Pemelajaran mesin
Pemelajaran mesin (bahasa Inggris: machine learning atau disingkat dengan ML) adalah sub-bidang kecerdasan buatan yang berkaitan dengan pengembangan dan studi algoritma statistik yang dirancang untuk dapat belajar secara mandiri dari data, kemudian menggunakan pembelajaran tersebut untuk menggeneralisasi dan menangani data baru yang belum pernah ditemui sebelumnya, sehingga sistem ML dapat menjalankan tugas-tugas tertentu tanpa memerlukan instruksi eksplisit yang terprogram sebelumnya.[1] Belakangan, jaringan syaraf tiruan generatif telah menunjukkan performa yang mengungguli berbagai pendekatan konvensional dalam berbagai bidang.[2][3] Pendekatan pemelajaran mesin telah diimplementasikan di banyak bidang, seperti model bahasa besar (large language model (LLM)), visi komputer, pengenalan ucapan, penyaringan email, agrikultur, dan kedokteran. Bidang-bidang ini membutuhkan kemampuan untuk menangani tugas-tugas kompleks yang sulit dan mahal jika dikembangkan dengan algoritma tradisional.[4][5] Pemelajaran mesin dikenal dalam aplikasinya dalam menyelesaikan masalah bisnis dengan nama analisis prediktif. Meskipun tidak semua algoritma pemelajaran mesin didasarkan pada statistik, statistik komputasional adalah sumber penting dari metode-metode di bidang ini. Landasan matematis dari pemelajaran mesin diambil dari metode optimisasi matematis (pemrograman matematis). Penggalian data (data mining), bidang studi paralel yang erat kaitannya, berfokus pada analisis data eksploratif melalui pemelajaran tak terarah.[7][8] Dari perspektif teoretis, kerangka PAC (Probably Approximately Correct) learning memberikan model untuk mendeskripsikan ML. DefinisiMesin yang dimaksud di sini adalah mesin dalam pengertian lebih mendekati kepada ‘sistem’, bukan mesin 'mekanik'. Istilah pemelajaran pertama kali muncul dalam disiplin ilmu kecerdasan buatan. Pemelajaran berarti menambah pengetahuan, memahami dengan belajar, dan mengikuti perintah. Pemelajaran mesin merupakan salah satu cabang dari kecerdasan buatan yang membahas mengenai pembangunan sistem yang didapat berdasarkan pada pemelajaran data, atau sebuah studi yang mempelajari cara untuk memprogram sebuah komputer untuk belajar. Inti dari pemelajaran mesin adalah representasi dan generalisasi. Pada tahun 1959, Arthur Samuel mendefinisikan bahwa pemelajaran mesin adalah bidang studi yang memberikan kemampuan untuk belajar tanpa diprogram secara eksplisit. Kemampuan belajar yang menjadi dominan ditentukan oleh kemampuan perangkat lunak atau alogaritmanya. Implementasi kemampuan belajar dapat dicapai dengan berbagai teknik, ada yang menggunakan kaidah (rule), ada yang menggunakan statistika, ada yang menggunakan pendekatan fisiologi yaitu sistem saraf manusia atau disebut dengan ANN (artificial neural network) atau jaringan saraf tiruan. Pemelajaran mesin dapat berfungsi untuk beradaptasi dengan suatu keadaan yang baru, serta untuk mendeteksi dan memperkirakan suatu pola. SejarahPada tahun 1951, John McCarthy yang baru saja mendapatkan gelar PhD meyakinkan Minsky, Claude Shannon, dan Nathaniel Rochester untuk membantunya membawa peneliti Amerika Serikat yang memiliki ketertarikan pada teori automata, jaring saraf, dan studi mengenai kecerdasan menjadi satu. Mereka mengorganisir sebuah lokakarya di Dartmouth College di Hanover, New Hampshire pada tahun 1956. Pada saat itulah dianggap menjadi tahun lahirnya kecerdasan buatan. Sejak awal, para peneliti kecerdasan buatan tidak segan membuat prediksi mengenai keberhasilan dari kecerdasan buatan ini. Pada awalnya kecerdasan buatan berkembang cukup pesat, hal ini disebabkan karena ekspektasi yang terlalu tinggi dari para peneliti di bidang ini. Hingga pada tahun 1974, bidang kecerdasan buatan mulai kurang diminati. Sampai pada tahun 1980, ketertarikan terhadap kecerdasan buatan sebagai bidang penelitian mulai bangkit kembali. Salah satu yang mendukung hal ini adalah hasil kerja Yarowsky (1995), ia melakukan percobaan menggunakan pemelajaran mesin dan mendapatkan hasil diatas 96% untuk ke akuratan dari percobaannya. Setelah Yarowsky banyak orang-orang yang melakukan percobaan menggunakan pemelajaran mesin dan mendapatkan hasil yang memuaskan, dari sinilah pemelajaran mesin dapat semakin berkembang hingga hari ini.[9] Hubungan dengan bidang lainnyaKecerdasan buatanSebagai hasil dari upaya ilmiah, pemelajaran mesin berkembang dari penelitian tentang kecerdasan buatan (AI). Pada masa-masa awal AI sebagai suatu disiplin ilmu, beberapa peneliti tertarik untuk menjadikan mesin belajar dari data. Mereka berusaha melakukan pendekatan dengan berbagai metode simbolis, serta apa yang kemudian disebut sebagai jaringan syaraf tiruan yang kebanyakannya berupa perseptron dan ADALINE, yang kemudian dikenal sebagai penemuan ulang (reinvention) dari model linear umum statistik.[11] Penalaran probabilistik juga digunakan, terutama dalam diagnosis medis otomatis.[12] Meskipun begitu, peningkatan fokus pada pendekatan logis, berbasis pengetahuan, menyebabkan terjadinya kesenjangan antara kecerdasan buatan dan pemelajaran mesin. Sistem penalaran probabilistik terkendala oleh masalah teoritis dan praktik dari akuisisi dan representasi data.[12] Pada tahun 1980, sistem pakar telah mendominasi AI, dan statistik tidak lagi disukai dan ditinggalkan.[13] Penelitian pada pemelajaran berbasis simbolik/pengetahuan memang terus berlanjut di dalam AI, yang mengarah pada pemrograman logika induktif, tetapi jalur penelitian yang lebih statistik sekarang berada di luar bidang AI yang sebenarnya, yaitu di bidang pengenalan pola dan pencarian informasi. [12] Selain itu, riset jaringan syaraf telah ditinggalkan oleh AI dan ilmu komputer pada waktu yang sama. Bidang ini kemudian dilanjutkan di luar bidang AI/Ilmu komputer, sebagai "koneksionisme", oleh para peneliti dari disiplin ilmu lain, termasuk Hopfield, Rumelhart, dan Hinton. Keberhasilan utama mereka datang pada pertengahan tahun 1980-an dengan ditemukannya kembali backpropagation.[12] Pemelajaran mesin (machine learning/ML) kemudian ditata ulang dan diakui sebagai bidang tersendiri, dan mulai berkembang pada tahun 1990-an. Mulai saat itu, bidang ini berubah tujuannya dari yang awalnya untuk mencapai kecerdasan buatan, menjadi untuk menyelesaikan masalah-masalah yang dapat dipecahkan yang bersifat praktis. Kejadian ini menyebabkan pergeseran fokus dari pendekatan simbolik yang diwarisi dari AI, ke arah metode dan pemodelan yang diambil dari statistika, yaitu logika fuzzy, dan teori probabilitas.[13] Penggalian dataPembelajaran mesin dan penggalian data sering menggunakan metode yang sama dan saling tumpang tindih. Sementara pemelajaran mesin berfokus pada prediksi berdasarkan properti "yang sudah diketahui" yang diperoleh dari data pelatihan, penggalian data berfokus pada penemuan (observasi) properti "yang tidak diketahui" sebelumnya dalam data (ini merupakan langkah analisis dari penemuan pengetahuan dalam basis data). Penggalian data menggunakan banyak metode pemelajaran mesin, tetapi dengan tujuan yang berbeda; di sisi lain, pemelajaran mesin juga menggunakan metode penggalian data sebagai pemelajaran tak terawasi atau sebagai langkah prapemrosesan untuk meningkatkan akurasi pemelajar. Sebagian besar kerancuan antara dua komunitas penelitian ini (yang sering memiliki konferensi dan jurnal terpisah, ECML PKDD menjadi pengecualian utama) berasal dari asumsi dasar yang mereka gunakan, yaitu dalam pemelajaran mesin, performa biasanya dievaluasi dengan mempertimbangkan kemampuan untuk "mereproduksi" pengetahuan yang sudah diketahui, sedangkan penemuan pengetahuan dan penggalian data (KDD) memiliki tugas utama untuk menemukan pengetahuan yang sebelumnya "tidak diketahui". Jika dibandingkan dengan pengetahuan yang sudah diketahui, suatu metode yang tidak terinformasi (unsupervised) akan dengan mudah dikalahkan oleh metode lain yang terawasi, sedangkan dalam tugas KDD, metode yang terawasi tidak dapat digunakan karena tidak tersedianya data pelatihan. Pemelajaran mesin juga memiliki hubungan yang erat dengan Optimasi matematis: banyak masalah pemelajaran yang dirumuskan sebagai minimalisasi dari beberapa fungsi kerugian dalam satu set pelatihan. Fungsi kerugian mengekspresikan selisih antara prediksi model yang sedang dilatih dan contoh masalah yang sebenarnya (misalnya, dalam klasifikasi, seseorang ingin memberikan label pada contoh, dan model dilatih untuk memprediksi dengan benar label yang telah ditetapkan sebelumnya dari sekumpulan contoh).[14] GeneralisasiPerbedaan antara pengoptimalan dan pemelajaran mesin muncul dari tujuan generalisasi (pemelajaran). Sementara algoritma pengoptimalan dapat meminimalkan kerugian pada kumpulan data pelatihan, pemelajaran mesin berkaitan dengan meminimalkan kerugian pada sampel yang tidak terlihat. Karakterisasi generalisasi berbagai algoritma pembelajaran adalah topik aktif penelitian saat ini, terutama untuk algoritma pemelajaran dalam. StatistikPemelajaran mesin dan statistika adalah bidang yang berkaitan erat dari segi metode, tetapi memiliki tujuan utama yang berbeda, yaitu statistika mengambil kesimpulan statistik dari sampel, sedangkan pemelajaran mesin menemukan pola prediksi yang dapat digeneralisasi.[15] Menurut Michael I. Jordan, ide-ide pemelajaran mesin, mulai dari prinsip-prinsip metodologis hingga alat-alat teoritis, memiliki pra-sejarah yang panjang di bidang statistika.[16] Ia juga mengusulkan istilah ilmu data sebagai tempat penampung (placeholder) untuk menyebut keseluruhan bidang tersebut.[16] Analisis statistik konvensional memerlukan pemilihan model yang paling cocok untuk kumpulan data penelitian secara priori. Selain itu, hanya variabel yang penting atau relevan berdasarkan pengalaman sebelumnya yang disertakan untuk dianalisis. Sebaliknya, pemelajaran mesin tidak dibangun di atas model yang sudah terstruktur sebelumnya, melainkan menggunakan data untuk membentuk model yang ada untuk mendeteksi pola-pola yang ada. Semakin banyak variabel (input) yang digunakan untuk melatih model, semakin akurat model akhir yang dihasilkan.[17] Leo Breiman membedakan dua paradigma pemodelan statistik: model data dan model algoritmik,[18] dengan "model algoritmik" kurang lebih berarti algoritma pemelajaran mesin seperti Random Forest. Beberapa ahli statistik mengadopsi metode dari pemelajaran mesin, yang mengarah pada bidang gabungan yang mereka sebut sebagai pemelajaran statistik.[19] FisikaTeknik analitis dan komputasi yang diturunkan dari ilmu fisika yang mengakar pada sistem yang tidak teratur dapat diperluas ke permasalahan berskala besar, termasuk pemelajaran mesin, misalnya, untuk menganalisis ruang bobot jaringan syaraf tiruan dalam.[20] Dengan demikian, fisika statistik dimaksudkan untuk menemukan aplikasi dalam bidang diagnostik medis.[21] Perbedaan dengan penggalian dataPenggalian data (data mining) adalah sebuah proses untuk menemukan pengetahuan, ketertarikan, dan pola baru dalam bentuk model yang deskriptif, dapat dimengerti, dan prediktif dari data dalam skala besar.[22] Dengan kata lain data mining merupakan ekstraksi atau penggalian pengetahuan yang diinginkan dari data dalam jumlah yang sangat besar.[23] Dari definisi diatas dapat disimpulkan bahwa pada pemelajaran mesin berkaitan dengan studi, desain dan pengembangan dari suatu algoritma yang dapat memungkinkan sebuah komputer dapat belajar tanpa harus diprogram secara eksplisit. Sedangkan pada data mining dilakukan proses yang dimulai dari data yang tidak terstruktur lalu diekstrak agar mendapatkan suatu pengetahuan ataupun sebuah pola yang belum diketahui. Selama proses data mining itulah algoritma dari pemelajaran mesin digunakan. Tipe algoritmaalgoritma dalam pemelajaran mesin dapat dikelompokkan berdasarkan masukan dan keluaran yang diharapkan dari algoritma.
Contoh pendekatanPohon keputusanPemelajaran pohon keputusan bisa dijadikan sebagai model prediktif yang dapat memetakan pengamatan sebuah pilihan ke kesimpulan target dari pilihan tersebut. Pohon keputusan memiliki pendekatan pemodelan prediksi menggunakan statistik, data mining, dan pemelajaran mesin. Pada pohon keputusan ini node-node daunnya akan merepresentasikan label kelas, sedangkan cabangnya merepresentasikan kaitan dari fitur-fitur yang dapat menuntun menuju label kelas yang ada. Pemelajaran pohon keputusan merupakan representasi sederhana untuk contoh pengklasifikasian. pemelajaran pohon keputusan merupakan salah satu teknik dari supervised learning. Terdapat banyak algoritma pohon keputusan, diantaranya adalah id3 (iterative dichotomiser 3), c4.5, cart (classification and regression tree), CHAID (CHi-squared Automatic Interaction Detector), MARS, dan lain-lain. Sebagai contoh pohon keputusan dapat digunakan untuk penyaringan email. Dengan memasukan fitur-fitur dari email yang telah ditentukan menjadi cabangnya, dan nantinya cabang-cabang tersebut memiliki daun yang dapat menentukan email tersebut masuk ke label yang mana yang telah tersedia. Jaringan saraf tiruanJaringan saraf tiruan (artificial neural network) adalah sebuah algoritma yang didesain untuk memodelkan cara kerja jaringan saraf dalam melakukan suatu pekerjaan atau fungsi tertentu. Jaringan ini biasanya diimplementasikan dengan menggunakan komponen elektronik atau disimulasikan dalam sebuah perangkat lunak di dalam komputer digital.[26] PengelompokanPengelompokan (clustering) merupakan salah satu pemelajaran yang tergolong dalam pemelajaran yang tidak memerlukan contoh (unsupervised learning). Definisi sederhana dari pengelompokan adalah sebuah proses untuk mengorganisasikan objek menjadi beberapa kelompok yang memiliki anggota yang mirip dalam hal tertentu.[27] algoritma pengelompokan menerima sekumpulan masukan dan kemudian membuat sebuah pembagian (kelompok-kelompok) dari masukan tersebut. Dua masukan yang berada pada kelompok yang sama seharusnya memiliki banyak kesamaan dibandingkan dengan dua masukan yang berada pada kelompok yang berbeda.[28] Sebagai contoh, para astronom harus melakukan pengelompokan untuk menentukan tipe dari bintang-bintang berdasarkan data spektrum dari ratusan ribu bintang sehingga pada akhirnya mendapatkan istilah seperti “red giant” dan “white dwarf”.[9] Jaringan BayesBayesian network diciptakan karena adanya penelitian 'Alasan Probabilistik dalam Kecerdasan Sistem oleh Judea Pearl (1988) yang menuntun pada diterimanya probabilitas dan teori keputusan dalam kecerdasan buatan. Bayesian Network secara formal diciptakan untuk memungkinkan representasi yang efisien, dan penalaran yang teliti dengan, pengetahuan pasti. Bayesian network memungkinkan untuk dapat belajar dari pengalaman serta menggabungkan kecerdasan buatan yang terbaik dan jaringan saraf. Bayesian network merupakan keluarga dari model graf probabilistik. Struktur graf ini digunakan untuk merepresentasikan pengetahuan dari suatu domain yang belum pasti. Nantinya setiap node yang ada pada graf merepresentasikan variabel acak, dimana sisi-sisi antar node tersebut merepresentasikan probabilitas ketergantungan antar variabel yang acak tersebut.[29] Pemrograman logika induktifPemrograman logika induksi (inductive logic programming) merupakan salah satu pendekatan pemelajaran mesin yang mempelajari konstruksi induktif dalam bentuk first-order berdasarkan contoh dan latar belakang pengetahuan yang ada.[30] Pendekatan ini menekankan pada representasi dari hipotesis sebagai program logika. Contohnya pada pemelajaran relasi keluarga dari data yang diberikan. Proses klasifikasi dilakukan dengan memproses latar belakang pengetahuan, hipotesis, dan deskripsi yang diberikan. Deskripsi akan terdiri dari istilah seperti Father(Philip, Charles), Mother(Mum, Margaret), dan lainnya. Pada awalnya, belum latar belakang pengetahuan yang dapat digunakan. Sehingga memunculkan beberapa hipotesis seperti Grandparent(x,y). Seiring berjalannya waktu, latar belakang pengetahuan akan terus meningkat dan menemukan bahwa Parent(x,y) ⟺ [Mother(x,y) V Father(x,y)]. Dengan demikian, definisi dari Grandparent dapat dikurangi menjadi Grandparent(x,y) ⟺ [∃z Parent(x,z) ∧ Parent(z,y)].[9] Manfaat dan implementasiPemelajaran mesin menjaganya agar tetap sederhana, sebuah algoritma dikembangkan untuk mencatat perubahan dalam data dan berevolusi dalam desain itu untuk mengakomodasi temuan baru. Seperti diterapkan untuk analisis prediktif, fitur ini memiliki dampak luas mulai pada kegiatan yang biasanya dilakukan untuk mengembangkan, menguji, dan memperbaiki algoritma untuk tujuan tertentu. Aplikasi untuk pemelajaran mesin termasuk:
Penerapan pada masa depanMeskipun Machine Learning tidak dapat secara efektif memprediksi jengkel pengguna, kita masih percaya bahwa masih banyak yang bisa dilakukan untuk mencapai hasil yang lebih baik pada proyek ini. Pertama-tama, kumpulan data kami adalah kecil untuk metode pemelajaran mesin, kami ingin mengumpulkan lebih banyak data untuk melihat apakah meningkatkan hasil kami sama sekali. Hal lain yang kita ingin mencoba adalah mengubah permainan yang memainkan pengguna . Karena kita menggunakan jenis permainan penembak, banyak " menumbuk tombol " adalah terlibat. Sesuatu yang lebih seperti permainan balap dapat bekerja lebih baik untuk mendeteksi gangguan dengan sensor gaya, karena ada lebih banyak tombol memegang terlibat daripada dengan game jenis shooter. Sebuah permainan balap juga dapat memperkenalkan lebih terkait game stres dari sebuah permainan yang melibatkan menembak. Lihat pulaReferensi
Bacaan lanjutan
|