Selasa, 05 Maret 2013

MAKALAH ALGORITMA SEMUT


MAKALAH BIOFISIKA

ALGORITMA SEMUT









OLEH :
ILWANDRI, S.Pd.
1103888 / 2011



DOSEN PEMBIMBING :
Dr. Hj. RATNA WULAN. M.Si.






PENDIDIKAN FISIKA
POGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2012

DAFTAR ISI



Pengantar
Daftar Isi

Pendahuluan     

Bab 1  PENDAHULUAN

A.    Latar belakang
B.     Pembatasan Masalah
C.     Rumusan

Bab 2  KAJIAN TEORI
A.      Sistem sosial
1.    Bagaimana Hidup Berkelompok Mempengaruhi Semut?
2.    Organisasi Diri pada Semut
B.       Pertukaran Berita di antara Kelompok Semut
1.    Komunikasi Kimiawi
2.    Kartu Identitas Semut: Bau Koloni
3.    Ajakan Semut
C.       Makan , Berburu dan Jejak
1.    Membawa Makanan dengan Teknik yang Rasional
2.    Semut dan Jejak Bau
3.    Semut yang Bertindak sebagai Kompas

Bab 4  PEMBAHASAN

A.  Algoritma Semut
1.     Sejarah Algoritma Semut
2.    Cara kerja semut mencari jalur optimal
3.    Penerapan Algoritma Semut
B.  Langkah-Langkah Menentukan Algoritma Semut Dalam Penerapan
C.  Macam-macam Persoalan Optimisasi

Bab 4  PENUTUP
A.    Kesimpulan
B.     Saran

 


PENGANTAR



Buku ini akan membahas suatu makhluk yang sudah cukup kita kenal, yang kita temui di mana-mana namun tidak pernah benar-benar kita perhatikan, makhluk yang sangat terampil, sangat sosial, dan sangat cerdas: “semut”. Tujuannya adalah meninjau kehi-dupan penuh mukjizat makhluk mungil ini, yang tak pernah dianggap penting dalam kehidupan kita sehari-hari.
Teknologi, kerja gotong-royong, strategi militer, jaringan komunikasi yang maju, hierarki yang rasional dan cerdik, disiplin, perencanaan kota yang sempurna… dalam bidang-bidang ini, yang manusia mungkin jarang cukup berhasil, semut selalu sukses. Makhluk ini, dengan per-lengkapan komplit untuk mengalahkan pesaing tangguh dan bertahan dalam kondisi alam yang sulit, dalam penglihatan kita mungkin semua serupa. Padahal, sebenarnya setiap spesies dari genus semut — yang jumlahnya ribuan — memiliki ciri-ciri yang berlainan. Kami yakin bahwa makhluk yang memiliki populasi tertinggi di dunia ini dapat membuka cakrawala baru bagi kita, dalam cakupan ciri-ciri tersebut. Buku ini akan menyingkap dunia semut yang istimewa dan mempesona. Kita akan menyaksikan hal-hal yang berhasil dilakukan masyarakat semut ini dengan tubuhnya yang kecil. Akan kita saksikan pula bahwa tak ada perbedaan sama sekali antara fosil mereka — yang tertua berusia sekitar 80 juta tahun — dan semut yang hidup sekarang, yang kira-kira berjumlah 8.800 spesies.
Saat menjelajahi dunia semut yang istimewa ini, kita akan dibuat terkagum-kagum oleh sistem yang sempurna ini dan semakin merasa perlu untuk berpikir dan menyelidiki. Saat itu pula, kita akan melihat kekeliruan teori evolusi sekaligus menyaksikan penciptaan Allah yang sempurna, sebuah karya yang maha penting. Dalam Al Quran, mereka yang berpikir tentang alam sehingga mengenali kemahakuasaan Allah, dipuji sebagai teladan bagi orang beriman. Ayat-ayat berikut men-jelaskan hal ini secara lengkap:

“Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi dan silih ber-gantinya malam dan siang, terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal, (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring, dan mereka memikirkan penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia. Mahasuci Engkau. Maka, peliharalah kami dari siksa neraka.” (QS. Ali 'Imran, 3: 190-191) !

Kami harap buku ini membuat pembacanya berpikir lebih dalam dan Mengagumi kekuasaan tinggi Allah dan seni tiada tara dari ciptaan-Nya, Dia Yang telah menciptakan segala sesuatu.


BAB I
PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang
Semut adalah makhluk hidup dengan populasi terpadat di dunia. Perbandingannya, untuk setiap 700 juta semut yang muncul ke dunia ini, hanya terdapat 40 kelahiran manusia. Tentu masih banyak informasi lain yang menakjubkan bisa dipelajari tentang makhluk ini.
Semut merupakan salah satu kelompok yang paling “sosial” dalam genus serangga dan hidup sebagai masyarakat yang disebut “koloni”, yang “terorganisasi” luar biasa baik. Tatanan organisasi mereka begitu maju sehingga dapat dikatakan dalam segi ini mereka memiliki per-adaban yang mirip dengan peradaban manusia.
Semut merawat bayi-bayi mereka, melindungi koloni, dan bertempur di samping juga memproduksi dan menyimpan makanan. Bahkan ada koloni yang melakukan pekerjaan yang bersangkutan dengan “pertanian” atau “peternakan”. Dengan jaringan komunikasi yang sangat kuat, hewan ini begitu unggul sehingga tak dapat dibandingkan dengan organisme mana pun dalam segi spesialisasi dan organisasi sosial.
Di masa kini, para peneliti yang cerdas dan berpendidikan tinggi bekerja siang-malam dalam pelbagai lembaga pemikiran untuk merumuskan organisasi sosial yang sukses dan menemukan solusi yang langgeng untuk berbagai masalah ekonomi dan sosial. Para ideolog juga telah menghasilkan berbagai model sosial selama berabad-abad. Namun secara umum, belum terlihat tatanan sosial sosioekonomis yang berhasil dicapai melalui segala upaya intensif ini. Karena sejak dulu konsep tatanan masyarakat manusia didasarkan pada persaingan dan kepentingan individu, tatanan sosial yang sempurna tidak mungkin tercapai. Sementara, semut-semut telah menjalani sistem sosial yang ideal bagi mereka selama jutaan tahun hingga hari ini.
Lalu, bagaimana makhluk kecil ini membentuk tatanan seperti itu? Jawaban untuk pertanyaan ini jelas harus dicari.
Para evolusionis mencoba menjawab pertanyaan ini dengan klaim bahwa semut telah berevolusi 80 juta tahun yang lalu dari “Tiphiidae”, sebuah genus purba rayap, dan mulai bersosialisasi 40 juta tahun yang lalu secara seketika, “atas keinginan sendiri”dan membentuk tingkat tertinggi dalam evolusi serangga. Namun, para evolusionis ini tidak men-jelaskan sama sekali apa pe-nyebab perkembangan sosiali-sasi ini dan bagaimana proses-nya. Perlu dicatat, mekanisme dasar evolusi mengharuskan makhluk hidup saling berta-rung hingga titik terakhir untuk kelangsungan hidup masing-masing, oleh karena itu setiap genus serta setiap individu di dalamnya hanya bisa memikir-kan dirinya sendiri dan anaknya (mengapa dan bagaimana ia mulai memikirkan anaknya juga merupakan jalan buntu bagi Evolusi, tetapi hal ini kita abaikan dulu). Tentu saja, bagaimana “hukum evolusi” ini dapat membentuk sistem sosial yang berpusat pada pengorban-an, tidak terjawab.
Pertanyaan yang harus dijawab tidak hanya itu. Tetapi Bagaimana bisa mennentukan rute terpendek dalam pencaharian makan? Mungkinkah makhluk ini, yang berat sel saraf dari sejuta ekornya hanya 20 gram, telah mengambil keputusan untuk bersosialisasi dalam kelompok “secara begitu saja”? Atau, mungkinkah mereka berkumpul dan menetapkan peraturan untuk sosialisasi ini setelah mengambil keputusan? Andaipun kita anggap ini mungkin, mungkinkah bagi mereka semua untuk mematuhi sistem baru ini tanpa kecuali? Apakah mereka lalu membentuk tatanan sosial yang maju dengan mendirikan koloni dengan anggota berjuta-juta ekor semut, setelah mengatasi semua kemustahilan ini?
Semua argumen ini membawa kita pada satu titik: Klaim bahwa semut mulai “bersosialisasi” pada suatu hari jutaan tahun yang lalu melanggar semua aturan dasar logika. Satu-satunya penjelasan yang mungkin adalah: tatanan sosial, yang akan kita lihat perinciannya dalam bab-bab berikut, diciptakan bersamaan dengan semut itu sendiri; dan sistem ini tidak berubah sejak koloni semut yang pertama di bumi, hingga hari ini.
Saat menyebutkan lebah yang tatanan sosialnya mirip dengan semut, Allah menyatakan dalam Al Quran bahwa tatanan sosial ini telah “diwahyukan” kepada mereka:
Pada semut, Allah telah mengilhami mereka dengan tatanan sosial dan mereka menurutinya secara mutlak. Karena itulah setiap kelompok semut melaksanakan tugasnya secara sempurna dan dengan kepasrahan mutlak dan tidak menuntut lebih.
Dan inilah hukum alam. Di alam tidak ada “pertarungan untuk kelangsungan hidup” yang acak dan kebetulan, seperti yang diklaim evolusi, di masa dulu pun tidak. Sebaliknya, semua makhluk hidup memakan “makanan” yang ditentukan untuk mereka dan melakukan tugas yang ditugaskan Allah kepada mereka. Karena “tidak ada suatu binatang melata pun melainkan Dialah yang memegang ubun-ubunnya” (QS. Hud, 11: 56) dan “sesungguhnya Allah Dialah Maha Pemberi rezeki” (QS. Adz-Dzariyat, 51: 58).

B.       Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah dilakukan agar makalah ini lebih terarah, terfokus, dan tidak menyimpang dari sasaran pokok pembicaraan. Oleh karena itu, masalah pada makalah ini dibatasi adalah tentang rute terpendek semut mencari makanan sumber makanan.

C.      Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1.    Bagaimana Semut mencari mecari rute terpendek (algoritma semut)?
2.    Bagaimanakah anatomi Semut?
3.    Bagaimanakah Sosial Semut ?
4.    Bagaimanakah tentang komunikasi semut?
5.    Bagaimanakah semut mencari makanan?



BAB II
KAJIAN TEORI

D.      Sistem sosial
Telah disebutkan bahwa semut hidup berkoloni dan di antara mereka terdapat pembagian kerja yang sempurna. Jika diteliti, kita dapati sistem mereka memiliki struktur sosial yang cukup menarik. Mereka pun mampu berkorban pada tingkat yang lebih tinggi daripada manusia. Salah satu hal paling menarik dibandingkan manusia, mereka tidak mengenal konsep semacam diskriminasi kaya-miskin atau perebutan kekuasaan.
Banyak ilmuwan yang bertahun-tahun melakukan penelitian men-dalam tak mampu menjelaskan perilaku sosial semut yang begitu maju. Caryle P. Haskins, Ph.D., kepala Institut Carnegie di Washington menya-takan:
Setelah 60 tahun mengamati dan mengkaji, saya masih takjub melihat betapa canggihnya perilaku sosial semut. Semut merupakan model yang indah untuk kita gunakan dalam mempelajari akar perilaku hewan.
Sebagian koloni semut begitu padat populasinya dan begitu luas daerah hidupnya, sehingga tak mungkin bisa dijelaskan bagaimana mereka dapat membentuk tatanan yang sempurna. Jadi, pernyataan Dr. Haskins sulit dibantah.
Sebagai contoh koloni yang besar ini, misalnya spesies semut Formica yesensis, yang hidup di pantai Ishikari, Afrika. Koloni semut ini tinggal di 45.000 sarang yang saling berhubungan di wilayah seluas 2,7 kilometer persegi. Koloni yang memiliki sekitar 1.080.000 ratu dan 306.000.000 pekerja ini dinamai “koloni super” oleh para peneliti. Ditemukan bahwa semua alat produksi dan makanan dipertukarkan dalam koloni secara tertib2. Sungguh sulit menjelaskan bagaimana semut-semut ini mem-pertahankan ketertiban tanpa masalah, mengingat luasnya tempat tinggal mereka. Harus diingat, untuk menegakkan hukum dan menjaga keter-tiban sosial, bahkan di negara beradab dengan sedikit penduduk pun, diperlukan berbagai kekuatan keamanan. Diperlukan pula staf admi-nistrasi yang memimpin dan mengelola unit-unit ini. Kadang-kadang ketertiban pun tidak dapat dijaga tanpa timbul masalah, meski telah diupayakan sekuat tenaga.
Namun, koloni semut tidak memerlukan polisi, satpam, atau hansip. Dan mengingat tugas sang ratu — yang kita anggap sebagai pemimpin koloni — hanya melestarikan spesies, semut-semut ini sebenarnya tidak punya pe-mimpin atau penguasa. Jadi, di antara mereka tidak ada hierarki berdasarkan rantai komando. Lalu siapa yang menentukan ketertiban ini dan menjaga keberlanjutan-nya?
Dalam bab-bab berikut kita akan temukan jawaban per-tanyaan-pertanyaan ini dan pertanyaan lain yang serupa.
Setiap koloni semut, tanpa kecuali, tunduk pada sistem kasta secara ketat. Sistem kasta ini terdiri atas tiga bagian besar dalam koloni.
Anggota kasta pertama adalah ratu dan semut-semut jantan, yang memungkinkan koloni berkembang biak. Dalam satu koloni bisa terdapat lebih dari satu ratu. Ratu mengemban tugas reproduksi untuk mening-katkan jumlah individu yang membentuk koloni. Tubuhnya lebih besar daripada tubuh semut lain. Sedang tugas semut jantan hanyalah membuahi sang ratu. Malah, hampir semua semut jantan ini mati setelah kawin.
Anggota kasta kedua adalah prajurit. Mereka mengemban tugas seperti membangun koloni, menemukan lingkungan baru untuk hidup, dan berburu.
Kasta ketiga terdiri atas semut pekerja. Semua pekerja ini adalah semut betina yang steril. Mereka merawat semut induk dan bayi-bayinya; membersihkan dan memberi makan. Selain semua ini, pekerjaan lain dalam koloni juga merupakan tanggung jawab kasta pekerja. Mereka membangun koridor dan serambi baru untuk sarang mereka; mereka mencari makanan dan terus-menerus membersihkan sarang.
Di antara semut pekerja dan prajurit juga ada sub-kelompok. Sub-kelompok ini disebut budak, pencuri, pengasuh, pembangun, dan pengum-pul. Setiap kelompok memiliki tugas sendiri-sendiri. Sementara satu kelom-pok berfokus sepenuhnya melawan musuh atau berburu, kelompok lain membangun sarang, dan yang lain lagi memelihara sarang.
Setiap individu dalam koloni semut melakukan bagian pekerjaan-nya sepenuhnya. Tak ada yang mencemaskan posisi atau jenis tugasnya. Ia hanya melakukan apa yang diwajibkan. Yang penting adalah keber-lanjutan koloninya.
Kalau kita pikirkan bagaimana sistem ini berkembang, kita tidak dapat mengingkari fakta adanya penciptaan.

3.    Bagaimana Hidup Berkelompok Mempengaruhi Semut?
Contoh kerja sama antara semut yang paling jelas adalah dalam perilaku spesies semut pekerja yang disebut Lasius emarginatus. Individu-individu spesies ini memiliki afiliasi yang menarik. Kegiatan kelompok empat semut pekerja yang bekerja dengan tanah ini terus berlanjut saat mereka terpisah dari kelompok yang besar. Namun, jika ada benda, seperti gelas atau batu, di antara mereka yang mencegah mereka saling melihat, kecepatan kerja mereka melambat.
Contoh lain adalah ketika semut api terpisah dari kelompoknya oleh rintangan tipis, mereka mencoba mencapai anggota lain koloninya dengan menusuk penghalang ini.
Terjadi banyak variasi pada perilaku semut ketika jumlah individu dalam kelompok berubah. Ketika jumlah semut dalam sarang meningkat, teramati bahwa kegiatan setiap individu secara proporsional juga meningkat. Begitu semut pekerja berkelompok, mereka berkumpul, menjadi tenang, dan menghabiskan lebih sedikit energi. Telah ditemukan bahwa dalam sebagian spesies semut, begitu populasi meningkat, jumlah oksigen yang digunakan menurun.
Semua contoh ini menunjukkan bahwa semut tak dapat bertahan hidup sendirian. Makhluk kecil ini telah diciptakan dengan ciri-ciri yang memungkinkan mereka hidup hanya dalam kelompok atau malahan hanya dalam koloni. Dan ini membuktikan betapa klaim-klaim evolusio-nis mengenai proses bersosialisasi semut bertentangan dengan realitas. Sungguh mustahil semut-semut tersebut hidup sendirian ketika pertama kali diciptakan, lalu bersosialisasi dan membentuk koloni. Seekor semut yang menghadapi lingkungan seperti itu mustahil bisa bertahan hidup. Ia harus berkembang biak, membangun sarang untuk dirinya dan larvanya, mencari makan untuk diri dan keluarganya, menjadi penjaga pintu, menjadi prajurit, dan juga pekerja yang merawat larvanya…. Kita tak bisa mengklaim bahwa di zaman dulu semua pekerjaan yang memerlukan pembagian tugas yang ekstensif ini dapat dilaksanakan oleh seekor semut saja atau bahkan oleh beberapa ekor semut. Selanjutnya, mustahil dibayangkan bahwa mereka berupaya menuju sosialisasi sembari melaksanakan berbagai tugas sehari-hari ini.
   Kesimpulan dari semua ini: Semut adalah makhluk yang hidup dalam sistem sosial dan berkelompok sejak hari mereka pertama diciptakan. Semua ini juga membuktikan bahwa semut muncul pada satu saat dengan segala ciri-ciri lengkapnya. Dengan kata lain, mereka telah “diciptakan”.

4.    Organisasi Diri pada Semut
Dalam dunia semut tidak ada pemimpin, perencanaan, atau pem-rograman. Dan yang terpenting adalah bahwa tidak ada rantai komando, seperti sudah disebutkan terdahulu. Tugas-tugas terumit dalam masya-rakat ini terlaksana tanpa tertunda karena adanya organisasi diri yang sangat canggih. Misalkan contoh berikut ini:
Bila koloni mengalami paceklik, semut pekerja segera berubah men-jadi semut “pemberi makan” dan mulai memberi makan sesamanya de-ngan partikel makanan dalam perut cadangannya. Bila koloni kelebihan makanan, mereka melepaskan identitas ini dan kembali menjadi semut pekerja.
Pengorbanan yang ditunjukkan ini benar-benar pengorbanan ting-kat tinggi. Sementara manusia belum berhasil memerangi kelaparan di dunia, semut telah menemukan penyelesaian praktis untuk masalah ini: berbagi segalanya, termasuk makanan. Ya, inilah contoh pengorbanan nyata. Memberi segala miliknya termasuk makanan, tanpa ragu, agar semut lain tetap hidup, hanyalah salah satu contoh pengorbanan di alam yang tak mampu dijelaskan teori evolusi.
Bagi semut tidak ada masalah kepadatan penduduk. Sementara kota-kota besar milik manusia saat ini menjadi sulit ditinggali akibat migrasi, ketiadaan infrastruktur, salah alokasi sumber daya dan pe-ngangguran, semut dapat mengelola kota bawah tanah mereka, yang berpopulasi 50 juta ekor, dengan keteraturan luar biasa tanpa merasa kurang sesuatu apa. Setiap semut mampu cepat beradaptasi dengan perubahan yang terjadi dalam lingkungannya. Agar hal seperti ini bisa terjadi, semut tentu telah diprogram secara fisik dan psikologis.
Agar sistem yang sangat terorganisasi ini muncul, mesti ada “ke-hendak utama” yang mengilhami mereka mengerjakan tugas dan memerintah mereka . Kalau tidak, pasti terjadi kekacauan besar, bukan ketertiban. Dan kehendak utama ini adalah milik Allah, yang memiliki segala sesuatu, yang Mahakuasa, yang mengarahkan semua makhluk hidup dan memerintah mereka melalui ilham.
Segi terpenting koloni semut adalah bahwa mereka memiliki “kehidupan sosial” yang sibuk dan mereka melakukan segala sesuatu sebagai ungkapan solidaritas. Dalam gambar ini, kita melihat sekelompok semut yang mencoba bersama-sama membawa pulang sebutir buah. Semut, makhluk yang sangat kecil, menjalani hidup mereka secara tertib sempurna meskipun ukurannya kecil. Semut-semut satu koloni yang berasal dari kasta yang berbeda juga memiliki tampilan fisik yang berbeda. Setiap semut memiliki bangun fisik yang sesuai dengan tugasnya.

Dalam gambar di atas terlihat kota bawah tanah yang dibangun semut dalam akar sebatang pohon. Lambat laun akar pohon tersebut rusak dan pohonnya tumbang, menyingkapkan kota rahasia ini.

1. Sistem pertahanan udara: Saat musuh terbesar semut, yakni burung, mendekati sarang, sebagian prajurit mengarahkan perut mereka ke atas di lubang sarang dan menyemprotkan asam ke arah burung.
2. Rumah kaca: Dalam ruangan yang menghadap ke selatan ini, telur dari semut ratu matang. Suhu ruangan ini tetap pada 38OC.
3. Pintu masuk dan pintu samping: Pintu-pintu masuk ini dijaga semut penjaga pintu. Pada saat bahaya, mereka menutup pintu dengan kepala mereka yang rata. Kalau ingin masuk melalui pintu, penghuni lain koloni mengetuk kepala semut penjaga pintu dengan antena dalam irama khusus, dan semut penjaga pintu pun membuka pintu. Jika mereka lupa irama ini, penjaga langsung membunuh mereka.
4. Ruang siap pakai: Jika menemukan sarang lama saat membangun sarang, semut juga meng-gunakan ruangan sarang tua yang masih bertahan bentuknya. Jadi, mereka menghemat banyak waktu dalam merampungkan struktur sarang.
5. Makam penyimpanan: Dalam ruangan ini semut menaruh bangkai semut dan gabah tak ter-makan yang mereka kumpulkan.
6. Ruang penjaga: Semut prajurit berada di sini dalam keadaan siaga sepanjang hari. Kalau merasakan bahaya sedikit saja, mereka segera bertindak.
7. Sekat luar: Sekat ini, terbuat dari potongan cabang dan ranting, melindungi sarang melawan panas, dingin, dan hujan. Berkurang atau tidaknya lapisan sekat ini senantiasa diawasi semut pekerja.
8. Ruang perawatan: Semut perawat menghasilkan cairan manis dari perutnya. Semut pengasuh menusuk perutnya dengan antena dan memanfaatkan cairan ini.
9. Gudang daging: Serangga, lalat, jangkrik, dan semut musuh disimpan dalam gudang ini setelah dibunuh.
10.Gudang gandum: Semut penggiling membawa butir besar gandum dalam bentuk tablet kecil ke sini, dan memanfaatkannya sebagai roti di musim dingin.
11.Perawatan larva: Semut perawat menggunakan air liurnya, yang bersifat antibiotik, untuk melin-dungi semut bayi dari penyakit.
12.Ruang musim dingin: Semut yang sedang hibernasi, mulai awal No-vember dan bangun pada bulan Mei, melewatkan musim dingin panjang di sini. Saat bangun, tugas pertama mereka adalah membersihkan ruangan ini.
13.Departemen pemanas sentral: Mencampur potongan daun dan ranting di sini menghasilkan panas tertentu. Ini menjaga suhu sarang antara 20O dan 30OC.
14.Ruang pengeraman: Telur ibu ratu disimpan di ruangan ini sesuai dengan urutan ditelurkan. Lalu, jika tiba saatnya, telur diambil dari sini dan dibawa ke rumah kaca.
15.Ruang bangsawan: Ibu ratu menelurkan telurnya di sini. Asisten yang terus memberinya

E.       Pertukaran Berita di antara Kelompok Semut
  
Pertama, semut pencari pergi ke sumber makanan yang baru ditemu-kan. Lalu mereka memanggil semut lain dengan cairan yang disebut feromon(*), yang disekresikan dalam kelenjar-kelenjar mereka. Saat kerumunan di sekitar makanan membesar, sekresi feromon membatasi pekerja. Jika makanan sangat kecil atau jauh, pencari menyesuaikan jumlah semut yang mencoba mencapai makanan dengan mengeluarkan isyarat. Jika makanan besar, semut mencoba lebih giat untuk mening-galkan lebih banyak jejak, sehingga lebih banyak semut dari sarang yang membantu para pemburu. Apa pun yang terjadi, tak pernah ada masalah dalam konsumsi makanan dan pemindahannya ke sarang, karena di sini ada “kerja tim” yang sempurna.
Contoh lain berkaitan dengan semut penjelajah yang bermigrasi dari sarang ke sarang. Semut ini mendekati sarang tua dari sarang yang baru ditemukan dengan meninggalkan jejak. Para pekerja lain memeriksa sarang baru itu dan jika mereka yakin, mereka juga mulai meninggalkan feromon mereka sendiri (jejak kimiawi) di atas jejak lama. Oleh karena itu, semut yang berjalan di antara dua sarang itu meningkat jumlahnya dan mereka menyiapkan sarang. Selama pekerjaan ini, semut pekerja tidak bersantai. Mereka membangun organisasi dan pembagian kerja tertentu di antara mereka. Tugas seluruh kelompok yang diperkirakan oleh semut yang mendeteksi sarang baru adalah sebagai berikut:
1.  Bertindak sebagai pengumpul di wilayah baru.
2.  Datang ke wilayah baru dan berjaga.
3.  Mengikuti penjaga untuk menerima perintah pertemuan.
4.  Membuat survei terperinci wilayah tersebut.
Tentu saja, kita tidak bisa menyepelekan saja tanpa perenungan bahwa rencana aksi sempurna tersebut telah dipraktikkan semut sejak hari pertama mereka muncul. Pembagian kerja yang disyaratkan rencana seperti ini tidak dapat diterapkan oleh individu yang hanya memikirkan hidup dan kepentingannya sendiri. Lalu muncullah pertanyaan berikut: “Siapa yang mengilhamkan rencana ini dalam diri semut selama berjuta tahun dan siapa yang memastikan penerapannya?” Sewajarnya, diper-lukan kecerdasan dan kekuasaan tinggi untuk komunikasi kelompok yang unggul ini. Kebenarannya jelas. Allah, Pencipta segala makhluk dan pemilik kebijakan tak terbatas, memberi kita jalan untuk memahami kekuasaan-Nya dengan menampilkan dunia semut yang sistematis ini.

4.    Komunikasi Kimiawi
Semua kategori komunikasi yang disebut di atas dapat dikelompok-kan dalam judul “Isyarat Kimiawi”. Isyarat kimiawi ini memainkan peran terpenting dalam organisasi koloni semut. Semiokemikal adalah nama umum zat kimia yang digunakan semut untuk tujuan menetapkan komu-nikasi. Pada dasarnya ada dua jenis semiokemikal, yaitu feromon dan alomon.
Alomon adalah zat yang digunakan untuk komunikasi antargenus. Namun, seperti yang dijelaskan sebelumnya, fero-mon adalah isyarat kimiawi yang terutama digunakan dalam genus yang sama dan saat disekresikan oleh seekor semut dapat dicium oleh yang lain. Zat kimia ini diduga diproduksi dalam kelenjar endokrin. Saat semut menyekresi cairan ini sebagai isyarat, yang lain menangkap pesan lewat bau atau rasa dan menanggapinya. Penelitian mengenai feromon semut telah menyingkapkan bahwa semua isyarat disekresikan menurut kebutuhan koloni. Selain itu, konsentrasi feromon yang dise-kresikan semut bervariasi menurut kedaruratan situasi.9
Seperti terlihat, diperlukan pengetahuan kimia yang mendalam untuk mengelola tugas yang dilakukan semut. Kita dapat menganalisis zat kimia yang diproduksi semut hanya melalui uji laboratorium, dan harus menuntut ilmu bertahun-tahun untuk dapat melakukannya. Namun semut dapat menyekresikan zat ini kapan saja mereka perlu, dan telah melakukannya sejak hari mereka menetas, serta tahu betul tanggapan apa yang perlu diberikan kepada setiap sekresi.
Kenyataan bahwa mereka dapat mengidentifikasi zat kimia secara tepat begitu menetas menunjukkan adanya “instruktur” yang memberi mereka pendidikan ilmu kimia saat menetas. Mengklaim hal sebaliknya berarti menerima bahwa semut telah mempelajari ilmu kimia perlahan-lahan dan mulai melakukan percobaan: ini melanggar logika. Semut mengenal zat-zat kimia ini tanpa pendidikan apa pun saat menetas. Kita tak bisa berkata bahwa semut lain atau makhluk hidup lain adalah “guru” semut itu. Tak ada serangga, tak ada makhluk hidup — termasuk manusia — yang mampu mengajari semut cara memproduksi zat kimia dan berkomunikasi dengannya. Jika ada tindakan pengajaran sebelum lahir, satu-satunya kehendak yang mampu melakukan tindakan ini adalah Allah, yang merupakan Pencipta segala makhluk dan “Rabb (Pendidik)” langit dan bumi.
Banyak orang bahkan tak tahu arti “feromon”, sesuatu yang disekresi semut terus-menerus dalam kehidupan sehari-hari. Namun berkat zat-zat kimia ini, setiap semut yang baru menetas mampu melakukan sistem komunikasi sosial yang sempurna; sistem komunikasi sosial yang tak menyisakan ruang untuk meragukan adanya sang Pencipta dengan kekuasaan tak terbatas.
5.    Kartu Identitas Semut: Bau Koloni
Telah disebutkan sebelumnya bahwa semut dapat saling mengenali dan membedakan keluarga dan temannya yang sekoloni. Para ahli zoologi masih menyelidiki bagaimana semut dapat mengenali keluarga-nya. Sementara manusia tak dapat membedakan beberapa semut yang mungkin ia temui, mari kita lihat sekarang bagaimana makhluk yang sangat serupa ini dapat saling mengenali.
Semut dapat dengan mudah mendeteksi apakah seekor semut lain berasal dari koloni yang sama atau tidak. Semut pekerja menyentuh tubuh semut satunya untuk mengenali, jika semut lain itu memasuki sarangnya. Ia dapat langsung membedakan semut yang sekoloni de-ngannya atau tidak, berkat bau koloni khusus pada tubuh. Jika semut yang memasuki sarang adalah semut asing, gerombolan semut akan menyerang tamu tak diundang ini secara kejam. Penghuni sarang meng-gigiti tubuh semut asing ini dengan rahang mereka yang kuat dan mem-buatnya tak berdaya dengan asam format, sitronelal, dan zat beracun lain yang mereka sekresikan.
Jika tamunya berasal dari spesies yang sama tetapi dari koloni lain, mereka juga dapat memahaminya. Dalam hal ini, semut tamu diterima di dalam sarang. Akan tetapi, semut tamu ini diberi makanan lebih sedikit sampai ia memperoleh bau koloni tersebut.12
6.    Ajakan Semut
Semut memiliki tingkat pengorbanan diri yang sangat tinggi dan, karenanya, mereka selalu mengundang teman mereka ke setiap sumber makanan yang ditemukan dan berbagi makanan.
Dalam situasi seperti ini, semut yang menemukan makanan meng-arahkan semut lain ke situ. Untuk hal ini metode berikut digunakan: Semut penjelajah pertama yang menemukan sumber makanan mengisi temboloknya dan pulang. Selagi pulang, ia menyeret perutnya di tanah tiap berapa jenak dan meninggalkan isyarat kimiawi. Namun, ajakan ini tidak berakhir di sini. Ia mengitari bukit semut beberapa kali sejenak. Ia melakukannya sekitar tiga hingga enam belas kali. Gerakan ini me-mastikan adanya hubungan dengan teman-teman sesarang. Ketika si penjelajah ingin kembali ke sumber makanan, semua teman yang telah ditemuinya ingin mengikutinya. Namun, hanya teman yang berada dalam kontak antena terdekat dapat menemaninya keluar. Saat mencapai makanan, semut pencari langsung kembali ke bukit dan mengambil peran sebagai tuan rumah. Semut pencari dan teman-teman pekerja lainnya saling terhubung melalui isyarat indra terus-menerus dan melalui hormon feromon pada permukaan tubuh mereka.
Semut dapat mencapai sasaran dengan mengikuti jejak ke makanan, meskipun tak ada lagi semut yang mengajak. Berkat adanya jejak yang dibuat penjelajah dari makanan ke sarang, saat penjelajah tiba di sarang dan melakukan “tarian batu”, teman-teman sarangnya mencapai sumber makanan tanpa bantuan dari si pengajak.
Sisi lain yang menarik dari semut adalah banyaknya produksi se-nyawa kimia yang digunakan dalam proses ajakan, masing-masing dengan fungsi berbeda. Tidak diketahui mengapa begitu banyak zat ki-mia yang digunakan agar mereka bisa berkumpul di sekeliling sumber makanan. Tetapi, sejauh yang teramati, keanekaragaman zat kimia tersebut memastikan setiap jejak itu berbeda-beda. Selain itu, semut me-nyampaikan isyarat berbeda-beda saat mengirim pesan, dan intensitas setiap isyarat pun berbeda-beda. Mereka meningkatkan intensitas isyarat ketika koloni lapar atau ketika diperlukan daerah sarang yang baru.
   Solidaritas dalam masyarakat semut pada tingkat setinggi ini dapat dipandang sebagai perilaku yang patut direnungkan dan diteladani manusia. Jika dibandingkan dengan manusia yang tak ragu melanggar hak orang lain demi kepentingan sendiri – satu-satunya hal yang mereka pikirkan – semut yang sangat mengorbankan diri itu jauh lebih etis.
   Tidak mungkin menjelaskan perilaku semut yang sama sekali tidak egois ini dalam kerangka teori evolusi. Evolusi mengasumsikan satu-satunya aturan di alam adalah pertarungan demi kelangsungan hidup dan konflik yang menyertainya. Namun, ciri-ciri perilaku yang di-tampilkan semut dan banyak hewan lain menyanggah hal ini dan menunjukkan realitas pengorbanan.
   Sebenarnya, teori evolusi tidak lebih dari usaha mereka yang ingin mengesahkan keegoisan mereka sendiri dan menimpakan keegoisan ini ke seluruh alam.
F.       Makan , Berburu dan Jejak
Setiap makhluk hidup menggunakan cara yang berbeda untuk memuaskan kebutuhan pangannya. Bab ini membahas taktik semut ketika mencari makanan, cara komunikasi mereka, dan persaingan dalam mendapatkan makanan. Semua taktik yang di-gunakan seekor serangga kecil dalam mendapatkan makanan ini me-nunjukkan kebesaran, keagungan, dan kekuasaan Allah Yang Maha Mengetahui, yang telah menciptakan makhluk ini.
Bagaimana “keluarga” yang beranggota ratusan ribu memperoleh makanan? Satu hal yang paling penting bagi kelangsungan hidup koloni adalah kemampuannya memecahkan masalah makanan. Setiap semut dalam koloni memiliki kewajibannya masing-masing.
Sebagaimana aspek kehidupan mereka yang lain, semut bekerja secara sistematis dalam menyelesaikan masalah pangan. Semut pekerja tua ditugaskan sebagai penjelajah yang menyurvei tanah di sekitar sarang untuk mendapatkan sumber makanan bagi koloni yang populasi-nya mencapai ratusan ribu (bahkan terkadang jutaan). Ketika para pen-jelajah menemukan sumber makanan, mereka mengumpulkan teman-teman sesarang di sekitar makanan. Jumlah semut yang berkumpul bergantung pada besar dan kualitas sumber pangan ini. Semut menye-lesaikan masalah makanan dengan jaringan komunikasi yang sangat kuat dan juga dengan kemurahan hati mereka; semut tidak pernah berkata “Hanya aku”.

4.        Membawa Makanan dengan Teknik yang Rasional
Semua spesies semut, yang jumlahnya mencapai kira-kira 8.800 spesies, mencari makanan dan membawanya pulang dengan cara yang berbeda-beda. Dalam spesies-spesies tertentu, semut berburu sendirian dan membawa pulang makanannya masing-masing. Spesies lain berburu berkelompok dan membawa serta menjaga makanannya bersama-sama.
Kalau mendapatkan makanan yang ukurannya cocok bagi tubuhnya, biasanya semut membawanya sendirian. Kalau ukuran makanan terlalu besar atau kalau semut menemukan beberapa gundukan kecil makanan di suatu daerah, mereka mengeluarkan hormon beracun untuk mencegah semut lain agar tidak menghampiri daerahnya. Kemudian, mereka memanggil para pekerja lain, besar maupun kecil, untuk bersama-sama mengangkut makanan.
Dalam kehidupannya, semut juga mengenal pembagian tugas yang sangat sempurna. Semut besar memotong-motong makanan dan menjaganya dari hewan-hewan asing, sementara semut kecil membawa pulang makanan. Semut pekerja mengangkat makanan dengan rahangnya dan membawa makanan di depan selagi kembali ke sarang. Kalau bekerja berkelompok, semut dapat membawa potongan makanan yang lebih besar. Mereka mengangkat makanan menggunakan satu atau dua kaki. Pada saat yang sama mereka juga menggigit makanannya dengan rahang terbuka. Semut pekerja menggunakan cara yang berbeda-beda berdasarkan posisi dan arahnya. Semut yang di depan bergerak mundur sambil menyeret makanan. Semut yang di belakang berjalan maju sambil mendorong makanan. Semut yang di samping membantu mengangkat. Dengan cara ini, semut dapat mengangkat makanan beberapa kali lebih berat dari yang bisa dibawa seekor semut. Berdasarkan pengamatan, ditemukan bahwa jika semut bekerja sama, mereka dapat mengangkat beban seberat 5.000 kali berat yang dapat diangkat seekor semut pekerja. Seratus ekor semut dapat membawa seekor cacing besar di atas tanah dan bergerak dengan kecepatan 0,4 cm per detik.

5.        Semut dan Jejak Bau
Teknik komunikasi dengan jejak (mengikuti jejak bau) sering digunakan oleh semut. Banyak contoh yang menarik dalam hal ini:
Suatu spesies semut yang hidup di gurun pasir di Amerika menge-luarkan bau khusus yang diproduksi di kantung racunnya jika ia menemukan serangga mati yang terlalu besar atau berat untuk di-bawanya. Teman-temannya sesarang dari jauh dapat mencium bau yang dikeluarkan dan mendekati sumbernya. Ketika jumlah semut yang berkumpul di sekitar mangsa sudah cukup, mereka membawa serangga tersebut ke sarang.
Ketika semut api berpisah untuk mencari makanan, mereka meng-ikuti jejak bau selama beberapa lama, lalu akhirnya berpisah dan mencari makanan masing-masing. Sikap semut api berubah jika sudah mene-mukan makanan. Kalau menemukan makanan, semut api kembali ke sarang dengan berjalan lebih lambat dan tubuhnya dekat dengan tanah. Ia menonjolkan sengatnya pada interval tertentu dan ujung sengat menyentuh tanah seperti pensil menggambar garis tipis. Demikianlah semut api meninggalkan jejak yang menuju ke makanan.85

6.        Semut yang Bertindak sebagai Kompas
Semut yang bertugas mencari makan biasanya menjalankan tugas dengan cara yang sulit dijelaskan. Ia berangkat ke sumber makanan dengan berjalan berkelok-kelok, tetapi kembali ke sarang dengan rute lurus yang lebih singkat. Bagaimana mungkin seekor semut yang hanya dapat melihat beberapa sentimeter ke depan bisa berjalan lurus?
Untuk menjawab pertanyaan ini, seorang peneliti bernama Richard Feynman meletakkan sebongkah gula di salah satu ujung bak mandi, lalu menunggu seekor semut datang dan menemukannya. Ketika semut yang pertama kali datang ini kembali ke sarangnya, Feynman mengikuti jejaknya yang berkelok. Kemudian Feyman mengikuti jejak semut-semut berikutnya. Ternyata Feynman menemukan bahwa semut yang datang belakangan tidak mengikuti jejak yang ditinggalkan; mereka lebih pintar, mengambil jalan memotong sampai akhirnya jejaknya menjadi berbentuk garis lurus.
Diilhami hasil penelitian Feynman, seorang ahli komputer bernama Alfred Bruckstein membuktikan secara matematis bahwa semut-semut yang datang selanjutnya memang meluruskan jejak berkelok itu. Kesim-pulan yang didapatnya sama: setelah beberapa ekor semut, panjang jejak dapat diminimalkan menjadi jarak terpendek antara dua titik dengan kata lain, membentuk garis lurus86.
Apa yang diceritakan tadi tentu saja membutuhkan keahlian jika dilakukan oleh manusia. Ia tentu harus menggunakan kompas, jam, maupun perlengkapan yang lebih canggih lagi untuk menentukan suatu jarak. Orang ini harus juga menguasai matematika. Berbeda dengan manusia, penunjuk jalan semut adalah matahari, sedangkan kompasnya adalah cabang pohon dan tanda alam lainnya. Semut mengingat bentuk tanda-tanda ini, sehingga dapat menggunakannya untuk menemukan rute pulang terpendek, meskipun rute ini benar-benar baru baginya.
Meskipun kedengarannya mudah, sebenarnya cara ini sulit dijelas-kan! Bagaimana mungkin seekor makhluk kecil seperti semut, yang tidak memiliki otak maupun kemampuan berpikir dan mempertimbangkan, melakukan perhitungan seperti ini?
Bayangkan jika seorang manusia ditinggalkan di hutan yang tidak dikenal. Walaupun orang ini mengetahui arah yang harus dituju, ia akan kesulitan menemukan jalan yang tepat dan mungkin saja tersesat. Selain itu, ia juga harus melihat keadaan sekitar dengan hati-hati dan mem-pertimbangkan jalan mana yang terbaik. Namun, semut bertindak seolah-olah mengetahui benar cara menemukan jalan. Pada malam hari, mereka dapat menemukan dan mengikuti jalan yang mereka tempuh saat menemukan makanan pada pagi harinya, meskipun kondisinya berubah.
BAB III
PEMBAHASAN

D.  Algoritma Semut
4.     Sejarah Algoritma Semut
Pada tahun 1996, dunia (Artifical Intelligence) AI pun ikut belajar dari semut dengan diperkenalkannya algoritma semut, atau Ant Colony Optimization, sebagai sebuah simulasi multi agen yang menggunakan
metafora alami semut untuk menyelesaikan problem ruang fisik. Algoritma semut diperkenalkan oleh Moyson dan Manderick dan secara meluas dikembangkan oleh Marco Dorigo, merupakan teknik probabilistik untuk menyelesaikan masalah komputasi dengan menemukan jalur terbaik melalui grafik. Algoritma ini terinspirasi oleh perilaku semut dalam menemukan jalur dari koloninya menuju makanan.
5.    Cara kerja semut mencari jalur optimal
Semut mampu mengindera lingkungannya yang kompleks untuk mencari makanan dan kemudian kembali ke sarangnya dengan meninggalkan zat feromon pada jalur-jalur yang mereka lalui. Feromon adalah zat kimia yang berasal dari kelenjar endokrin dan digunakan oleh makhluk hidup untuk mengenali sesama jenis, individu lain, kelompok, dan untuk membantu proses reproduksi.Berbeda dengan hormon, feromon menyebar ke luar tubuh dan hanya dapat mempengaruhi dan dikenali oleh individu lain yang sejenis (satu spesies). Proses peninggalan feromon ini dikenal sebagai stigmergy, sebuah proses memodifikasi lingkungan yang tidak hanya bertujuan untuk mengingat jalan pulang ke sarang, tetapi juga memungkinkan para semut berkomunikasi dengan koloninya. Seiring waktu, bagaimanapun juga jejak feromon akan menguap dan akan mengurangi kekuatan daya tariknya. Lebih lama seekor semut pulang pergi melalui jalur tersebut, lebih lama jugalah feromon menguap.
Agar semut mendapatkan jalur optimal, diperlukan beberapa proses:
1.      Pada awalnya, semut berkeliling secara acak, hingga menemukan makanan. Lihat Gambar 1.
2.      Ketika menemukan makanan mereka kembali ke koloninya sambil memberikan tanda dengan jejakferomon.
3.      Jika semut-semut lain menemukan jalur tersebut, mereka tidak akan bepergian dengan acak lagi, melainkan akan mengikuti jejak tersebut.
4.      Kembali dan menguatkannya jika pada akhirnya mereka pun menemukan makanan.
5.      Seekor semut yang secara tidak sengaja menemukan jalur optimal akan menempuh jalur ini lebih cepat dari rekan-rekannya, melakukan round-trip lebih sering, dan dengan sendirinya meninggalkan feromon lebih banyak dari jalur-jalur yang lebih lambat ditempuh.
6.      Feromon yang berkonsentrasi tinggi pada akhirnya akan menarik semutsemut lain untuk berpindah jalur, menuju jalur paling optimal, sedangkan jalur lainnya akan ditinggalkan.
7.      Pada akhirnya semua semut yang tadinya menempuh jalur yang berbedabeda akan beralih ke sebuah jalur tunggal yang ternyata paling optimal dari sarang menuju ke tempat makanan. Lihat Gambar 2.
A
B
 







Gambar 1. Lintasan Awal Semut Menuju Tempat Makanan
Keterangan Gambar 1:
A : Tempat awal koloni (sarang)
B : Tujuan koloni semut (makanan)
Jalur 1 (biru): Lintasan yang ditempuh oleh semut 1
Jalur 2 (hitam): Lintasan yang ditempuh oleh semut 2
A
B
 







Gambar 2. Lintasan Optimal Semut Menuju Tempat Makanan
Keterangan Gambar 2:
A : Tempat awal koloni (sarang)
B : Tujuan koloni semut (makanan)

Jalur Optimal : Jalur yang dilewati semut setelah beberapa iterasi Seluruh proses ini menunjukkan berlangsungnya optimisasi alami kaum semut yang bisa kita tiru dalam kehidupan sehari-hari.

6.    Penerapan Algoritma Semut
Algoritma optimisasi koloni semut telah digunakan untuk menghasilkan penyelesaian
yang mendekati optimal. Aplikasi algoritma semut dalam kehidupan sehari-hari mencakup beberapa persoalan, yaitu:
1.      Traveling Salesman Problem (TSP), yaitu mencari jalur terpendek dalam sebuah graf menggunakan jalur Hamilton.
2.      Quadratic Assignment Problem (QAP) yang berusaha meng-assign sejumlah n resources untuk ditempatkan pada sejumlah m lokasi dengan meminimalisir biaya assignment.
3.      Job-shop Scheduling Problem (JSP) juga salah satu contoh aplikasi algoritma semut untuk menjadwalkan sejumlah j pekerjaan menggunakan sejumlah m mesin demikian sehingga seluruh pekerjaan diselesaikan dalam waktu yang minimal.
4.      pengaturan jalur kendaraan
5.      pewarnaan graf
6.      network routing, dll.

E.  Langkah-Langkah Menentukan Algoritma Semut Dalam Penerapan
Dalam algoritma semut, diperlukan beberapa variabel dan langkah-langkah untuk menentukan jalur terpendek, yaitu:
Langkah 1:
a.       Inisialisasi harga parameter-parameter algoritma. Parameter-parameter yang di inisialisasikan adalah:
1.      Intensitas jejak semut antar kota dan perubahannya (τij)
2.      Banyak kota (n) termasuk x dan y (koordinat) atau dij (jarak antar kota)
3.      Penentuan kota berangkat dan kota tujuan
4.      Tetapan siklus-semut (Q)
5.      Tetapan pengendali intensitas jejak semut (α)
6.      Tetapan pengendali visibilitas (β)
7.      Visibilitas antar kota = 1/dij (ηij)
8.      Jumlah semut (m)
9.      Tetapan penguapan jejak semut (ρ)
10.  Jumlah siklus maksimum (NCmax) bersifat tetap selama algoritma dijalankan, sedangkan τij akan selalu diperbaharui harganya pada setiap siklus algoritma mulai dari siklus pertama (NC=1) sampai tercapai jumlah siklus maksimum (NC=NCmax) atau sampai terjadi konvergensi.

b.      Inisialisasi kota pertama setiap semut.
Setelah inisialisasi τij dilakukan, kemudian m semut ditempatkan pada kota pertama yang telah ditentukan.

Langkah 2:
Pengisian kota pertama ke dalam tabu list. Hasil inisialisasi kota pertama semut pada langkah 1 harus diisikan sebagai elemen pertama tabu list. Hasil dari langkah ini adalah terisinya elemen pertama tabu list setiap semut dengan indeks kota pertama.

Langkah 3:
Penyusunan jalur kunjungan setiap semut ke setiap kota. Koloni semut yang sudah terdistribusi kekota pertama akan mulai melakukan perjalanan dari kota pertama sebagai kota asal dan salah satu kota kota lainnya sebagai kota tujuan. Kemudian dari kota kedua, masing-masing koloni semut akan melanjutkan perjalanan dengan memilih salah satu dari kota-kota yang tidak terdapat pada tabuk  sebagai kota tujuan selanjutnya. Perjalanan koloni semut berlangsung terus menerus hingga mencapai kota yang telah ditentukan. Jika s menyatakan indeks urutan kunjungan, kota asal dinyatakan sebagai tabuk(s) dan kota-kota lainnya dinyatakan  sebagai {N-tabuk}, maka untuk menentukan kota tujuan digunakan persamaan probabilitas kota untuk dikunjungi sebagai berikut,


  untuk j ϵ {N-tabuk}

untuk  ϵ {N-tabuk}
dengan i sebagai indeks kota asal dan j sebagai indeks kota tujuan.

Langkah 4:
a.       Perhitungan panjang jalur setiap semut. Perhitungan panjang jalur tertutup (length closed tour) atau Lk setiap semut dilakukan setelah satu siklus diselesaikan oleh semua semut. Perhitungan dilakukan berdasarkan tabuk masing-masing dengan persamaan berikut:
dengan dij adalah jarak antara kota i ke kota j yang dihitung berdasarkan persamaan:
b.      Pencarian rute terpendek. Setelah Lk setiap semut dihitung, akan diperoleh harga minimal panjang jalur tertutup setiap siklus atau LminNC dan harga minimal panjang jalur tertutup secara keseluruhan adalah atau Lmin.
c.       Perhitungan perubahan harga intensitas jejak kaki semut antar kota. Koloni semut akan meninggalkan jejak-jejak kaki pada lintasan antar kota yang dilaluinya. Adanya penguapan dan perbedaan jumlah semut yang lewat, menyebabkan kemungkinan terjadinya perubahan harga intensitas jejak kaki semut antar kota. Persamaan perubahannya adalah:



dengan  adalah perubahan harga intensitas jejak kaki semut antar kota setiap semut yang dihitung berdasarkan persamaan
untuk (i,j) ϵ kota asal dan kota tujuan dalam  tabuk
Langkah 5:
a)      Perhitungan harga intensitas jejak kaki semut antar kota untuk siklus selanjutnya. Harga intensitas jejak kaki semut antar kota pada semua lintasan antar kota ada kemungkinan berubah karena adanya penguapan dan perbedaan jumlah semut yang melewati. Untuk siklus selanjutnya, semut yang akan melewati lintasan tersebut harga intensitasnya telah berubah. Harga intensitas jejak kaki semut antar kota untuk siklus selanjutnya dihitung dengan persamaan:
τij = ρ⋅ τij + Δτij
b)      Atur ulang harga perubahan intensitas jejak kaki semut antar kota. Untuk siklus selanjutnya perubahan harga intensitas jejak semut antar kota perlu diatur kembali agar memiliki nilai sama dengan nol.


Langkah 6:
Pengosongan tabu list, dan ulangi langkah dua jika diperlukan. Tabu list perlu dikosongkan untuk diisi lagi dengan urutan kota yang baru pada siklus selanjutnya, jika jumlah siklus maksimum belum tercapai atau belum terjadi konvergensi. Algoritma diulang lagi dari langkah dua dengan harga parameter intensitas jejak

F.   Macam-macam Persoalan Optimisasi
Persoalan yang berkaitan dengan optimisasi sangat kompleks dalam kehidupan sehari-hari. Nilai optimal yang didapat dalam optimisasi dapat berupa besaran panjang, waktu, jarak, dan lain-lain.
Berikut ini adalah beberapa persoalan yang memerlukan optimisasi:
1.      Menentukan lintasan terpendek dari suatu tempat ke tempat yang lain.
2.      Menentukan jumlah pekerja seminimal mungkin untuk melakukan suatu proses produksi agar pengeluaran biaya pekerja dapat diminimalkan dan hasil produksi tetap maksimal.
3.      Mengatur jalur kendaraan umum agar semua lokasi dapat dijangkau.
4.      Mengatur routing jaringan kabel telepon agar biaya pemasangan kabel tidak terlalu besar dan penggunaannya tidak boros.
BAB IV
PENUTUP
A.      KESIMPULAN

Pada tahun 1996, dunia (Artifical Intelligence) AI pun ikut belajar dari semut dengan diperkenalkannya algoritma semut, atau Ant Colony Optimization, sebagai sebuah simulasi multi agen yang menggunakan metafora alami semut untuk menyelesaikan problem ruang fisik. Algoritma semut diperkenalkan oleh Moyson dan Manderick dan secara meluas dikembangkan oleh Marco Dorigo, merupakan teknik probabilistik untuk menyelesaikan masalah komputasi dengan menemukan jalur terbaik melalui grafik. Algoritma ini terinspirasi oleh perilaku semut dalam menemukan jalur dari koloninya menuju makanan.
Cara kerja semut mencari jalur optimal
Semut mampu mengindera lingkungannya yang kompleks untuk mencari makanan dan kemudian kembali ke sarangnya dengan meninggalkan zat feromon pada jalur-jalur yang mereka lalui. Feromon adalah zat kimia yang berasal dari kelenjar endokrin dan digunakan oleh makhluk hidup untuk mengenali sesama jenis, individu lain, kelompok, dan untuk membantu proses reproduksi.Berbeda dengan hormon, feromon menyebar ke luar tubuh dan hanya dapat mempengaruhi dan dikenali oleh individu lain yang sejenis (satu spesies). Proses peninggalan feromon ini dikenal sebagai stigmergy, sebuah proses memodifikasi lingkungan yang tidak hanya bertujuan untuk mengingat jalan pulang ke sarang, tetapi juga memungkinkan para semut berkomunikasi dengan koloninya. Seiring waktu, bagaimanapun juga jejak feromon akan menguap dan akan mengurangi kekuatan daya tariknya. Lebih lama seekor semut pulang pergi melalui jalur tersebut, lebih lama jugalah feromon menguap.
Agar semut mendapatkan jalur optimal, diperlukan beberapa proses:
1.      Pada awalnya, semut berkeliling secara acak, hingga menemukan makanan. Lihat Gambar 1.
2.      Ketika menemukan makanan mereka kembali ke koloninya sambil memberikan tanda dengan jejakferomon.
3.      Jika semut-semut lain menemukan jalur tersebut, mereka tidak akan bepergian dengan acak lagi, melainkan akan mengikuti jejak tersebut.
4.      Kembali dan menguatkannya jika pada akhirnya mereka pun menemukan makanan.
5.      Seekor semut yang secara tidak sengaja menemukan jalur optimal akan menempuh jalur ini lebih cepat dari rekan-rekannya, melakukan round-trip lebih sering, dan dengan sendirinya meninggalkan feromon lebih banyak dari jalur-jalur yang lebih lambat ditempuh.
6.      Feromon yang berkonsentrasi tinggi pada akhirnya akan menarik semutsemut lain untuk berpindah jalur, menuju jalur paling optimal, sedangkan jalur lainnya akan ditinggalkan.
7.      Pada akhirnya semua semut yang tadinya menempuh jalur yang berbedabeda akan beralih ke sebuah jalur tunggal yang ternyata paling optimal dari sarang menuju ke tempat makanan. Lihat Gambar 2.
A
B
 







Gambar 1. Lintasan Awal Semut Menuju Tempat Makanan
Keterangan Gambar 1:
A : Tempat awal koloni (sarang)
B : Tujuan koloni semut (makanan)
Jalur 1 (biru): Lintasan yang ditempuh oleh semut 1
Jalur 2 (hitam): Lintasan yang ditempuh oleh semut 2
A
B
 







Gambar 2. Lintasan Optimal Semut Menuju Tempat Makanan
Keterangan Gambar 2:
A : Tempat awal koloni (sarang)
B : Tujuan koloni semut (makanan)

Jalur Optimal : Jalur yang dilewati semut setelah beberapa iterasi Seluruh proses ini menunjukkan berlangsungnya optimisasi alami kaum semut yang bisa kita tiru dalam kehidupan sehari-hari.

B.       SARAN
Begitu banyak kekuragan dalam penyusunan makalah ini diharapkan bagi pembaca bisa mengembangkan lagi dalam penyusunan makalah ini. Masih bayak lagi fenomena-fenomena alam untuk dikembangkan, diharapkan pembaca bisa menggembangkan lagi agar bisa menambah pengetahuan tentang biofisika

DAFTAR PUSTAKA


Matteo Ceriotti. Automated Multigravity Assist Trajectory Planning with a Modi_ed Ant Colony Algorithm. University of Glasgow, Glasgow. United Kingdom

 

Yahya, Harun .2010. Menjelajah  Dunia  Semut. Indonesia


Haryanto. 2010. Implementasi Dan Simulasi Algoritma Kumpulan Semut (Ant Colony) Untuk Mencari Jalur Terpendek. Jakarta. Universitas Mercu Buana.

Indrato,dkk. Pencarian Jalur Terpendek Menggunakan Algoritma Semut. Yogyakarta.  Universitas Islam Indonesia.

Ibnu Sina Wardy. Penggunaan Graf Dalam Algoritma Semut Untuk Melakukan Optimisasi. Bandung. ITB.

Samsono,dk . Akses Informasi Pengiriman Barang Di Kantor Pos Jemur Sari Untuk Area Surabaya Timur Menggunakan Metode Ant Colony Optimization Berbasis Wap. Surabaya. ITS.

Bambang,dkk. Implementasi algoritma koloni semut pada proses pencarian jalur terpendek jalan protokol di kota yogyakarta. Yogyakarta

sekilas tentang algoritma semut ( antnet algorithm ). http://edvinramadhan.blogspot.com


Luthfi,Ahmad. Pola komunikasi semut mirip jaringan alur internet.okezone. Diakses.m selasa, 28 agustus 2012 07:03 wib.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar