Perancangan Sistem Pakar Penyakit Paru

Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16 Pebruari 2013
Makalah Nomor: KNSI-73
PERANCANGAN SISTEM PAKAR PENYAKIT PARU-PARU
MENGGUNAKAN METODE VCIRS
Rissal Efendi 1, Indrastanti Ratna Widiasari2
1
Program Studi Teknik Informatika, STMIK PROVISI, Jl. Kyai Saleh 12 -14 Semarang
2
Fakultas Teknologi Informasi, UKSW, Jl. Diponegoro 52 – 60 Salatiga
1
[email protected], [email protected]
1.
benar-benar
tepat
dan
akurat.
Namun
masalahnya, saat ini penyebaran dokter spesialis
belum merata di Indonesia, sehingga di wilayahwilayah tertentu masih kekurangan tenaga medis,
khususnya dokter spesialis. Akibatnya pasien
mengalami kesulitan bila ingin memeriksakan ke
dokter spesialis.
Untuk menangani masalah tersebut, dibutuhkan
suatu sistem yang bisa melakukan diagnosa terhadap
penyakit-penyakit khusus, serta dapat memberikan
solusi mengenai pengobatan yang tepat, sehingga
dapat membantu paramedis untuk mendiagnosa
penyakit lebih tepat dengan cara melakukan dialog
interaktif mengenai gejala-gejala penyakit yang
diderita oleh pasien.
Pendahuluan
Perkembangan teknologi aplikasi komputer
semakin maju, bahkan telah merambah pada seluruh
aspek kehidupan manusia. Komputer telah
berkembang menjadi alat pengolah data, penghasil
informasi, dan juga dapat membantu dalam proses
pengambilan keputusan, bahkan para ahli terus
mengembangkan kecanggihan komputer agar
komputer dapat memiliki kemampuan seperti
manusia. Ilmu komputer yang mempelajari
kemampuan komputer untuk bertindak dan memiliki
kecerdasan seperti manusia yang dikenal sebagai
kecerdasan buatan, yang termasuk dalam kecerdasan
buatan antara lain: penglihatan komputer,
pengolahan bahasa alami, robotika, sistem syaraf
buatan, sistem pakar(expert system).
Sistem pakar adalah sistem berbasis komputer
yang menggunakan pengetahuan, fakta dan teknik
penalaran dalam memecahkan masalah yang
biasanya hanya dapat dipecahkan oleh seorang pakar
dalam bidang tersebut [1]. Program ini bertindak
sebagai seorang konsultan yang cerdas atau
penasihat dalam suatu lingkungan keahlian tertentu.
Sistem pakar dibangun bukan berdasarkan algoritma
tertentu melainkan berdasarkan basis pengetahuan
dan basis aturan.
Salah satu penerapan sistem pakar adalah dalam
bidang medis. Untuk penyakit-penyakit khusus
diperlukan keahlian seorang dokter spesialis dalam
bidang tersebut untuk melakukan diagnosa dan
pemeriksaan, sehingga pengobatan yang dilakukan
2. Sistem Pakar
Definisi sistem pakar adalah sebuah program
komputer yang dirancang untuk mengambil
keputusan seperti keputusan yang diambil oleh
seorang pakar, dimana sistem pakar menggunakan
pengetahuan (knowledge), fakta, dan teknik berfikir
dalam menyelesaikan masalah-masalah yang
biasanya hanya dapat diselesaikan oleh seorang
pakar dari bidang yang bersangkutan. Konsep dasar
sistem pakar ditunjukkan pada Gambar 1.
291
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16
14
Pebruari 2013
Gambar 1 Konsep Dasar Sistem Pakar
Gambar 3 Arsitektur SBA Tradisional [6]
Sistem pakar disusun dua bagian, yaitu
lingkungan
pengembangan
dan
lingkungan
konsultasi. Lingkungan pengembang digunakan
untuk memasukkan pengetahuan pakar dalam
lingkungan sistem pakar, sedangkan lingkungan
konsultasi digunakan pengguna yang bukan pakar
untuk memperoleh pengetahuan pakar.
Gambar 3 adalah arsitektur dari SBA tradisional
yang selanjutnya dikembangkan menjadi VCIRS.
Pengembangan ini dilakukan karena VCIRS
memiliki keunggulan-keunggulan
keunggulan tertentu yang
belum dimiliki oleh SBA tradisional. Penjelasan dari
arsitektur VCIRS ditampilkan pada Gambar 3
Asitektur dari VCIRS ini lebih detail dibandingkan
dengan arsitektur SBA tradisional.
Sistem pakar dirancang agar dapat memecahkan
suatu permasalahan tertentu dan mencari solusi akhir
dari suatu masalah sesuai dengan data-data
data
dan
fakta-fakta yang ada dan dapat diimplementasikan.
Tujuan dari sebuah sistem pakar adalah mentransfer
kepakaran yang dimiliki seorang pakar kedalam
komputer, sehingga dapat digunakan oleh orang
banyak (non expert).
Sistem pakar mempunyai beberapa komponen
utama, yaitu antarmuka
muka pengguna (user
(
interface),
basis data sistem pakar (expert
expert system database),
database
akuisisi pengetahuan (knowledge
knowledge acquisition),
acquisition dan
mekanisme inferensi (inference
inference mechanism).
mechanism Selain
itu ada satu komponen yang hanya ada pada
beberapa sistem pakar, yaitu fasilitas
fas
penjelasan
(explanation facility).
3.
Gambar 4 Arsitektur Sistem Pakar Menggunakan
VCIRS [2]
Centered Intelligent Rule
VCIRS (Variable-Centered
System)
VCIRS
digunakan
untuk
merepresentasikan
Knowledge Base (KB) dan mendukung refinement
module untuk mengelola KB yang up-to-date.
Gambar 6 menjelaskan tentang arsitektur VCIRS
dimana dipresentasikan oleh pengguna dan menuju
ke memori kerja selama pembangunan pengetahuan,
disimpan secara permanen ke dalam Variablecentered Rule Structure disaat sistem menyimpan
informasi rule dan menghitung kejadian dari setiap
hal yang dipresentasikan.
tasikan. Informasi rule yang telah
tersimpan digunakan oleh Variable Analysis untuk
mendapatkan important degree.
degree Kejadian dari setiap
digunakan oleh Value Analysis untuk mendapatkan
usage degree. Usage degree membantu pengguna
sebagai garis pedoman selama pembangunan dan
inferensia pengetahuan untuk penentuan variabel
Variable-Centered
Centered Intelligent Rule System
(VCIRS) merupakan gabungan dari SBA(Sistem
Berbasis Aturan-Rule
Rule Base System)
System dan RDR(Ripple
Down Rule). VCIRS merupakan sistem yang
melakukan modifikasi terhadap sistem yang sudah
ada yaitu SBA dan RDR, dengan penjelasan SBA
melakukan pembangunan rule dengan mudah dan
mengambil keunggulan dari RDR berupa
kemampuan inferensia yang cepat.
292
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16 Pebruari 2013
mana yang diinginkan untuk dikunjungi pertama
kalinya. Usage degree bersama important degree
akan
mendukung
Rule
Generation
untuk
memproduksi rule baru.
4.
Berbagai macam penyakit paru-paru yang ada,
penelitian ini membahas tentang beberapa penyakit
paru-paru diantaranya Bronkitis Akut, Bronkitis
Kronis, Empisema, Penyakit Paru Obstruktif Kronik
(PPOK)/Chronic Obstructive Pulmonary Disease
(COPD), Bronkiektasis, Pneumoni, Pneumocystis
Pneumonia, Abses Paru, Tuberkulosis Paru,
Penyakit paru karena Jamur, Efusi Pleura (Pleuritis
Exudativa), Pneumotoraks, Pneumomediastinum,
Tumor Paru, Penyakit Paru karena Pekerjaan
(Occupational Lung Diseases), Edema Paru,
Kegagalan Pernapasan, Sindrom Lobus Medialis,
Sindroma Vena Kava Superior (SVKS), Keracunan
Oksigen, Sindrom Goodpasture [8].
Arsitektur sistem dari VCIRS mendukung tiga
operasi yang berhubungan dengan KB, yaitu [7]:
1.
Pembangunan
pengetahuan
yang
memperbolehkan pengguna untuk membuat KB
dari tidak ada sama sekali atau untuk melakukan
perbaikan KB yang telah ada. VCIRS
membangun KB baru berdasarkan kasus yang
disediakan oleh pengguna.
2.
Perbaikan pengetahuan, memperbolehkan
pengguna untuk mendapatkan important degree
(derajat kepentingan) dan usage degree (derajat
kegunaan) dari suatu rule, atau untuk
membangkitkan rule baru.
3.
Penyakit Paru-Paru
5.
Aplikasi Sistem Pakar Penyakit Paru
Pada sistem pakar untuk mendiagnosa penyakit
paru-paru ini membutuhkan dua hal yang penting
untuk dapat menentukan suatu penyakit yang
diderita pengguna, dua hal tersebut adalah basis
pengetahuan dan mesin inferensi. Basis pengetahuan
berisi fakta-fakta yang dibutuhkan sistem, sedangkan
mesin inferensi digunakan untuk menganalisa faktafakta yang dimasukkan pengguna hingga dapat
ditemukan suatu kesimpulan. Basis pengetahuan
yang diperlukan sistem terdiri dari gejala penyakit,
jenis penyakit, dan saran terapi. Data yang menjadi
input bagi sistem adalah data gejala yang didapat
dari pemeriksaan yang dilakukan oleh paramedis.
Data tersebut digunakan oleh sistem untuk
menentukan jenis penyakit yang diderita pasien.
Aturan-aturan penentuan penyakit diatur menurut
gejala-gejala yang dimasukkan. Aturan-aturan
tersebut ada pada Tabel 1.
Inferensia pengetahuan untuk melakukan
inferensia dari KB. Inferensia dapat dilakukan
menggunakan metode inferensia RDR atau RBS.
Ada dua pendekatan inferensia yang dipakai
dalam operasi ini, yaitu pendekatan RBS dan RDR.
Inferensia pengetahuan secara mudah adalah proses
pembangunan pengetahuan tanpa aksi yang
dilakukan oleh pengguna. Pengguna memasukkan
dan sistem berjalan melalui penelusuran proses, saat
VCIRS melakukan proses forward chaining
sederhana. Setiap variabel disimpan bersama dengan
posisinya, proses inferensia dapat berjalan sangat
cepat karena VCIRS menemukan sebuah variabel,
rule dengan mudah melalui posisinya.
Selama proses inferensia, VCIRS memperlakukan
sebuah rule sebagai rangkaian dari node (rule dalam
RBS). Ia mengabaikan isi konklusi dari setiap node,
kecuali konklusi pada node terakhir sebagai konklusi
dari rule. Inferensia memperlakukan sebuah rule
sebagai rule (besar) dimana clause part-nya
mengandung semua clause part dalam setiap node
dari rangkaian dan conclusion part-nya adalah
konklusi dari node terakhir. Sehingga dari sini,
operator clause adalah operator AND (dari semua
clauses), yang juga merupakan jenis operator
konklusi jika ada lebih dari satu nilai konklusi dalam
suatu node. ID dari sebuah rule sama dengan <Node
ID> terkecil dari setiap rule.
Tabel 1 Aturan Penentuan Penyakit
Gambar 6 Rule Structure[6]
293
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16 Pebruari 2013
Tabel 2 Jenis Terapi
Data-data yang menjadi output bagi sistem adalah
data jenis penyakit, dan data saran terapi. Jenis-jenis
penyakit yang menjadi output antara lain: Bronkitis
Akut, Bronkitis Kronis, Empisema, Penyakit Paru
Obstruktif Kronik (PPOK) = Chronic Obstructive
Pulmonary Disease (COPD), Bronkiektasis,
Pneumoni, Pneumocystis Pneumonia, Abses Paru,
Tuberkulosis Paru, Penyakit paru karena Jamur,
Efusi Pleura (Pleuritis Exudativa), Pneumotoraks,
Pneumomediastinum, Tumor Paru, Penyakit Paru
karena Pekerjaan (Occupational Lung Diseases),
Edema Paru, Kegagalan Pernapasan, Sindrom Lobus
Medialis, Sindroma Vena Kava Superior (SVKS),
Keracunan Oksigen, dan Sindrom Goodpasture.
Tabel 2 menunjukkan saran terapi jika penyakit telah
diketahui.
Sistem yang dibangun ini mengikuti rancangan
diagram alir seperti ditunjukkan pada Gambar 7.
Dari gambar diagam alir data level 0 dapat diketahui
bahwa sistem pakar ini berinteraksi dengan dua
external entity, yaitu pakar kesehatan dan pengguna
(user). Seorang pakar dapat melakukan input data
baik itu data terapi, aturan gejala maupun aturan
terapi serata dapat memperoleh informasi kepakaran
dari sistem tersebut, sedangkan pengguna hanya
dapat melakukan konsultasi dengan sistem, yaitu
dengan memilih gejala-gejala penyakit kepada
sistem dan memperoleh hasil kesimpulan yang
berupa jenis penyakit dan saran terapi solusi
pencegahannya.
Gambar 8 Diagram Alir Data Level 1
Turunan dari diagram alir data level 0 yaitu
diagram alir data level 1 dan level 2 dapat dilihat
pada Gambar 8 dan Gambar 9. Aliran data yang
bersumber dari pakar kesehatan, berupa data-data
gejala penyakit, nama penyakit, saran terapi, serta
aturan-aturan yang menghasilkan info gejala, dan
saran terapi, serta info penyakit.
5.1 Rancangan Basis Data
Basis data merupakan bagian dari implementasi
sistem pakar yang digunakan untuk menyimpan
semua data, baik basis pengetahuan maupun basis
aturan. Entitas-entitas yang terlibat di dalam sistem
pakar ini antara lain: (1) Penyakit, (2) Gejala, dan
(3) Terapi. Dari entitas-entitas yang terlibat dapat
dibuat suatu diagram hubungan antar entitas, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 7 Diagram Alir Data Level 0
Gambar 9 Diagram Alir Data Level 2
294
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16
14
Pebruari 2013
(b)
Gambar 10 Entity Relational Diagram
Adapun relasi antar tabel yang terjadi ditunjukkan
pada Gambar 11
Gambar 12 Menu Utama (a)Pemakai (b)Pakar
5.2.1 Form Konsultasi
Pada form ini dapat dilakukan konsultasi. Pada
saat konsultasi, user diminta untuk mencentang
gejala-gejala
gejala yang dirasakan. Gejala-gejala
Gejala
tersebut
nantinya akan dijadikan bahan pertimbangan sistem
untuk menarik keputusan. Form konsultasi
dijelaskan pada Gambar 13.
Gambar 11 Relasi Antar Tabel
5.2 Rancangan Antar Muka
(a)
Fasilitas menu utama pada sistem pakar ini
merupakan tampilan awal yang akan ditemui setiap
pengguna setelah melakukan proses login. Menu
utama untuk pengguna berbeda dengan menu utama
untuk pakar. Dari menu utama, pengguna dapat
mengakses seluruh fasilitas yang ada pada sistem
pakar ini, kecuali fasilitas basis pengetahuan dan
basis aturan. Fasilitas ini hanya dapat diakses oleh
pengguna yang mempunyai status sebagai pakar.
Tampilan menu utama ini dapat dilihat pada Gambar
12.
Fasilitas konsultasi pada sistem pakar ini
dapat digunakan untuk melakukan diagnosa terhadap
penyakit yang menyerang pasien. Fasilitas ini terdiri
dari dua form, yaitu form konsultasi (pertanyaan)
dan diagnosa jenis penyakit.
(b)
Gambar 13 Form Konsultasi (a) Pemakai (b)Pakar
5.2.2 Form Hasil Konsultasi
Form ini merupakan kesimpulan akhir dari
diagnosa yang telah dilakukan pada proses
konsultasi. Form ini akan menampilkan data suatu
jenis penyakit beserta daftar saran terapinya, seperti
ditunjukkan pada Gambar 14. Jika ternyata
pengguna menganggap kesimpulan ini tidak sesuai
dengan kenyataan, maka pengguna dapat menutup
form hasil konsultasi ini untuk kembali ke form
sebelumnya, yaitu form konsultasi.
(a)
295
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16
14
Pebruari 2013
terlebih dahulu sebagai seorang pakar. Pakar dapat
mengakses fasilitas untuk mengelola data basis
pengetahuan dengan memilih menu Pakar-Basis
Pakar
Pengetahuan. Fasilitas ini menyediakan operasi
pengelolaan data basis pengetahuan, meliputi data
penyakit, data gejala,
jala, dan data terapi.
Operasi pengelolaan data penyakit pada form ini
meliputi operasi penambahan, penyimpanan,
pembatalan, dan penghapusan. Data penyakit yang
dikelola pada form ini berhubungan dengan data
pada basis aturan, sehingga operasi penyimpanan
dan penghapusan data penyakit akan berpengaruh
terhadap semua data aturan yang tersimpan dalam
basis aturan.
Gambar 14 Form Hasil Konsultasi
Pakar
Pengetahuan dan
Gambar 16 Form Pakar-Basis
Basis Aturan-Penyakit
Aturan
Gambar 15 Form Hasil Konsultasi Explanation
5.2.3 Log Out
Fasilitas log out digunakan apabila
pengguna hanya ingin keluar dari sistem tanpa
mengakhiri program atau ingin mengganti dengan
pengguna lain yang berbeda kewenangan tanpa
harus keluar dari program.
Operasi pengelolaan data gejala pada form ini
meliputi
operasi
penambahan,
penyimpan,
pembatalan, dan penghapusan. Data gejala yang
dikelola pada form ini berhubungan dengan data
pada basis aturan, sehingga operasi pengubahan data
gejala akan berpengaruh terhadap semua data aturan
yang tersimpan dalam basis aturan.
5.2.4 Exit
Fasilitas ini digunakan untuk keluar dari
program.
5.3 Menu Pakar
Menu pakar ini hanya dapat diakses oleh
pengguna yang terdaftar dalam basis data. Hal ini
diperlukan untuk mencegah perubahan data basis
pengetahuan dan data basis aturan oleh pengguna
yang tidak berhak. VCIRS digunakan pada menu
pakar, agar seorang pakar dapat menggambil
kelebihan dari VCIRS, yaitu pakar dapat melakukan
pembaharuan KB dengan cepat. Sedangkan
pengguna bukan pakar tidak dapat merasakan
fasilitas dari VCIRS, karena VCIRS ini
keunggulannya hanya dapat dirasakan ketika proses
perubahan data, karena
rena yang berwenang melakukan
perubahan data hanya pakar sehingga yang dapat
merasakan keunggulan VCIRS hanya yang login
sebagai pakar.
Gambar 17 Form Pakar--Basis Pengetahuan Gejala
Operasi pengelolaan data terapi pada form ini
meliputi operasi penambahan, penyimpanan,
pembatalan dan penghapusan. Data terapi yang
dikelola pada form ini berhubungan dengan data
pada basis aturan, sehingga operasi pengubahan dan
penghapusan data terapi akan berpengaruh terhadap
semua data aturann yang tersimpan dalam basis
aturan.
5.4 Basis Pengetahuan
Untuk dapat mengakses fasilitas akuisisi
basis pengetahuan, pengguna harus melakukan login
5.5 Basis Aturan
Operasi pengolahan data aturan gejala pada form
ini meliputi operasi penambahan, penyimpanan,
296
Konferensi Nasional Sistem Informasi 2013, STMIK Bumigora Mataram 14-16
14
Pebruari 2013
pembatalan, dan penghapusan data aturan gejala
seperti pada Gambar 17, serta operasi penambahan,
penyimpanan,
n, dan pembatalan tambah baru aturan
gejala seperti pada Gambar 18. Operasi penambahan
dan penghapusan data aturan gejala tidak akan
berpengaruh terhadap data gejala maupun data
penyakit yang tersimpan dalam basis pengetahuan.
3. Sistem pakar mampu melakukan beberapa
manipulasi data pada data terapi, data penyakit,
aturan gejala dan aturan terapi. Daftar Pustaka:
[1] Martin, J., Oxman, S.,
S. 1988, Building Expert
System a Tutorial, Prentice Hall, New Jersey
[2] Turban, Efraim dan Jay E. Aronson, Ting Peng
Liang, 2005, Decision Supprt Systems and
Intelligent Systems,, Yogyakarta:Andi Offset.
[3] Arhami, M., 2004, Konsep Dasar Sistem Pakar,
Pakar
Yogyakarta:Andi Offset.
[4] Anita dan M., Arhami, 2005, Konsep
Kecerdasan Buatan,, Yogyakarta:Andi Offset.
[5] Turban, Efraim, E Aronson.2001. Decision
Support Systems and Intelligence System.
System Sixth
Edition. Pearson Education, New Jersey.
[6] Subakti, Irfan, 2006, Sistem Berbasis
Pengetahuan,
http://is.itssby.edu/subjects/kbs/Irfan_Sistem_Berbasis_Pe
ngetahuan.pdf.. Diakses tanggal 16 Maret 2009.
[7] Zurianti, Rahmi, 2009, Variable-Centered
Variable
Intelligent
Rule
System
(VCIRS),
www.ittelkom.ac.id/library/index.php Diakses
www.ittelkom.ac.id/library/index.php,
tanggal 13 Mei 2009.
[8] Halim Mubin, A., 2008, Edisi 2 Panduan
Praktis Ilmu Penyakit Dalam Diagnosis dan
Terapi, Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran
EGC.
Gambar 18 Form Pakar-Basis
Basis Pengetahuan Terapi
6.
Kesimpulan
Dari uraian dan pembahasan mengenai sistem pakar
untuk mendiagnosa penyakit paru-paru
paru
pada
manusia menggunakan metode VCIRS, didapat
sebuah aplikasi yang dapat
1. Sistem mampu memberikan hasil diagnosa dari
gejala-gejala
gejala yang telah dimasukkan oleh
pengguna.
2. Sistem mampu memprediksikan jenis penyakit
paru-paru
paru dan saran terapinya.
297