1

STUDI PENDAHULUAN DIAGNOSIS ORGANISME PENGGANGGUDAN HARA TANAMAN PADI SAWAH BERBASIS SISTEM PAKAR

Denny Trias Utomo, S.SiProgram Studi Teknik Elektro, Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya

denny.trias@gmail.com

AbstrakDiagnosis merupakan proses identifikasi OPT, sehingga ditemukan nama OPT-nya. Identifikasi dapat dilakukanterhadap gejala yang timbul maupun terhadap penyebab penyakit. Diagnosis merupakan sebuah proses, yangberarti membutuhkan waktu. OPT yang pernah dilaporkan dalam pustaka, relatif mudah dan cepat dalamdiagnosis. Sedangkan yang belum pernah dilaporkan dalam pustaka relatif sulit dan proses diagnosisnyamemerlukan waktu yang lama. Untuk mendiagnosa adanya serangan hama awal organisme dan nutrisi tanamanyang dibutuhkan program sistem pakar komputer. Sistem Pakar adalah program komputer yang biasanyadisusun dalam bentuk basis pengetahuan, mesin inferensi dan user interface. Berdasarkan penelitian terdahulu,studi pendahuluan ini disusun untuk melakukan penelitian guna membangun sistem pakar diagnosis seranganorganisme penyakit dan hara pada tanaman padi menggunakan metode pohon keputusan dan inferensi forwardchaining. Kesimpulan yang dihasilkan adalah Studi pendahuluan diagnosis OPT Padi dan Sawah berbasisSistem Pakar sangat relevan dan dapat diimplementasikan dengan baik

Kata Kunci: Organisme pengganggu tanaman, sistem pakar, pohon keputusan, forward chaining

1. Pendahuluan1.1. Latar Belakang

Padi merupakan makanan pokok sebagianbesar penduduk di Indonesia. Berdasarkan data dariDirektorat Jenderal Tanaman Pangan, seranganOrganisma Pengganggu dan Hara Tanaman utamadi tahun 2007 hampir meluas sekitar 73.827 ha ataupuso 345 ha. Biarpun lebih rendah dibandingkanMH pada tahun 2006 yaitu 96.624 ha atau puso345 tetapi lebih tinggi dibandingkan rerata 5 tahunpada periode yang sama. Serangan OrganismePengganggu dan Hara Tanaman penting lainnyaseperti BLB atau kresek pada MH 2006/2007tercatat seluas 15.586 ha. Begitu pula hamabelalang Kembara menyerang seluas 5.035 ha ataupuso 3.230 ha.

Menurut Direktur Perlindungan TanamanPangan selaku Pelaksana Tugas dalam melindungihasil-hasil produksi tanaman pangan, sekurangnyaterdapat 3 (tiga) komoditas utama yang menjadisasaran serangan Organisme Pengganggu dan HaraTanaman utama yaitu padi, jagung dan kedelai.

Menurut data dari BPTP Jawa Timurtahun 2007, Organisme Pengganggu dan HaraTanaman yang menyerang tanaman padi sawahsebanyak 32 macam dengan 73 gejala yang hampirsama.

Dikarenakan pakar bidang tanaman padisawah sangat terbatas jumlahnya dan lokasi puntersebar berjauhan maka diperlukan suatu programperangkat lunak system pakar berbasis web yangbisa menggantikan kemampuan seorang pakardalam mendiagnosis Organisme Pengganggu danHara Tanaman yang bisa diakses dari manapun.

Pada penelitian ini, kemampuan parapakar bidang pertanian diakuisisi ke dalamprogram perangkat lunak sistem pakar yang

digunakan untuk mendeteksi organismepengganggu tanaman kemudian, OrganismePengganggu dan Hara Tanaman yang terdiri dari 3jenis yaitu hama, penyakit, dan haradirepresentasikan dalam bentuk pohon keputusan.Yang merepresentasikan antara gejala danpenyebabnya. Simpul internalnya berupaOrganisme Pengganggu dan Hara Tanaman, danhasil tes yang berupa atribut adalah gejalaserangannya (keadaan akar, batang dan daun) yangdimasukkan kedalam workplace. Hasil akuisisipengetahuan untuk menyusun kesimpulanOrganisme Pengganggu dan Hara Tanaman apayang menyerangnya dan untuk menentukanpengendaliannya.

Berdasarkan uraian yang dijelaskan padaparagraph terdahulu, maka untuk menyelesaikanpermasalahan dalam mendeteksi organismepengganggu tanaman (Organisme Pengganggu danHara Tanaman) digunakan Sistem Pakar denganmetode inferensi pohon (Tree) dan Forwardchaining berbasis web.

1.2. Batasan MasalahPada penyelesaian penelitian ini dibatasi

sebagai berikut :1. Diasumsikan bahwa data dimasukkan dan

dioperasikan oleh orang yang mengetahuitentang pertanian padi sawah

2. Sistem pakar untuk diagnosis OPT (OrganismePengganggu Tanaman) yang terdiri dari hama,penyakit dan hara tanaman padi sawah.

3. Metode representasi pengetahuan yangdigunakan adalah inference tree yaitupenggambaran representasi pengetahuanmenggunakan pohon.

2

4. Metode inferensi menggunakan Forwardchaining

5. Bahasa pemrograman yang digunakan adalahPHP dan database MySQL

6. Sumber pengetahuan diperoleh dari pakar,buku-buku, dan e-book yang mendukung

1.3. Perumusan MasalahBerdasarkan uraian pada bagian

Pendahuluan maka dapat dirumuskan bahwamasalah yang akan diselesaikan adalah :1. Bagaimana menentukan parameter organisme

pengganggu tanaman2. Bagaimana merancang sistem pakar untuk

mendeteksi Organisme Pengganggu dan HaraTanaman tanaman padi sawah

3. Bagaimana mengimplementasikan desainsistem pakar

4. Bagaimana melakukan analisis dan pengujiansistem pakar

1.4. TujuanTujuan dari penelitian adalah melakukan

Diagnosa Organisme Pengganggu Tanaman danHara berbasis Sistem Pakar Menggunakan MetodeInferensi Pohon dan Forward Chaining

1.5. Manfaat KegiatanPada penelitian yang akan dilakukan ini

diharapkan mempunyai manfaat sebagai berikut :1. Memberikan informasi penyakit tanaman padi

berdasarkan gejala-gejala serangannya2. Membantu mengidentifikasi Organisme

Pengganggu dan Hara Tanaman penyebabgejala serangan pada tanaman padi

3. Memberikan konklusi berupa rekomendasipengendalian Organisme Pengganggu danHara Tanaman padi dalam bentuk informasipemberian obat untuk penanggulanganpenyakit dan pengendalian hama serta gambarvisual hama dan ciri serangannya.

2. Tinjauan Pustaka2.1. Penelitian yang Relevan

Padi merupakan makanan pokok sebagianbesar penduduk di Indonesia. Berdasarkan data dariDirektorat Jenderal Tanaman Pangan, seranganOrganisma Pengganggu dan Hara Tanaman padiutama di tahun 2007 hampir meluas sekitar 73.827ha atau puso 345 ha. Organisme PenggangguTanaman dan Hara pada tanaman padi sawah diIndoneia sebanyak 32 macam dengan gejala yanghampir sama (BPTP, 2007).

Sistem pakar bisa memfasilitasi berbagaikomponen termasuk modul pendukung keputusandengan user interface interaktif untuk diagnosisberdasarkan respon-respon dari pengguna yangdibuat terhadap pertanyaan yang berhubungan

dengan gejala penyakit tertentu. Sistem inimengintegrasikan basis pengetahuan yangterstruktur yang berisi pengetahuan tentang gejaladan pengobatan penyakit pada tanaman padi yangmuncul selama masa hidup mereka. Databasegambar juga terintegrasi dengan sistem untukmembuat pendukung keputusan lebih interaktif.Gambar-gambar yang berhubungan dengan gejalapenyakit disimpan dalam database gambar danmodul sistem cerdas petunjuk ini denganantarmuka berdasarkan algoritma aturanpengambilan keputusan (Sarma dkk, 2008).

Untuk mengekstraksi informasi yangdiakuisisi ke dalam sistem pakar sebagai basispengetahuan tidak mudah. Terdapat dua tim dalampengembangan sistem pakar, yaitu pakar/ahli danknowledge engineer. Knowledge engineer perluuntuk mengekstrak informasi dari pakar untukmembangun basis pengetahuan yang kemudiandigunakan sebagai satu set aturan logis untukmengembangkan sistem pakar. Setelah meninjauberbagai metode untuk menentukan suatupendekatan secara logis kemudian menganalisishasil pengambilan keputusan berurut, menunjukkanbahwa metode yang sangat efisien yang bisadigunakan oleh knowledge engineer adalahpendekatan analisis pohon keputusan. (Chtsyler,2005)

Untuk membuat suatu model diagnosispenyakit bisa dikumpulkan dari premis atau faktauntuk mencari konklusi atau kesimpulanmenggunakan metode inferensi forward chaining(Turban, 2007). Dimana fakta dihimpun dariantarmuka pengguna dengan program komputertentang keadaan tanaman dan sistem pakar akanmemberikan konklusi penyakit yang kemungkinandiderita oleh tanaman jeruk (Munazilin, 2010) danpada tanaman apel (Suhartono, 2010)

Berdasarkan penelitian terdahulu danliteratur tersebut, maka pada penelitian ini akandikembangkan sistem pakar untuk diagnosisserangan organisma penyakit dan hara padatanaman padi menggunakan metode inferensidecision tree dan forward chaining. Konklusi yangdihasilkan adalah data lengkap tentang organismepenyakit dan hara pada tanaman padi berupa teksdan gambar yang dimunculkan dari databaselengkap dengan rekomendasi tentangpenanganannya.

2.2. Dasar Teori2.2.1. Organisme Pengganggu dan HaraTanamanOrganisme Pengganggu dan Hara Tanaman padisawah terdiri dari 32 jenis (BPTP : 2007)..

3

2.2.2. Sistem PakarSistem Pakar (Expert System) adalah

usaha untuk menirukan seorang pakar. BiasanyaSistem Pakar berupa perangkat lunak pengambilkeputusan yang mampu mencapai tingkat performayang sebanding seorang pakar dalam bidangproblem yang khusus dan sempit. Ide dasarnyaadalah: kepakaran ditransfer dari seorang pakar(atau sumber kepakaran yang lain) ke komputer,pengetahuan yang ada disimpan dalam komputer,dan pengguna dapat berkonsultasi pada komputeritu untuk suatu nasehat, lalu komputer dapatmengambil inferensi (menyimpulkan, mendeduksi,dll.) seperti layaknya seorang pakar, kemudianmenjelaskannya ke pengguna tersebut, bila perludengan alasan-alasannya. Sistem Pakar malahanterkadang lebih baik unjuk kerjanya daripadaseorang pakar manusia.

2.2.3. Inferensi Pohon (Tree)Pohon atau tree adalah salah satu metode

yang dapat digunakan untuk membuat suatupemodelan. Struktur ini memiliki sifat-sifat atauciri-ciri khusus,dan biasanya digunakan untuk menggambarkanhubungan yang bersifat hirarkis antaraelemenelemen yang ada. Contoh paling sederhanayang bisa dilihat dalam kehidupan sehari-hariadalah struktur organisasi dari suatu perusahaanserta pada silsilah keluarga.

Secara sederhana pohon dapatdidefinisikan sebagai kumpulan elemen yang salahsatu elemennya disebut dengan akar (root), dan sisaelemen yang lain (yang disebut simpul) terpecahmenjadi sejumlah himpunan yang saling tidakberhubungan satu sama lain, yang disebut dengansubpohon (subtree), atau juga disebut dengancabang. Jika dilihat pada setiap subpohon, makasubpohon inipun mempunyai akar dansubpohonnya masing-masing. Dengan demikianpohon ini merupakan salah satu contoh dari bentukrekursif. Untuk lebih jelasnya dapat diperhatikangambar berikut. (Wisswani:2009)

Gambar 2.2 Pohon dengan 15 Simpul

2.2.4. Inferensi Perantaian Maju (ForwardChaining)

Pada sistem perantaian maju, fakta-faktadalam dalam sistem disimpan dalam memori kerjadan secara kontinyu diperbarui. Aturan dalamsistem merepresentasikan aksi-aksi yang harusdiambil apabila terdapat suatu kondisi khusus padaitem-item dalam memori kerja, sering disebutaturan kondisi-aksi. Kondisi biasanya berupa polayang cocok dengan item yang ada di dalam memorikerja, sementara aksi biasanya berupa penambahanatau penghapusan item dalam memori kerja.

Aktivitas sistem dilakukan berdasarkansiklus mengenal-beraksi (recognise-act). Mula-mula, sistem mencari semua aturan yangkondisinya terdapat di memori kerja, kemudianmemilih salah satunya dan menjalankan aksi yangbersesuaian dengan aturan tersebut. Pemilihanaturan yang akan dijalankan (fire) berdasarkanstrategi tetap yang disebut strategi penyelesainkonflik. Aksi tersebut menghasilkan memori kerjabaru, dan siklus diulangi lagi sampai tidak adaaturan yang dapat dipicu (fire), atau goal (tujuan)yang dikehendaki sudah terpenuhi.(Wisswani: 2009)

3. Analisa dan Pembahasan3.1 Pengantar

Pada bab ini berisi deskripsi masalah,kemudian memberikan konsep solusi. Konsepsolusi diberikan pandangan dari sisi diagnosis OPT(organism pengganggu tanaman) secarakonvensional, sistem pakar secara umum, dansystem pakar untuk diagnosis OPT, variabel-variabel penelitian dan hipopenelitian penelitian.Dengan adanya kerangka konsep penelitiandiharapkan dapat memperjelas posisi penelitianyang akan dilakukan.

3.2 Deskripsi MasalahPadi merupakan makanan pokok sebagian

besar penduduk di Indonesia. Menurut data dariBPTP (Balai Pengkajian Teknologi Pertanian)Jawa Timur tahun 2007, Organisme Pengganggudan Hara Tanaman yang menyerang tanaman padisawah sebanyak 37 macam dengan 73 gejala yanghampir sama.

Dikarenakan pakar bidang tanaman padisawah sangat terbatas jumlahnya dan lokasi puntersebar berjauhan maka diperlukan suatu programperangkat lunak system pakar berbasis web yangbisa menggantikan kemampuan seorang pakardalam mendiagnosis Organisme Pengganggu danHara Tanaman yang bisa diakses dari manapun.

Berdasarkan uraian paragraph diatas,maka untuk menyelesaikan permasalahan dalammendeteksi organisme pengganggu tanaman(Organisme Pengganggu dan Hara Tanaman)

4

digunakan Sistem Pakar dengan metode inferensipohon (Tree) dan Forward chaining berbasis web.

3.3 Konsep Solusi3.3.1 Dari Sisi Diagnosis OPT (OrganismePengganggu Tanaman )

Istilah diagnosis banyak digunakan baikpada dunia kedokteran manusia, hewan, maupundalam dunia penyakit tumbuhan. Diagnosismerupakan proses identifikasi OPT, sehinggaditemukan nama OPT-nya. Identifikasi dapatdilakukan terhadap gejala yang timbul maupunterhadap penyebab penyakit. Diagnosis merupakansebuah proses, yang berarti membutuhkan waktu.OPT yang pernah dilaporkan dalam pustaka, relatifmudah dan cepat dalam diagnosis. Sedangkan yangbelum pernah dilaporkan dalam pustaka relatif sulitdan proses diagnosisnya memerlukan waktu yanglama.

Kegiatan diagnosis OPT dilakukan olehfitopatologis (ahli penyakit tanaman) diawalidengan pengumpulan fakta awal tentang akarbatang dan daun tanaman padi. Dari keadaan inidilakukan analisis tentang kondisi umum tanaman,untuk menghasilkan rekomendasi penangananserangan OPT yang ada.

3.3.2 Dari Sisi Sistem PakarSistem pakar (expert system) merupakan

cabang dari kecerdasan buatan (artificialintelligence). Sistem pakar merupakan sistem yangdapat mengadopsi pengetahuan pakar. Sistempakar menggabungkan dasar pengetahuan(knowledge base) dengan sistem inferensi untukmenggantikan fungsi seorang pakar dalammenyelesaikan suatu masalah. Sistem pakarsebagai kecerdasan buatan, menggabungkanpengetahuan dan fakta-fakta serta teknikpenelusuran untuk memecahkan permasalahanyang secara normal memerlukan keahlian dariseorang pakar.

3.3.3 Konsep Integrasi pada Diagnosis OPTdengan Sistem Pakar

Pada penelitian ini, kemampuan parapakar bidang pertanian diakuisisi ke dalamprogram perangkat lunak sistem pakar yangdigunakan untuk mendeteksi organismepengganggu tanaman, Organisme Pengganggu danHara Tanaman yang terdiri dari 3 jenis yaitu hama,penyakit, dan hara direpresentasikan dalam bentukpohon keputusan. Yang merepresentasikan antaragejala dan penyebabnya. Simpul internalnyaberupa Organisme Pengganggu dan Hara Tanaman,dan hasil tes yang berupa atribut adalah gejalaserangannya (keadaan akar, batang dan daun) yangdimasukkan kedalam workplace. Hasil akuisisipengetahuan untuk menyusun kesimpulan

Organisme Pengganggu dan Hara Tanaman apayang menyerangnya dan untuk menentukanpengendaliannya. Bentuk ilustrasi konseppemikiran ditunjukkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Konsep pemikiran (Sistem PakarDiagnosis OPT)

Berikut penjelasan konsep pemikiran yangdisampaikan:

Antarmuka InputAntarmuka pemakai adalah bagian

penghubung antara program sistem pakar denganpemakai. Pada bagian ini akan terjadi dialog antaraprogram dan pemakai. Program akan mengajukanpertanyaan-pertanyaan berbentuk pilihan ganda(multiple choice). Program sistem pakar akanmengambil kesimpulan berdasarkan jawaban-jawaban dari pemakai tadi.

Mesin InferensiMesin Inferensi adalah bagian yang

mengandung mekanisme fungsi berpikir dan pola-pola penalaran sistem yang digunakan oleh seorangpakar. Mekanisme ini akan menganalisa suatumasalah tertentu dan selanjutnya akan mencarijawaban atau kesimpulan yang terbaik.

Pada sistem pakar ini akan digunakanpenalaran maju (forward chaining), karena sistemakan bekerja dari pengumpulan fakta-fakta untukmembentuk beberapa kesimpulan.

Knowledge BaseKnowledge Base atau basis pengetahuan

merupakan inti program sistem pakar. Basis

5

pengetahuan ini tersusun atas fakta yang berupainformasi tentang cara bagaimana membangkitkanfakta baru dari fakta yang sudah diketahui. Sesuaidengan penjelasan yang telah dipaparkan pada Bab2, pengetahuan ini merupakan representasipengetahuan (Knowledge Representation) danmetode pendekatan pemikiran dari seorang pakar.Dalam basis pengetahuan digunakan knowledgerepresentation tree untuk merepresentasikanpengetahuan yang dimiliki seorang pakar sepertiditunjukkan dalam ilustrasi berikut

Gambar 3.1 Knowledge Representation Tree padaOPT dan Hara Tanaman Padi

Dari Gambar 3.1 tersebut dapat disusun Rule yangmungkin adalah sebagai berikut :

Rule 1 :IF GJ51 OR GJ52 OR GJ53 OR GJ54 OR GJ08THEN PN10

Rule 2 :IF GJ09 OR GJ10 OR GJ11 OR GJ08 THENHM03

Rule n :IF … THEN

WorkplaceWorkplace adalah sebuah media kerja dalamcomputer yang berbentuk modul pengolahan datayang terkoneksi dengan mesin inferensi. Modultersebut berisi database organisme pengganggutanaman yang sudah diisi pada Knowledge Base.Pada saat mesin inferensi berhasil menemukangoal, maka hasil dari goal tersebut di-query dengandatabase OPT untuk mencari rekomendasi obat danpenanganan OPT yang diperlukan. Rekomendasitersebut berisi tentang penanganan, pemberian obatdan gambar serangan OPT.

ReasoningReasoning merupakan bagian penjelasan ataukonklusi. Bagian ini berisi kondisi umum tanaman,hasil diagnose OPT, dan rekomendasipengendalian OPT.

Antarmuka OutputPada bagian ini pengguna dituntun cara

penggunaan program sistem pakar. Dalam fasilitas

penjelasan ini program akan memperlihatkan rule-rule yang digunakan. Fasilitas penjelasan inipenting untuk menambah rasa percaya pemakaipada hasil keluaran program sistem pakar yangdigunakan.Dari uraian pada basis pengetahuan diatas makadapat dijelaskan sebagai berikut :

Penjelasan Rule 1Jika gejala tanaman kerdil, daun bergerigi, pinggirdaun tidak rata atau pecah-pecah, bagian yangrusak menunjukkan khlorotik menjadi kuning ataukuning kecoklatan terpecah pecah,dan infeksi padadaun bendera menyebabkan daun melintir berubahbentuk dan memendek pada fase bunting makapenyakit Kerdil Hampa

Penjelasan Rule 2Jika gejala tanaman kerdil, anakan berkurang,daun berubah warna kuning, daun berubah warnaoranye maka hama Wereng Hijau

3.4 Variabel PenelitianVariabel yang digunakan dalam penelitian iniadalah :1. HM yaitu hama penyakit2. PN yaitu penyakit3. HR yaitu hara tanaman4. GJ yaitu gejala seranganVariabel yang digunakan dalam penelitian iniseperti yang ditunjukkan pada tabel berikut :Tabel 3.1. Variabel Organisme Pengganggu danHara Tanaman Padi

1 HM01Penggerek batangpadi

2 PN01Hawar daunbakteri

3 HR01 Kahat nitrogen

Tabel 3.2. Variabel Gejala Serangan padiGJ01 Ngengat di pertanaman

GJ02 Larva di dalam batang

GJ03 Anakan kerdil

4. KesimpulanDari kegiatan yang telah dilakukan dapatdisimpulkan bahwa Studi pendahuluan diagnosisOPT Padi dan Sawah berbasis Sistem Pakar sangatrelevan dan dapat diimplementasikan dengan baik.

6

Daftar PustakaArhami, Muhammad (2005), Konsep Dasar

Sistem Pakar, Penerbit Andi YogyakartaBPTP (2007), Masalah Lapang Hama, Penyakit,

Hara pada Padi, BPTPChtsyler, Earl (2005), Using Decision Tree

Analysis To Develop An Expert System,Proc ISECON 2005, v22 (Columbus OH):§4113 (refereed)

DEPTAN (2010), Dua Serangan Terhadap SubSektor Tanaman Pangan(http://www.deptan.go.id/setjen/humas/berita/Serangan%20Organisme Pengganggu danHara Tanaman.htm),tgl akses 20 Februari 2010

Munazilin, Akhlis (2010) Membangun SistemPakar untuk Mengidentifikasi JenisPenyakit pada Tanaman Jeruk, ProsidingSENTIA 2010 – Politeknik Negeri Malang,Volume 2 ~ ISSN: 2085-2347

Pressman, Roger. S (2001), Software Engineeringa Practitioner’s Approach 5th ed, McGraww Hills

Sarma, Shikhar Kr., Kh. Robindro Singh &Abhijeet Singh (2008), An Expert Systemfor diagnosis of diseases in Rice Plant,International Journal of ArtificialIntelligence, Volume(1): Issue(1)

Suhartono, (2010), Identifikasi Hama danPenyakit Tanaman Dengan MetodeSistem Pakar (Studi Kasus Apel),Prosiding SENTIA 2010 – Politeknik NegeriMalang, Volume 2 ~ ISSN: 2085-2347

Turban, Efraim (2007) Decision Support Systemand Intelegent System 7th ed, Prentice Hall

Wisswani, Ni Wayan dkk (2009) RancangBangun Sistem Pakar Untuk PerbaikanKecepatan Dan Kegagalan KoneksiPeralatan Eksternal Pada PersonalKomputer, Jurusan Teknik ElektroPoliteknik Negeri Bali, Vol. 8 No. 1 Januari- Juli 2009