidak segera ditangani akan cepat hilang. Supaya ide ini menjadi “sesuatu” perlu mempersiapkan diri supaya menghasilkan bentuk yang koheren. Proses “bertapa” ini dapat dianalogikan sebagai pengumpulan energi pada proses inversi populasi.

Oh iya, saya juga sedang menyusun kumpulan tulisan mengenai penginderaan kompresif yang ada di-blog ini menjadi sebuah eBook tutorial. Mudah-mudahan bisa segera saya upload untuk dapat dibaca bagi yang berminat.

Mohon maaf bagi pengunjung yang sudah lama tidak saya sapa, atau komentarnya tidak sempat dijawab, proses inversi populasi masih sedang terjadi . Terimakasih telah menyempatkan diri untuk sekali waktu mampir ke blog ini.

]]> http://suksmono.wordpress.com/2008/11/03/inversi-populasi/feed/ 2 suksmono http://suksmono.wordpress.com/2008/07/28/perjalanan-menembus-waktu/ http://suksmono.wordpress.com/2008/07/28/perjalanan-menembus-waktu/#comments Mon, 28 Jul 2008 01:56:54 +0000 suksmono http://suksmono.wordpress.com/?p=73 ]]>

Melakukan perjalanan menembus waktu merupakan salah satu impian manusia yang hingga kini belum bisa terwujud, kecuali dalam film-film fiksi ilmiah seperti Time Machine, Back to The Future, Time Cops, atau serial televisi tempo doeloe seperti Time Tunnel.

Didalam film Back to the Future, tokoh utama, yaitu Marty McFly, berpetualang menembus waktu dengan mobil De Lorean, menuju masa lalu maupun ke masa depan. Salah satu bagian dari film ini mengisahkan tokoh antagonis Biff Tannen tua yang berada di masa depan memberikan sebuah almanak olahraga; sebuah buku yang berisi informasi hasil pertandingan dari tahun ke tahun; kepada Biff Tannen muda. Informasi dalam buku ini dipakainya untuk mengubah nasib dengan memasang taruhan.

Kisah-kisah didalam film dan serial TV diatas sangat inspiratif. Tidak perlu sebuah almanak olahraga, sebuah pesan dapat mengubah hidup seseorang jika perjalanan ke masa lalu itu dimungkinkan.

Seandainya tersedia sebuah mesin waktu dan kita diberikan kesempatan untuk kembali ke masa lalu, pesan apa yang akan kita sampaikan kepada diri kita ketika masih muda? Sebuah pesan yang tepat akan dapat menghindari kesalahan-kesalahan yang pernah kita lakukan di masa lalu dan sekaligus mengubah nasib kita di saat kini.

Sayangnya sampai hari ini mesin waktu ini belum ada. Namun demikian, secara imajinatif perjalanan menembus waktu ini masih bisa dilakukan. Caranya? Dengan melakukan pergeseran waktu: alih-alih kembali ke masa lalu, diri kita yang sedang berada di masa depan melakukan perjalanan menembus waktu ke masa kini.

Didalam Mekanika Kuantum, ada sebuah prinsip yang mengatakan bahwa ”nasib” sebuah partikel di suatu titik didalam kontinuum ruang-waktu merupakan jumlah seluruh kemungkinan lintasan dari titik semula ke titik akhir. Lintasan-lintasan dalam ruang-waktu ini merupakan berbagai alternatif sejarah dari si partikel.

Prinsip ini dapat dipakai sebagai analogi. Namun demikian, ada perbedaan besar antara sebuah partikel dengan seorang manusia (selain ukuran tentu saja): sebuah partikel tidak dapat menentukan nasibnya sendiri, sedangkan manusia bisa karena memiliki kebebasan untuk memilih salah satu dari berbagai kemungkinan trajektori hidup yang dapat dilaluinya. Masa depan seseorang ditentukan oleh perjalanannya dalam ruang-waktu: oleh pilihan-pilihan hidup yang dibuatnya dan oleh semua tindakan yang dilakukannya.

Pemikiran seperti ini dapat membebaskan kita dari belenggu waktu. Cobalah tengok diri kita beberapa tahun yang lalu, kemudian bandingkan dengan keadaan saat ini. Jika tidak banyak berubah, hampir bisa dipastikan bahwa kondisi beberapa tahun kedepan pun tidak akan jauh berbeda. Inilah saat yang tepat untuk melakukan perjalanan menembus waktu. Mulailah dengan membayangkan bahwa diri kita sekarang sedang berada di masa depan, kemudian lakukan perjalanan menembus waktu ke masa kini. Sampaikan pesan yang tepat pada diri kita dan lakukan perubahan saat ini juga!

” … today is a gift, that’s why it’s called the present“ [Master Oogway]