Berkarya Bagai Air Mancur: Belajar pada Fountain dan Raptor Codes

(Tulisan ini saya persembahkan untuk rekan-rekan saya di IPTIJ Jepang. Semoga tidak pernah berhenti dalam berkarya).

Setelah kita paham mengapa kita harus berkarya, kini kita dihadapkan pada pertanyaan seberapa sering kita harus berkarya. Untuk menjawab pertanyaan ini saya ingin menjawab dengan hikmah dari keberkahan hidup.

Berkah berasal dari kata al-birkah yang secara bahasa bermakna tempat tergenangnya air. Ini bisa juga diartikan danau yang airnya banyak dan tergenang (tetap, diam). Tetap berarti tidak hilang. Jadi jika kata ini dilekatkan pada “karya” menjadi “karya yang berkah” berarti dimaknai menjadi karya yang kebaikannya banyak dan tetap melekat (tidak hilang).

Salah satu dari tiga taman terbaik Jepang berada di Kanazawa, dinamai Kenroku-en. Pada taman ini ada sebuah air mancur (fountain) tertua di Jepang yang dibuat pada tahun 1861 yang suasana pada November ditunjukkan pada Gambar 1. Ini adalah air mancur alami yang airnya berasal dari danau Kasumiga-ike. Ketinggian pancuran airnya bisa sampai 3 meter yang terjadi karena perbedaan ketinggian letak danau dan letak pancurannya.

air mancur

Gambar 1. Air Mancur (Fountain) Tertua Jepang berada di Kenroku-en, Kanazawa. (sumber gambar:wikipedia)

Jika kita kembalikan lagi kepada makna “karya yang berkah”, maka karya harus mirip dengan air mancur yang kebaikannya selalu menyebar tetapi tidak pernah habis bersumber dari danau keberkahannya. Airnya selalu mancur (keluar) dan tidak pernah berhenti, yang sesuai dengan salah satu makna berkah yang kedua yaitu kebaikannya selalu bertambah.

Jadi karya harus selalu bertambah. Sampai kapankah karya itu harus selalu dibuat? Apakah sampai kita pensiun saja? Jawabannya adalah unlimited, sampai semua orang merasakan manfaatnya. Hal ini karena level kepuasan manusia berbeda-beda.

Ibarat seseorang yang membawa gelas untuk minum air dari sebuah pancuran air, maka orang yang membawa gelas kecil segera bisa minum airnya karena gelas kecil itu segera penuh. Tetapi jika seorang membawa gelas yang besar, dia harus cukup lama menampung air sampai gelasnya penuh.

Namun, bagi kita yang berkarya harus bersabar untuk terus berkarya, terus mengeluarkan air, karena kita yakin keistiqomahan ini akan membawa semua orang mendapatkan manfaatnya. Karya kita harus bermanfaat baik kepada mereka yang gelasnya kecil, maupun mereka yang gelasnya besar.

Konsep ini dalam telekomunikasi dan coding theory disebut Fountain Codes seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Dalam jaringan digital, setiap device bisa jadi mengalami error karena kondisi channel mereka berbeda-beda.

Jika sebuah device tepat memiliki channel yang buruk, device tadi harus rela menunggu paket berikutnya sampai didapatkan seluruh paket. Jika ada device dengan channel yang lagi baik, device tersebut bisa langsung mendapatkan paket informasi yang diinginkan.
Namun dalam hal karya dan kepuasan manusia, bisa jadi ada orang yang mudah mengapresiasi kita dengan gelas kecil mereka, bisa jadi juga ada orang yang meminta lebih karena gelas mereka besar. Tetapi karya kita harus bisa memuaskan semuanya.

fountain

Gambar 2. Karya kita harus bagai air mancur yang bermanfaat bagi semua orang, berapapun level kepuasan gelas mereka. (Sumber gambar: Khoirul Anwar)

Bagaimana agar karya kita makin bisa memuaskan banyak orang? Jawabannya adalah dengan meningkatkan kualitas karya. Dalam coding theory ini disebut more error protection. Fountain codes (atau disebut LT codes) ternyata tidak terlalu kuat, maka dia harus diproteksi lagi misalnya dengan low density parity check (LDPC) codes atau low density generator matrix (LDGM), tergantung kepada kompleksitas dan keterbatasan yang kita miliki. Konsep inilah yang kemudian melahirkan jenis coding baru disebut Raptor codes seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

raptor

Gambar 3. Kita, selain harus berkarya tiada henti, juga harus menjaga kualitasnya sebagaimana Raptor codes menambah error protection dan terus transmit. (Sumber gambar: Khoirul Anwar)

Karya yang seperti Raptor codes akan berkualitas baik, memiliki sedikit error, dan makin cepat bermanfaat pada masyarakat. Dengannya masyarakat makin banyak yang terpuaskan. Semoga kita mampu menghasilkan karya-karya berkualitas yang juga tiada henti. Aamiin.

Khoirul Anwar
Ishikawa, 11 Mei 2016

 

Merenungkan Distorsi “Pesan Berantai”

Saya tertarik menuliskan ini karena pekan ini saya mereview sebuah paper IEICE yang authornya keliru dalam membuktikan data processing inequality untuk security berdasarkan teori informasi vs berdasarkan komputasi.
Banyak dari kita mungkin pernah mengikuti game “pesan berantai” saat kita masih sekolah di SMP, SMA, atau bahkan perguruan tinggi. Dalam game ini biasanya beberapa orang diminta berbaris.
Pesan disampaikan di salah satu ujung dan dievaluasi di ujung lainnya. Kebanyakan pesan ini akan mengalami kesalahan yang cukup signifikan di ujung barisan tersebut, namun saya melihat tidak banyak panitia yang bersedia menjelaskan mengapa ini terjadi.
Panitia biasanya hanya menyampaikan hikmah agar seluruh peserta menyadari bahwa pesan bisa menyimpang dari pesan asli sehingga kita perlu memperbaiki kemampuan berkomunikasi dan mendengar.
Dalam dunia teori informasi, kenyataan ini disebut sebagai data processing inequality, sebuah teori bahwa suatu proses apapun tidak akan bisa menambah/menaikkan informasi. Setiap mengalami proses baru, informasi yang dikandung semakin berkurang.
Katakanlah kita memiliki sebuah proses Markov Chain
X —> Y —> Z (1)
yang arti gampangnya adalah Z terjadi dari X hanya melalui Y, maka muatan informasi antara X dan Z yang dilambangkan I(X;Z) bernilai lebih kecil (atau maksimal sama) daripada muatan informasi antara X dan Y yang dilambangkan I(X;Y), yaitu
I(X;Z) <= I(X;Y). (2)
Ini menunjukkan bahwa pesan di ujung Z lebih menyimpang dibandingkan pesan di Y. Jika barisan ini makin panjang, informasi yang diterima di ujung akan makin menyimpang dari aslinya.
Penjelasan teknisnya lagi adalah karena setiap informasi berpindah, kita tidak bisa menjamin tanpa noise atau tanpa tambahan kesalahan baru.
Saya jadi teringat juga tentang hadits dari Abu Hurairah ra, dari Nabi shallallahu ‘alaihi wa sallam, beliau bersabda,
كَفَى بِالْمَرْءِ كَذِبًا أَنْ يُحَدِّثَ بِكُلِّ مَا سَمِعَ
Cukup seseorang dikatakan berdusta, jika ia menceritakan segala apa yang ia dengar.” (HR. Muslim no. 5).
Bisa jadi bahwa “data processing inequalityI(X;Z) <= I(X;Y) ini mampu menjelaskan hikmah untuk jangan menceritakan semua yang pernah didengar, karena bisa jadi kita orang kesekian yang jika diukur dengan sumber asli, muatan informasi yang sampai kepada kita sangat sedikit (sudah terdistorsi banyak), sehingga jangan semuanya disampaikan kepada orang lain.
Wallahu ‘alam bishawab.
Tapi kita harus ingat bahwa Markov Chain tidak akan terjadi jika seorang Z langsung melakukan tabayyun/konfirmasi ke X yang merupakan sumber informasi.
Semoga renungan sederhana ini bermanfaat.
Ishikawa,
22 April 2016

Opini: Menanti Gebrakan Indonesia di Era 5G dan 6G

Liputan6.com, Jakarta – Teknologi telekomunikasi berkembang sangat pesat sejak 1948 setelah informasi berhasil diukur secara numerik, yang nilai maksimalnya sama dengan B log2 (1+SNR), dengan B bandwidth dan SNR sebagai rasio daya sinyal terhadap noise,yang kemudian dikenal dengan Shannon limit.

Keberhasilan “pengukuran” inilah yang kemudian mengilhami ratusan penemuan berikutnya. Seperti Turbo Codes dan Polar Codes yang kini menjadi salah satu teknik mutakhir, untuk menjadikan pemrosesan teknologi 5G memiliki latency sangat singkat sekitar 1 milidetik.

Dengan kemajuan bidang pemrosesan sinyal digital dan dukungan information theory dan coding theory, perkembangan teknologi telekomunikasi makin tak terbendung. Kini, teknologi 5G hampir mapan dan siap digelar pada 2020. Jepang bisa menjadi negara pertama yang berkesempatan “menjajal” teknologi 5G di ajang Tokyo Olympic and Paralympic 2020 berbiaya Rp 15 triliun tersebut (prediksi 2014).

Tidak berhenti di teknologi 5G saja, pada Februari 2016 penulis mendapat undangan dari Komisi Uni Eropa terkait proposal teknologi 6G, yang dijadwalkan sudah mulai masuk pada November 2016. Teknologi 6G ditargetkan menjadi teknologi yang bisa mewujudkan wirelessat the speed of light, dengan kecepatan Terabyte per second (Tbps) pada frekuensi di atas 90 GHz.

Teknologi 5G dan 6G sangat berbeda dengan teknologi pendahulunya 2G, 3G, dan 4G. Mulai dari teknologi 5G ini, sistem telekomunikasi “mencampurkan” komunikasi benda, thingsto-things communications (T2T) dengan komunikasi manusia, humanto-human communications (H2H). Hal ini tak lain karena manusia ingin semua barang bisa dikontrol sedemikian rupa, sehingga fungsi setiap benda dapat dioptimalkan.

Jika sebuah benda atau device tidak dipakai, ya harus bisa mati sendiri. Jika mobil berjalan terlalu cepat, ya harus ada sistem yang menjadikannya lambat. Jika stok telur sudah habis, ya harus ada sistem yang mengingatkan untuk membeli kembali, bisa lewat notifikasi di mobile phone. Gambarannya seperti itu di level aplikasi.

Dari segi efisiensi, rupanya seperti inilah teknologi yang lebih diperlukan di masa depan. Harapan akan manfaat besar semacam ini memaksa sistem yang sudah eksis sekarang harus “diganti” atau minimal “diubah”, sehingga mampu mengakomodasi ledakan traffic era 5G dan 6G dengan masuknya traffic T2T.

Dengan kenyataan ini, Shannon limit tidak lagi sepenuhnya berlaku, melainkan harus ditambah dengan, misalnya, teori kapasitas jaringan yang memasukkan parameter skala jumlah device.

Teori Baru

Penulis memformulasikan teori baru di [1] dan [2], karena problem utama jaringan masa depan telah berubah, dari komunikasi antardua titik, menjadi komunikasi antarratusan atau bahkan ribuan titik. Akan tetapi, penulis menemukan bahwa tetap ada area yang disebut “physically impossible“, yaitu sebuah area di mana jika device terlalu banyak, tetapi manusia menghendaki kecepatan tinggi. Area ini menantang para peneliti untuk mencari solusinya.

Ericsson, dalam survei whitepaper tahun 2011, memperkirakan jumlah device terhubung ke internet pada 2020 akan mencapai 50 miliar (50.000.000.000). Padahal jumlah manusia saat itu hanya sekitar 5 miliar. Ini berarti bahwa perbandingan manusia dan device berkisar di angka 1:10.

Sebenarnya ini bukan angka yang terlalu berlebihan, karena kondisi sekarang sudah mulai dirasakan banyak orang yang memiliki smartphone, komputer tablet, laptop, desktop. Semuanya saling terhubung melalui internet, sehingga setidaknya angkanya sudah 1:4 dan diperkirakan akan terus merangkak menuju 1:10.

Terkait dengan 5G dan 6G ini, masalah sebenarnya bukan pada sulitnya berinovasi, karena penulis percaya bahwa banyak putra-putri Indonesia yang jenius, baik di dalam maupun di luar negeri. Masalahnya justru lebih kepada kekhawatiran tidak optimalnya potensi Indonesia pada 2020-2030, yang diprediksi menjadi salah satu negara berekonomi kuat dengan Gross Domestic Product (GDP) per Capita 5.870 USD (McKinsey, 2015).

Saat itu penduduk Indonesia hampir mencapai 290 juta jiwa dan jumlah masyarakat menengah (konsumtif) akan mencapai 130-150 juta. Indonesia benar-benar akan menjadi pasar potensial untuk dunia, termasuk untuk produk telekomunikasi.

Kontribusi putra-putri Indonesia dalam pengembangan teknologi 5G dan 6G menjadi sangat penting, dan perlu digesa karena sebagian besar pemakai teknologi tersebut bukan tidak mungkin adalah bangsa kita sendiri.

Indonesia Broadband Plan (IBP) dengan target smart city untuk mencapai penetrasi 49 persen, sebaiknya bisa dipacu lagi sampai 70 persen, sehingga sindiran orang tentang negara kita seperti “not much happen outside Jakarta” tidak lagi terjadi.

Penetrasi juga harus lebih agresif lagi melalui fiber optik mutakhir, karena ini akan bermanfaat dalam mendukung teknologi 6G masa depan, yang akan memadukan sistem wireless dengan sistem bermedium cahaya dan seluruh turunannya.

Turut berkontribusinya kita, baik dengan paten atau pun kualitas membuat produk yang support 5G dengan Internet-of-Things (IoT)-nya, dan 6G dengan kecepatan cahayanya, akan memacu keuntungan berlipat bagi pemerintah dan rakyat Indonesia. Majunya teknologi telekomunikasi Indonesia ini diharapkan mampu menjadi solusi sementara untuk mahalnya pembangunan infrastruktur fisik.

Misalnya, teknologi telekomunikasi yang cepat dapat mengurangi penggunaan transportasi umum, menjadi solusi atas kurangnya ekspansi jalan raya, mengurangi perlunya pembangunan bandara, dan mengurangi terkonsentrasinya penduduk di satu pulau. Bahkan teknologi 5G dan 6G justru mampu mendukung penyebaran penduduk lebih merata, karena tinggal di mana pun menjadi “no problem” setelah adanya internet cepat.

Sistem Telekomunikasi di Indonesia

Menurut McKinsey, pada 2030 daerah-daerah di Indonesia yang akan memiliki pertumbuhan ekonomi di atas 7 persen justru berada di luar Jawa. Penulis mendukung prediksi ini, karena saat itu sistem telekomunikasi di seluruh Indonesia sudah sangat bagus, sehingga tinggal di mana pun tidak menjadi soal, dan ekonomi pun tidak lagi terpusat di pulau Jawa.

Manfaat lain dari kecanggihan teknologi IoT pada 5G dan 6G mampu menambah layanan baru ke masyarakat, misalnya untuk perawatan manula dengan e-Healthcare, memperluas pendidikan berkualitas dan lebih masif ke pelosok pulau, juga memperbaiki layanan darurat ke masyarakat early warning system yang lebih modern dan canggih.

Merujuk pada survei dari The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) 2006, sektor telekomunikasi selalu menjadi sektor utama setelah air minum dalam kurun 2000-2030. Bahkan sektor telekomunikasi akan membantu optimalisasi sektor lainnya seperti sektor transportasi dan energi listrik karena kecanggihan teknologi IoT yang memadukan T2T dengan H2H.

Penulis berharap Indonesia yang sampai kini disebut “Indonesia is nothing without natural resources” bakal berubah menjadi “Indonesia is everything with great communications technologies“.

Untuk mengoptimalkan jaringan 5G dan 6G Indonesia, analisis network capacity yang melibatkan beragam device, beragam infrastruktur, dan satelit menjadi sangat perlu, sehingga total performance bisa dievaluasi secara eksak. Analisis seperti ini adalah suatu hal yang mungkin sepanjang jaringan yang rumit tersebut bisa diasumsikan sebagai sebuah struktur coding raksasa, seperti ditunjukkan pada gambar 1.

Ajakan Berkontribusi NyataSebagai langkah nyata atas pentingnya kontribusi Indonesia dalam pengembangan teknologi 5G dan 6G, bahkan mungkin beyond 6G, penulis menemukan setidaknya ada tiga poin nyata untuk segera dilakukan:

(1) Memperbanyak kiprah peneliti Indonesia di konferensi internasional, yang benar-benar memungkinkan terjadinya pembukaan networking baru dengan komunitas internasional. Dengan kiprah ini peneliti Indonesia dikenal dunia, sehingga memudahkan terbentuknya kerja sama internasional yang lebih pas dan konkret.

Penulis beberapa kali mendapat tawaran untuk konferensi internasional bisa dilaksanakan di Indonesia. Hanya saja board members sering kali menunda, karena belum banyak peneliti Indonesia yang aktif dalam konferensi internasional seperti ini.

Manfaat lain yang didapat bisa berupa update teknologi dan tren penelitian dunia, sehingga kita bisa sama dalam ritme topik-topik terkini dunia. Update teknologi ini secara tidak langsung akan berpengaruh terhadap topik penelitian dan tugas akhir mahasiswa di kampus-kampus, yang dengannya banyak inovasi baru bermunculan dari Indonesia.

Jika penulis mengamati lebih dalam, problem ini ternyata bukan karena kurangnya inovasi, akan tetapi lebih kepada mahalnya biaya registrasi beberapa konferensi top bidang telekomunikasi, seperti IEEE International Conference on Communications (ICC) dan IEEE Global Communications (GLOBECOM) yang biaya registrasinya sekitar US$ 850-900 atau setara dengan Rp 11-13 juta.

Penulis menilai bantuan pemerintah sebaiknya berdasarkan biaya registrasi. Untuk kasus konferensi internasional, biasanya makin top sebuah konferensi, makin mahal biaya registrasinya. Jadi bantuan untuk paper yang diterima di konferensi internasional tidak dipukul rata karena konferensi bergengsi biasanya memiliki acceptance rate rendah.

Artinya, kemungkinan diterimanya rendah karena sangat kompetitif (di bawah 20%). Bantuan biaya registrasi ini juga bisa dianggap sebagai hadiah atas kesuksesan sang peneliti menembus konferensi bergengsi tersebut.

Berdasarkan pada catatan data World Bank pada kurun 2011-2015, sumbangan paper berkategori scientific and technical journal articles dari Indonesia baru sekitar 270 papers. Angka ini masih di bawah Bangladesh yang berjumlah 291 papers.

Peringkat teratas ditempati oleh Tiongkok dengan jumlah 89.894 papers, Jepang 47.106 papers, dan Jerman 46.259 papers. Momentum 5G dan 6G ini diharapkan mampu mendongkrak sumbangan artikel dan inovasi teknologi Indonesia dari bidang telekomunikasi.

(2) Berlomba mendapatkan projek internasional sebagai wujud dari networking dengan berbagai institusi dunia. Partisipasi ini akan bermanfaat untuk meningkatkan kepercayaan berbagai institusi Indonesia dan bahkan sampai mahasiswa dan post-doctoral.

Melihat potensi 5G dan 6G yang begitu besar, penulis mengajak semua peneliti untuk berpartisipasi dalam proyek internasional, misalnya EU Horizon 2020 (H2020). Program  H2020, yang merupakan kelanjutan dari FP7, menyediakan dana total hampir 80 miliar Euro (sekitar 1.200 triliun rupiah) dan merupakan program terbesar di Eropa untuk riset dan inovasi. Yang justru menarik adalah adanya dua kategori untuk negara non-EU, yaitu (a) automatically eligible for funding dan (b) non-automatically eligible for funding.

Indonesia bersyukur menjadi salah satu negara berkategori automatically eligible for funding, yang merupakan kesempatan luar biasa untuk berpartisipasi aktif di skala internasional. Meskipun peluang diterima cukup kecil, sekitar 14%, sayang jika para peneliti Indonesia menyia-nyiakan kesempatan ini.

Penulis pernah berbincang dengan ketua EU-Japan di Tokyo pada Februari 2016 terkait dengan aplikasi proyek H2020 dari Indonesia. Hasil perbincangan ini begitu positif dan diharapkan peneliti Indonesia akan menikmati “boosting” sitasi, demonstrasi alat dan produk, jika berhasil menembus proyek H2020.

(3) Membuka diri untuk bekerja sama universitas-industri-pemerintah untuk meningkatkan ekonomi negara. Menurut hasil penelitian tahun 2013, pembelanjaan negara untuk riset dan pengembangan (R&D) memberi efek positif terhadap jumlah publikasi di negara-negara Asia, termasuk Indonesia.

Misalnya, dana R&D sebesar 2 persen dari GDP dikabarkan bisa menghasilkan 2 juta publikasi. Seperti ditunjukkan pada Tabel 1, dana R&D Indonesia baru sekitar 0.083 persen, Malaysia 0.635 persen sedangkan Jepang 3.43 persen dari GDP. Penelitian ini juga menyimpulkan bahwa banyaknya universitas dan jurnal yang terakreditasi di setiap negara, sangat berpengaruh besar terhadap jumlah publikasi. Misalnya 500 universitas dan 200 jurnal terakreditasi berkorelasi dengan 2 juta publikasi.

Sayangnya tidak ditemukan hubungan antara GDP (2012) dan jumlah publikasi ilmiah, misalnya Jepang dengan GDP tahunan per kapita sebesar 40.101 USD, memiliki publikasi 1.604.017 paper, akan tetapi China dengan GDP per kapita 3.938 USD mampu memiliki publikasi 2.248.278 paper.

Kondisi sebaliknya terjadi di Qatar dengan GDP per kapita yang sangat tinggi 75.178 USD, hanya memiliki publikasi 4.398 paper. Indonesia sendiri berada di tengah-tengah dengan GDP per kapita 2.550 USD memiliki publikasi 16.139 paper. Kondisi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 ini memang menarik untuk dicarikan solusinya.

Untuk Indonesia, penulis memandang sebuah solusi yang berharap jitu untuk problemanomali ini, yaitu dengan kerja sama yang benar-benar konkret antara universitas-indutsri-pemerintah, sehingga suatu teknologi benar-benar bernilai ekonomis. Selama penulis menempuh studi master dan doktor di Jepang, penulis tidak pernah absen dari promosi penelitian dan aplikasinya bersama industri dan pemerintah.

Hasil penelitian penulis, dipatenkan dengan bantuan 100 persen pemerintah Jepang dan dipakai penuh oleh industri satelit di Jepang. Teknologi ini diproduksi di Osaka, diintegrasikan di Tokyo, dan diuji lapangan di Hachijojima, Jepang.

Penulis mendapatkan royalti 80 persen dan berharap kenyataan seperti ini bisa terjadi di Indonesia kepada banyak putra-putri Indonesia, juga untuk kenaikan ekonomi bangsa Indonesia.

[1]. Khoirul Anwar, “Graph-based Decoding for High-Dense Vehicular Multiway MultirelayNetworks”, IEEE Vehicular Technology Conferece (VTC2016-Spring), Nanjing, China, May 2016.
[2]. Khoirul Anwar, ” High-Dense Multiway Relay Networks Exploiting Direct Links as Side In-formation”, IEEE International Conference on Communications (ICC 2016), Kuala Lumpur, Malaysia, May 2016.
[3]. S. A. Meo, et. al, “Impact of GDP, Spending R&D, Number of Universities and Scientific Journals on Research Publications among Asian Countries”, PLOS One Journal, Vol. 8, No. 6, June 2013.

Penulis adalah Assistant Professor pada Coding Theory and Signal Processing Lab.,School of Information Science, Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST), Japan.

——
Sumber: http://tekno.liputan6.com/read/2475072/opini-menanti-gebrakan-indonesia-di-era-5g-dan-6g

Image

Generasi Telekomunikasi

Rekan-rekan, terkait dengan generasi telekomunikasi 5G dan 6G, karena setiap generasi memiliki ciri khas, maka saya merasa perlu memberikan gambaran bedanya dengan 2G, 3G dan 4G. Saya berikan tanda tanya “?” karena standard 5G dan 6G belum ditentukan. Gambar ini mungkin tidak merepresentasikan struktur sebenarnya, akan tetapi saya berharap mampu membantu kita memahami secara sederhana strukur setiap generasi.

Saya sangat welcome terhadap masukan terkait dengan gambar ini.

generasi telekomunikasi

Bimasena, Nabi Ibrahim dan Decoding “Qurban” pada Jaringan 5G

Hari ini hari pertama Dzulhijjah, sebuah awal hari dalam 10 hari utama dalam Dzulhijjah yang ujungnya nanti adalah pelajaran tentang ber-Qurban. Tiga tahun lalu seorang mahasiswa Mesir di Kampus JAIST, Ishikawa mengatakan bahwa sebutan yang benar bukan “qurban” melainkan “udhiya”. Oleh karena itu namanya Idul Adha, bukan Idul Qurban. Dia kemudian melanjutkan bahwa perbedaaanya, “udhiya” adalah hewan untuk dipersembahkan kepada Allah SWT, sedangkan kata “qurban” lebih kepada persembahan (umum) kepada SELAIN Allah SWT.

Saya melanjutkan bertanya, bagaimana jika “qurban” (sapi, kambing) itu diperuntukkan kepada Allah SWT? Dia tertawa dan bilang bahwa kalau begitu namanya “udhiya”. Akhirnya, dia bilang bahwa terserah menyebutnya apa, yang penting jangan lupa adalah niatnya kepada Allah SWT.

Sempurnanya sebuah ujian
Begitu beratnya ujian ber-qurban ini mungkin sulit dipahami jika tidak mengalami langsung ujiannya. Nabi Ibrahim, seorang nabi yang lama belum mempunyai anak, sekali-kalinya dikaruniai seorang putra, bernama Ismail, tapi akhirnya diminta disembelih juga. Ujian yang begitu sempurna beratnya.

Begitu sempurnanya dan beratnya ujian nabi Ibrahim menjadikan kisah ini dipakai oleh Prabu Kresna untuk menasehati Bimasena atau Werkudara ketika kehilangan putra tercintanya, sang “otot kawat balung wesi”, Gatutkaca. Saya mengapresiasi sang dalang ketika mengangkat kisah Nabi Ibrahim dan Ismail ini dalam kancah Perang Baratayuda hari ke-14. *smile*

Perang Baratayuda adalah perang suci, karena di dalamnya semua keburukan/maksiat yang dilakukan peserta perang akan terbalaskan semua. Juga tidak semua tokoh yang menang selalu bahagia, karena perang ini bukan perang biasa. Karna yang berhasil membunuh Gatutkaca dengan senjata Kuntawijayadanu sebenarnya juga tidak bahagia karena senjata itu asalnya ia hemat dan jaga baik-baik untuk mengalahkan Arjuna.

Gatutkaca Gugur
Karna terpaksa memakai senjata Kunta itu karena Gatutkaca menyerang begitu hebat dan kekuatan berlipat di malam hari karena ajian gelap sayuto. Dengan Kotang Antrakusuma, Gatutkaca terbang setinggi-tingginya saat dikejar senjata Kuntawijayadanu. Senjata itu terus mengejar karena warangka atau sarungnya berada di dalam tubuh Gatotkaca. Gatutkaca mengetahui bahwa takdirnya sudah dekat, namun sifat baiknya tidak sirna untuk tetap berkontribusi meskipun ajal sebentar lagi menjemput.

Gatutkaca terbang setinggi mungkin untuk mendapatkan gaya gravitasi sehingga jenazahnya nanti jatuh dengan energi potensial gravitasi sebesar Ep=m*g*h, dengan m adalah massa, g percepatan gravitasi dan h ketinggian. Gatotkaca membesarkan badannya sebesar-besarnya menjadi raksasa untuk menambah massa m juga permukaan A agar jenazahnya bisa menimpa sebanyak mungkin pasukan Kurawa.

Bima Sena

Werkudara belajar dari Nabi Ibrahim
Werkudara sangat sedih dan linglung melihat putra kesayangannya meninggal terkena senjata Kuntawijayadanu, sebuah senjata yang dahsyat, bahkan ada yang menulis daya ledaknya sama dengan bom nuklir. *smile*. Ini sudah takdir Gatutkaca akan terkena senjata itu, meskipun mungkin ada yang protes bahwa ini kesalahan Batara Narada yang salah memberikan pusaka Kuntawijayadanu. Seharusnya Kuntawijayadanu diberikan kepada Arjuna, tetapi malah diberikan kepada Karna karena wajah mereka mirip. Kekeliruan ini juga merupakan takdir.

Kresna menasehati Werkudara tidak seharusnya sesedih itu. Nabi Ibrahim kehilangan Nabi Ismail yang hanya satu-satunya putra, sedangkan Werkudara masih punya dua putra lain yaitu Antareja dan Antasena (lihat Gambar 1), meskipun Antareja dan Antasena juga sudah meninggal sebelum perang Baratayuda. Namun, Nabi Ibrahim bisa kuat dan tabah, jadi Werkudara diminta tidak linglung lagi kehilangan Gatutkaca.

Decoding “Korban” untuk Jaringan 5G
Filosofi Qurban tidak hanya menyentuh budaya masyarakat seperti pada kisah wayang di atas, namun ternyata juga terbukti “keampuhannya” secara ilmiah, terutama untuk teknologi error correction coding dalam telekomunikasi.

Tahun 2009 ditemukan oleh Ilmuwan Turki, coding baru yang disebut Polar Codes. Codes ini dibuktikan secara teori mampu mencapai capacity. Namun secara praktis kok ternyata tidak seperti yang diperkirakan, yaitu masih agak buruk dibandingkan coding yang sudah ada, meskipun masih punya kelebihan berupa kesederhanaan.

Tahun 2013 beberapa ilmuwan di Amerika menemukan cara baru untuk melakukan decoding pada Polar codes, yang mereka sebut sebagai “List Decoding”, sehingga mampu “menyelamatkan” Polar Codes. Dengan List Decoding ini Polar Codes memiliki hasil yang luar biasa (mampu mendekati decoding ideal dengan Maximum Aposteriori Probability) hanya dengan bloklength yang pendek, yaitu sekitar 1000-2000-an bits. Prinsip kerja polar codes itu dengan melakukan polarisasi channel sehingga bisa seolah-olah channel itu terbagi dua, yaitu baik sekali atau buruk sekali. Oleh karena bisa membedakan dua channel yang baik dan buruk, sehingga capacity bisa dicapai.

Karena blocklength bisa pendek tetapi hasilnya bagus, Polar Codes bisa diproses dengan sangat cepat dan menjadi kandidat kuat untuk kategori error correction codes pada Jaringan 5G. Bagi saya List Decoding adalah decoding dengan filosofi “qurban” dan semua makna pengorbanan.

Rahasia List Decoding
Rahasia List decoding sebenarnya sudah Allah SWT turunkan melalui surat Al-Baqarah: 216 yang artinya “… boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu…”.

Prinsip List Decoding ini adalah dengan membiarkan “pengorbanan” terjadi, yaitu decoder bersabar dengan “penderitaan” bahwa peluang yang ia miliki itu buruk, namun tidak dibuang. Kebayakan decoding yang konvensional adalah bahwa jika ada probabilitas rendah, biasanya akan dibuang.

Dalam List Decoding, dijaga beberapa “path”, meskipun buruk tidak apa-apa, meskipun menderita tidak apa-apa, teruskan jangan berhenti, bisa jadi di akhir proses, cabang atau peluang yang awalnya dianggap rendah tadi bisa lebih bagus daripada yang semuanya tracknya bagus di awal seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.

list decoding

Gambar 2 menunjukkan cara kerja list decoding. Gambar 2(Kiri) menunjukkan decoding biasa dengan memilih probabilitas terbaik saja dengan hasil akhir “000”. Gambar 2(kanan) menunjukkan List decoding dengan L=2, artinya 2 path dijaga terus baik dan buruk sama-sama diambil. Ternyata, probabilitas yang awalnya buruk yaitu 0.45, di akhirnya ternyata paling baik dari semuanya, yaitu 0.26 dengan hasil decoding “100”.

Begitu pula kita dalam hidup kita, ketika kita mengalami kesulitan, penderitaan bersabar dan bersyukur, boleh jadi kita membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kita, dan boleh jadi (pula) kita menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kita.

Allahumma arinal-haqqa haqqan warzuqnat-tiba’ah, wa arinal-batila batilan warzuqnaj-tinabah, bi rahmatika ya arhamar-rahimiin.

Artinya : Ya Allah Tunjukilah kami kebenaran dan berikan kami jalan untuk mengikutinya, dan tunjukanlah kami kebatilan dan berikan kami jalan untuk menjauhinya

Selamat menyongsong kebaikan kehidupan kita dengan mempelajari Himah Berqurban dari Nabi Ibrahim dan Nabi Ismail as. Betapapun beratnya dan buruknya kondisi, kita yakin di ujungnya ada kebahagiaan dan kebaikan, sebagaimana ditunjukkan oleh Nabi Ibrahim dengan pengabdian kepada Allah SWT, oleh Bima dan keluarganya dengan kemenangan Pandawa, dan secara numerik oleh List Decoding.

Khoirul Anwar

Ishikawa, 15 September 2015

Qonaah dalam Modern Coding Theory: Fountain dan Raptor Codes

Teknologi telekomunikasi masa depan semakin mengadopsi karakter manusia. Siapa mengira bahwa manfaat kebersamaan, bekerja sama (cooperation), berjamaah, begitu besar dalam telekomunikas. Ini berawal dari Turbo codes (1993) yang memiliki performance luar biasa (saat itu), hanya berjarak 0.7 dB dari Shannon limit, hanya dengan saling menukarkan sebuah nilai “trust” yang disebuat log-likelihood ratio (LLR).

Kerja Sama dan “Nobody Is Perfect

Telekomunikasi kemudian beralih kepada penerimaan bahwa “nobody is perfect”, yaitu link yang mengalami error tetap diterima, bukan dibuang atau diabaikan (tidak dikirimkan) sebagai dalam teknologi telekomunikasi konvensional. Konsep ini sangat luar biasa. Saya merealisasikannya hanya dengan memory-1 (sangat sederhana, hanya “0” dan “1”), namun hasilnya luar biasa, bisa mengalahkan teknik yang super, yaitu super Turbo codes dengan memory double yang masing-masing sebesar 3 bit.

Konsep “nobody is perfect” bisa diterapkan pada teknologi relay modern untuk menambah luas coverage area atau untuk mengurangi power tetapi meningkatkan kualitas penerimaan, dengan cara relay selalu mentransmisikan informasi yang diterima tanpa khawatir akan merusak total informasi di penerima. Konsep ini kemudian melahirkan solusi CEO Problem [2].

CEO Problem adalah sebuah problem saat semua staff (dalam hal ini link yang menuju pada suatu node) semua membawa informasi yang salah. Problemnya adalah bagaimana seorang CEO atau pimpinan membuat keputusan jika informasi bawahannya salah semua? Kami kemudian mengajukan konsep-konsep ini EU FP7 RESCUE Project, untuk sistem komunikasi mengatas situasi unpredictable enviroment.

Surprisingly, project ini mendapat nilai ilmiah, 5 out of 5 (maksimum). Alhamdulillah. Namun karena kami tidak tinggal di Eropa, kami tidak bisa menjadi leader untuk project ini.

5G and Beyond

Dugaan saya terhadap trend 5G dan beyond ternyata sama dengan yang diprediksikan para ilmuwan di METIS project yang dipresentasikan pada ITG/IEEE SCC 2015 di TUHH, Hamburg, Jerman kemarin terutama pada ledakan jumlah device di tahun 2020. Kalau saya memprediksikan, minimal, jumlah device ini menjadi ledakan karena konsep steve jobs, bahwa kalau bisa ada device memiliki otak (operating systems–OS). Nah karena OS inilah, setiap device perlu berkomunikasi.

Project saya sendiri, di dalamnya saya menjadi leader, principal investigator, terkait dengan ledakan ini, saya submit ke JSPS project di Jepang tahun 2012, diterima untuk durasi tahun 2014-2016. Alhamdulillah. Di dalamnya saya menerapkan nilai filosofis dari LDPC codes, Coded Slotted ALOHA dan terakhir Fountain dan Raptor Codes.

Qonaah dalam Fountain Codes

Fountain codes saya ambil untuk projek saya karena karakternya yang “qonaah”. Qonaah adalah “merasa cukup dengan pemberian”. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, Fountain codes bisa diasumsikan sebagai air mancur yang memancarkan air ke semua orang. Orang bisa mengambil dari arah mana saja. Bisa dari arah depan, kanan, kiri, belakang. Juga bisa untuk meminumnya, bisa dengan air yang keluar kapan saja. Prinsip-prinsip inilah yang tidak ada dalam prinsip coding lainnya.

Konsep dari Fountain. Informasi bisa diasumsikan sebagai tetasan air. Semua orang bisa minum dari arah mana saja dan dengan ukuran gelas apa saja.Konsep dari Fountain. Informasi bisa diasumsikan sebagai tetasan air. Semua orang bisa minum dari arah mana saja dan dengan ukuran gelas apa saja.

Nah karakter ini saya temukan sangat cocok untuk mengatasi ledakan jumlah device masa depan yang semuanya ingin berkomunikasi. Fountain codes aslinya hanya berupa pemikiran. Fountain codes tidak memberikan cara praktis bagaimana bisa diaplikasikan untuk digital communications. Code yang pertama kali berusaha menerapkan konsep Fountain adalah Luby Transform (LT) codes (2001) yang ditunjukkan pada Gambar 2.

LT Codes

Dalam LT codes setiap informasi dikirimkan terus menerus (sampai tak terhingga) secara random. Karena informasi dikirimkan berulang, jika seseorang tidak mendapatkan pada waktu tertentu, dia bisa mendapatkan di waktu yang lain. Jika channelnya bagus, dia bisa segera selesai mengambil informasi dengan cepat, namun jika channelnya buruk, dia akan tetap menunggu sampai “gelas”nya penuh kemudian melakukan decoding. Jadi LT Codes (juga jenis Fountain codes lainnya) bisa beradaptasi dengan channel yang dimilikinya. Kedua jenis channel itu menjadikan penerima memiliki variasi dalam penerimaan informasi.
LT Codes.LT Codes.

Siapa yang merasa sudah cukup dengan frame atau packet yang diterima, dia segera melakakukan proses decoding. Tidak ada dalam Fountain dan LT codes, ada receiver yang rakus, ingin mengambil semua packet. Alasannya adalah tidak ada gunanya. Informasi sepanjang K sudah bisa didecode jika telah menerima packet sepanjang K(1+epsilon), dari packet manapun. Itulah Qonaah.

Raptor Codes

Karena channel (hidup) ini sangat dinamis, maka tidak ada jaminan bahwa semua informasi yang kita sampaikan bisa diterima dengan baik. Makna yang sama juga bisa diartikan bahwa, tidak ada jaminan seorang yang hebat, pasti apapun yang diusahakannya akan hebat, sukses.

Raptor Codes.Raptor Codes.

Kenyataan dinamis ini terjadi juga pada LT codes. Lihat Gambar 2 yang memiliki input symbol berwarna merah b3. Jika b3 ini rusak, atau tidak bisa diterima sama sekali, maka informasi total yang dikirim tidak sempurna. Di sini diperlukan proteksi atas informasi yang disebut precode. Ide ini diusulkan dalam Raptor Codes (2006), untuk berjaga-jaga jika kasus seperti ini terjadi. Jadi Raptor codes menambahkan precode yang berupa pengecekan atas bit-bit yang dikirimkan dengan parity p1, p2 dalam Gambar 3. Jadi b3 yang tidak dikirimkan, bisa tetap diterima dengan baik melalui p1 dan p2. Luar biasa. Ini saya sebut kembali sebagai manfaat kerja sama, berjamaah, sehingga Anda semua bisa diselamatkan oleh orang-orang di sekitar Anda.

Bertemu dengan Prof. Amin Shokrollahi

Saya senang bertemu dengan Dr. Amin kemarin. Dia menemukan Raptor Codes tahun 2006, meskipun aslinya tahun 2001-2002. Dia bilang bahwa dia publish Raptor Codes karena khawatir keduluan orang yang dia dengar punya ide yang sama. Lumayan, saya juga bisa share ide-ide project saya di Jepang. Yah,.. semoga ada ide baru lagi di masa depan. Aaamiin.

Meeting with Prof. Amin Shokrollahi, ITG/IEEE SCC 2015, TUHH, Hamburg, Germany.Meeting with Prof. Amin Shokrollahi, ITG/IEEE SCC 2015, TUHH, Hamburg, Germany.

Demikianlah qonaah, merasa cukup dengan yang diterima. Saya berharap manusia lebih baik dari Fountain Codes, LT Codes dan Raptor Codes.

[1]. K. Anwar and T. Matsumoto, IEEE Comm. Letter, 2012.

[2]. X. he, X. Zhou, K. Anwar, T. Matsumoto, IEICE, 2013.

Khoirul Anwar

6 February 2015

Hamburg, Germany on the way to Japan

Mimpi Saat Menjadi Mahasiswa: Standard ITU vs Penemu 4G LTE

Akurasi Berita

Deadline 10 November 2014 telah terlewati. Sebenarnya saya ingin menjadikan moment itu sebagai moment menyelesaikan seluruh deadline termasuk naskah untuk buku Penghargaan Achmad Bakrie (PABXII) 2014. Namun karena kesibukan saya yang banyak, terutama untuk persiapan seminar di Indonesia dan pulang bersama keluarga, akhirnya “jebol” juga deadline hari pahlawan itu. Saya baru menyelesaikan setengah tulisan. Saya kemudian tenggelam dalam kesibukan darat selama di Indonesia.

Beberapa hari setelah deadline saya kembali ke Jepang dan diingatkan oleh mas Nirwan dari Freedom Institute, salah satu panitia PABXII, untuk segera mengirimkan naskah. Beliau “mengancam” bahwa jangan salahkan mereka jika terpaksa mereka yang menulis dan di dalamnya terdapat kesalahan. He..he.. saya tersenyum membacanya, dan langsung meluncur kepada tulisan untuk buku PABXII kategori ilmuwan muda berprestasi. Saya mengapresiasi panitia PABXII yang mengijinkan saya menulis langsung sehingga tidak ada distorsi informasi.

 

cove buku bakrie

Cover Buku PABXII 2014

Di dalam buku PABXII, saya tidak menulis sebagai penemu 4G LTE karena 4G LTE sendiri seharusnya memang tidak ditemukan, melainkan disepakati. Forumlah yang menyepakati teknik tertentu untuk dipakai atau tidak dipakai dalam sebuah standard. Thanks kepada yang selalu konfirmasi ke saya terlebih dahulu setiap akan posting di publik tentang masalah sensitif ini. Yang saya temukan dan patenkan adalah konsep dua FFT. Ini menjadi prinsip dasar dari teknik SC-FDMA yang dipakai pada uplink 4G LTE. Dengan prinsip dua FFT tersebut, 4G LTE secara teori memang seharusnya lebih baik dalam efisiensi power dan spectrumnya.

 

Bakrie 2

Chapter Bagian “Ilmuwan Muda Berprestasi”. Saya buka di hari pemberian penghargaan, Jakarta, 10 Desember 2014.

Lalu apa yang saya tulis di dalamnya?

Saya tulis di dalamnya tentang teknik dua FFT tersebut yang menjadi standard internasional, the International telecommunication union (ITU) nomor S.1878 dan S.2173, yang prosesnya telah melalui review marathon. Bahkan saat saya pindah ke JAIST di Ishikawa (aslinya patent saya daftarkan saat saya masih di NAIST, Nara) masih dikejar oleh reviewer. Para review patent ini baru berhenti saat teknik ini menjadi standard ITU. Ini adalah sebuah standard (yang bisa dipakai di terestrial bumi dan) untuk broadband satelit, yang mampu memberikan efisiensi power, karena di luar angkasa lebih urgen kebutuhan akan efisiensi power. Alhamdulillah.

Selain teknik tersebut, juga saya tulis dua teknik yang sedang saya kerjakan untuk diusulkan menjadi teknik yang baik dengan harapan bisa berkontribusi dalam penentuan standard 5G di masa depan. Teknik ini tergabung dalam project EU FP7, yang saya dan partner di dalam project tersebut, sepakat untuk membawanya dalam standardisasi 5G. Semoga kami tidak give up di tengah jalan.

Mimpi Saat Menjadi Mahasiswa

Kuliah pagi setengah siang saat itu sangat indah. Banyak kami harus merefer kepada standard ITU berkali-kali. Setelah 1 jam 30 menit berlalu, kami berhamburan keluar dari gedung kuliah di sebelah timur gedung labtek VIII Teknik Elektro ITB. Kami duduk-duduk di luar gedung.

“Bisa tidak ya suatu saat kita membuat standard ITU? Kita bahkan duduk-duduk di Kantor ITU.”

Demikian candaan kami, mahasiswa Telekomunikasi B, EL 96 selepas kuliah “Komunikasi Data”. Nah, saat saya ke Jakarta awal Desember 2014 lalu, saya banyak bertemu dengan kawan-kawan jaman kuliah dulu. “Wah, cita-cita kita waktu itu telah tercapai ya, ingin berkontribusi dalam standard ITU”, kata Cak Gun sambil bercanda. Langsung saya reply, “Iya, semoga ada yang bisa nambah lagi”. Aaamiin.

Semoga bermanfaat dan tetap semangat.

Khoirul Anwar

Ishikawa, 24 Desember 2014

Yang tetap dingin meski salju lagi tidak turun.

Penghargaan Achmad Bakrie XII 2014, Distribusi Binomial dan Poisson: Menggali Makna Haji dari Jepang

 

Ada tambahan makna tersendiri saat saya menunda tulisan ini sampai menyelesaikan rangkaian ibadah haji dan umrah 2014. Apalagi setelah saya, alhamdulillah, mendapatkan penghargaan Achmad Bakrie (PAB) XII (Ilmuwan muda berprestasi) pada 10 Desember 2014 di XXI Ballroom, Djakarta Theater, di Jakarta. Terima kasih untuk keluarga besar Achmad Bakrie beserta juri dari Freedom Institute. Semoga cita-cita pak Achmad Bakrie (almarhum) bahwa “setiap satu sen keuntungan bisnis bakrie harus bermanfaat untuk orang banyak” terus diingat dan dilaksanakan oleh anak cucunya. Bagi saya, penghargaan ini memiliki makna tersendiri sepulang ibadah Haji 2014.

Bakrie 1Penghargaan Achmad Bakrie (PABXII) 2014, XXI Ballroom, Djakarta Theater, Jakarta, 10 Desember 2014.

Sebelum berangkat haji, saya mendapatkan rekomendasi dari Dean of School of Information Science, untuk mendapatkan penghargaan sebagai ilmuwan muda berprestasi dari Monbukagakusho, Pemerintah Jepang. Deadline submission pada September 2014. Namun, boss saya di lab mengatakan sebaiknya tahun berikutnya saja, jadi saya diminta menolak rekomendasi dari Dean tersebut.

Saat di depan Ka’bah, dan juga di padang Arafah haji akbar 2014, saya berdoa kepada Allah, Ya Allah, jika saya layak mendapatkan penghargaan dan itu untuk tahun ini, maka berikanlah ya Allah. Tahun depan saya fokus dengan topik riset baru yang tidak berhubungan langsung dengan riset point-to-point communications yang telah saya kerjakan sebelumnya.

Topik riset masa depan saya akan lebih berkaitan dengan multi-terminal (network) communications, karena memang riset untuk problem point-to-point saya (dan juga beberapa ilmuwan dunia lainnya) yakin bahwa almost all problems in point-to-point communications have been solved.

Subhanallah…., Allah SWT menjawab doa tersebut dengan PABXII pada 10 Desember 2014 yang pemberitahuannya saya terima pada 31 Oktober 2014, hanya berselang sekitar 15 hari pasca kepulangan saya dari Ibadah Haji. Alhamdulillah, kami bisa menyelesaikan seluruh rangkaian ibadah haji tamattu dan kembali ke Jepang pada 15 Oktober 2014.

Haji anwarDiamanahi menjadi ketua regu haji untuk grup Kansai. Suasana di Mina, Haji 2014.

Saya berangkat bersama istri, sedangkan anak-anak kami tinggalkan di Jepang. Mereka ditemani nenek dan sepupu mereka, yang kami undang ke Jepang sejak Juli 2014. Saya berangkat Haji 2014 dari Kansai International Airport (KIX) di Osaka pada 24 September 2014, transit di Doha, Qatar, sebelum akhirnya memasuki tanah suci dengan mendarat di Jeddah. (Video perjalanan haji kami dapat dilihat di link berikut: http://youtu.be/mnMKqKB3N2g)

Tulisan ini sedianya ingin saya selesaikan sebagai perenenungan makna haji sebelum keberangkatan haji, tentang begitu pentingnya persiapan diri sehingga bisa mendapatkan pahala haji mabrur. Namun saya tunda karena sebaiknya menuliskan setelah selesai haji, begitu juga saran dari istri.

Renungan itu begitu lebih penting lagi karena saya menyadari bahwa saya berangkat dari Jepang, bersama orang Jepang dan bisa jadi secara tidak sadar akan menyikapi budaya Arab dengan budaya Jepang di Mekkah. Ada sekitar 15 orang Jepang (Nihon-jin) yang naik haji bersama kami.

Saat di Doha, berkali-kali, pembimbing haji menguatkan hati para Nihon-jin (dan juga kami) agar bersabar dengan apapun yang terjadi. Mekkah dan Madinah bukan Jepang, jadi sebaiknya diterima apapun yang terjadi. Bersabar atas cuaca, disiplin waktu, sikap manusia, dan berbagai peristiwa tidak terduga lainnya. Pembimbing kami ada seorang professor dari Chuo University, di Tokyo. Beliau seorang Muslim India, yang memiliki istri orang Jepang dan telah menetap lama di Jepang serta haji berkali-kali terutama karena membimbing haji.

Apa yang disampaikan oleh pembimbing haji ini sama persis dengan pesan kawan saya saat kami mengadakan kunjungan ke sebuah pesantren di Bandung untuk mengunjungi murid-murid yang mendapatkan beasiswa dari Fahima, sebuah organisasi muslimah di Jepang, yang diketuai oleh istri saya.

Kawan saya ini pernah tinggal di Saudi Arabia. Dia mengatakan bahwa apapun mungkin terjadi di Mekkah, misalnya para jamaah haji Indonesia pernah kelaparan tahun 2006. Siapapun saat itu tidak ada yang menduga bahwa zaman modern seperti sekarang ini bisa terjadi kelaparan pada sebuah acara tahunan yang sudah direncanakan dengan baik. Hal yang sama juga terjadi pada jamaah haji dari Jepang tahun 2013, yang menurut beberapa rekan saya, ada masalah dengan bus, sehingga harus menumpang bus grup lain, atau bahkan harus jalan kaki.

Saya menemukan bahwa gambaran terbaik di Mekkah-Madinah adalah Distribusi Poisson, sebuah distribusi yang menggambarkan bahwa apapun bisa terjadi tanpa batas. Sedangkan, bagi kami yang tinggal di Jepang, budaya di Jepang bisa digambarkan dengan distribusi Binomial, sebuah distribusi dengan kemungkinan yang berbatas. Oleh karenanya, perlu persiapan luar biasa bagi kami yang lama tinggal di Jepang saat melakukan ibadah haji. Kami akan berubah dari distribusi binomial menjadi Poisson.

Tidak seperti Binomial, Poisson memliki random variable tidak terhingga, ini karena tidak ada batas, apapun bisa terjadi di Mekkah atas kuasa Allah SWT. Jika pada 2006 pernah terjadi kelaparan, di tahun-tahun lain bisa terjadi hal-hal tidak terduga lainnya.

Jika dalam Binomial, misalnya kita melempar koin, yang mungkin terjadi adalah kita mendapatkan “angka” atau “gambar” saja. Mirip yang terjadi di Jepang, jika kita terlambat datang suatu acara, kemungkinan hanya dua, misalnya karena berangkatnya sudah terlambat atau karena memang kita tidak tahu jalan.

Di dalam Binomial kita punya dua parameter n dan p, yaitu n jumlah percobaan lempar koin, atau jumlah kejadian. Dalam Poisson, kita tidak punya parameter seperti itu. Yang kita punya hanyalah parameter lambda, yang kita gunakan untuk mengukur average (rata-rata) sebuah kejadian.

AsykarAsykar ini mungkin mengetahui berapa rata-rata Hajar Aswad bisa dicium dalam setiap menit.

Misalnya, jika hajar aswad bisa dicium per menit adalah oleh rata-rata tiga orang (ini asumsi saya sendiri, eksaknya mungkin harus bertanya kepada para asykar di Masjidil Haram), berapakah peluang seorang yang haji mampu mencium hajar aswad pada menit berikutnya. Dengan asumsi bahwa cara mencium hajar aswad ini random, kita bisa menghitung peluangnya sebagai berikut:

rumus menghitung hajar aswad

Rumus menghitung peluang mencium hajar aswad dalam setiap menit, dengan asumsi rata-rata hajar aswad bisa dicium oleh 3 orang per menit..

Kuncinya adalah nilai lambda dan exponen e. Lambda saya anggap 3 karena saya menduga bahwa hajar aswad bisa dicium oleh (1) orang-orang yang merayap di didnding ka’bah dan pelan-pelan mendekati hajar aswad, (2) oleh orang yang kebetulan diberi rezeki Allah meski tidak merayap di dinding kakbah (thawaf), dan (3) juga orang yang membayar “joki” dan menerobos masuk. Bagi saya joki ini kurang bagus karena sering membuat gerakan thawaf berhenti saat mereka lewat.

Hikmah keberangkatan haji ini begitu luar biasa, selain pahalanya yang besar (ibadah di tanah suci setara dengan 100.000x ibadah di tempat lain, kecuali di masjid Nabawi, juga pahala jika menjadi haji mabrur), namun juga menghilhami penggunaan nilai e = 2.718282, dengan e^x adalah sebuah fungsi yang turunannya adalah dirinya sendiri.

Fungsi e^x ini begitu penting bagi saya dalam penelitian telekomunikasi di masa depan, nilai ini akan menjadi suatu angka penting terutama untuk komunikasi multi-terminal saat jumlah smart device tidak terhingga (sangat banyak), dan mereka berkomunikasi secara random.

Wallahu alam bishawab.

Khoirul Anwar

Ishikawa yang sedang bersalju lebat, 14 Desember 2014.

Bagaimana Mix Perjalanan Dinas vs Pribadi Sulit Terjadi di Jepang

Menyempatkan waktu beberapa menit di Conference sambil nunggu sesi mulai,sepertinya lumayan bisa menulis beberapa paragraf untuk dishare kepada rekan-rekan semua terkait mx perjalanan dinas dengan keperluan pribadi.

Ini bukan kali pertama saya terjebak dengan system administrasi yang melibatkan “non-official day”. Tahun 2007 saya pertama kali terjebak dengan hari tanpa agenda “dinas”, saat ada dua conference di Roma, Italia dan Vancouver, Canada. Ada satu hari yang kosong di antara duaconference itu, dan saya diminta kembali ke Jepang, padahal jika saya kembali ke Jepang, tentu akan sampai di airport, 5 menit, terus terbang lagi ke dinas berikutnya. Sangat tidak efisien saya kira, juga melelahkan.

Kejadian kedua saat saya melakukan presentasi di COST IC-1004 (green communication), di Andalusia, Spanyol. Saat itu di hari terakhir conference, tidak ada penerbangan ke Jepang, kecuali menunggu lusa. Ini berarti satu hari tanpa agenda official/dinas. Kembali saya terjebak.

Pekan ini hal yang sama terjadi, tapi kasusnya lain. Tanggal konferensi resmi adalah 26-29 Oktober 2014, di Melbourne. Karena tidak ingin ada problem visa, saya bikin visa 3 bulan sebelumnya, sehingga pesan tiket pesawat jauh hari sebelum program conference diterbitkan. Setelah itu saya tidak cek program conference lagi, dan fokus pada pekerjaan lain, seperti membuat aplikasi projek JSPS agar tahun depan banyak bisa menggaji mahasiswa.

Menghadiri ISITA 2014, Melbourne, 26-29 October 2014, yang tanggal 26-nya dianggap non-official.

Ternyata saat 3 hari sebelum berangkat ke Melbourne, pihak office mengecek jadwal conference. Mereka menemukan bahwa pada 26 Oktober 2014, tidak ada presentasi atau tutorial, yang ada hanya party untuk welcome reception. Bagi office universitas, ini termasuk hari tanpa agenda dinas. Kembali saya terjebak problem ini, he.. he….

Barang siapa tidak berhati-hati, bisa terjebak seperti politikus Jepang, Mr. Ryutaro Nonomura, yang terkenal dengan tangisannya yang meraung-raung di TV. Dia diduga melakukan korupsi  3 juta yen dengan melakukan perjalanan 195 kali.

Bagaimana kasus-kasus seperti ini bisa terjadi? Saya menduga bahwa Ryutaro lupa aturan Jepang seperti di gambar berikut ini. Saya baru menyimpulkan aturan seperti ini setelah diskusi dengan seorang prof senior di kampus. Hal ini perlu kehati-hatian karena saya sering mengundang prof asing ke Jepang untuk evaluasi projek JSPS yang saya menjadi leadernya. Mereka sering menggabungkan dengan perjalanan lain, sehingga mau tidak mau saya harus mem-warning. 🙂

Gambar 1. Berbagai Jenis Mix Perjanaan Pribadi-Dinas. “P” untuk pribadi, dan “O” untuk official (dinas). Yang hampir tidak ada polanya adalah P-O-P.

Pekan ini saya terkena problem (A), karena tangal 26 Oktober2014 dianggap bukan official (hanya party welcome reception). Sedangkan tahun 2013, saya terkena problem (B) karena di hari setelah conference tidak ada pesawat yang balik ke Jepang. Sedangkan pada 2007, saya terkena kasus (C) yaitu ada yang hari pribadi diapit hari-hari official.

Jika saya tidak bisa menunjukkan bukti official, maka setengah biaya perjalanan harus saya bayar. Hal ini yang terjadi pada politikus Ryutaro, bahwa kemungkinan besar dia membuat plan perjalanan (A) atau (B), yaitu ujung dinasnya diisi pulang ke rumah. Saya tidak mau seperti ini terjadi karena semuanya sama sekali tidak adaurusan pribadi. Lalu bagaimana solusinya?

Official day bisa dibikin jika kita melakukan diskusi,meeting, bertemu dengan professor lain yang tidak berasal dari institusi. Jadi sebelum berangkat, email janjian dengan mereka harus sudah diberikan ke bagian administrasi. Dengan melakukan itu semua, akhirnya bisa 100% biaya perjalanan conference dibayar oleh universitas. Alhamdulillah.

Problemnya adalah jika kita punya waktu terbatas seperti kemarin. Hanya dalam 3 hari, saya harus menemukan professor untuk dikontak, dan bersedian janjian sehingga emailnya sebagai bukti bisa diberikan keadministrasi.

Di sinilah networking kita sangat berguna. Di tempat tujuanpun, karena kita harus jujur, saya benar-benar menemui mereka. Sebagai salah satu buktinya, saya melakukan meeting dengan Prof. Emanuele Viterbo dari Monash University, Australia ini pada 26 Oktober 2014.

Gambar 2. Thanks Prof. Viterbo, Anda membantu saya terbebas dari membayar setengah perjalanan dinas.

Semoga rekan-rekan tidak akan terjebak dengan berbagai kasusmix-pribadi vs dinas. Aaamin.

Khoirul Anwar

Melbourne, 29 Oktober 2014.

Sambil menunggu sesi siang “Constrained Codes & FlashCodes”

Mengikuti Pemilu, Menyimak Hasilnya dan Menghadapi Fitnah Akhir Zaman

Hari ini kita mengikuti peristiwa besar Pemilu 2014. Masa depan Negara kita, setidaknya lima tahun ke depan ditentukan pada 9 April 2014 hari ini. Ini benar-benar bagaikan titik sinkronisasi dalam deteksi sinyal wireless. Kebanyakan kegagalan transmisi dalam telekomunikasi karena kesalahan menentukan titik ini. Saat titik ini gagal dideteksi, seluruh data di belakangnya akan rusak/error, karena semua bit bergeser dari tempat seharusnya. Jadi jangan golput.

Problemnya adalah mencari partai yang paling layak untuk dipilih. Dalam sains, terutama problem optimisasi, memaksimalkan yang paling layak sama dengan meminimalkan yang paling buruk. Bagaimana jika nilai buruknya tidak nol? Pada dasarnya no body is perfect. Karena ketidaksempurnaan inilah yang menyebabkan tempat kita sekarang ini di sebut dunia, bukan surga. Lalu bagaimana kita menyelesaikannya secara ilmiah?

Bagi yang Muslim telah diajarkan doa, “Allahumma arinal-haqqa haqqan warzuqnat-tiba’ah, wa arinal-batila batilan warzuqnaj-tinabah” yang artinya Ya Allah Tunjukkanlah kepada kami yang benar itu benar dan berikan kami jalan untuk mengikutinya, dan tunjukkanlah kepada kami yang batil itu batil, dan

berikan kami jalan untuk menjauhinya.Karena hanya ada dua, yaitu haq (baik, benar) dan batil (buruk, salah), kita bisa formulasikan dengan binary probability

P(error atau fitnah)=e,  ………………………………..….(1)

P(objektif atau benar)=1-e, …………………………….(2).

Variable e ini adalah besaran error. Error di sini bisa jadi karena diri sendiri yang melakukan kesalahan atau bisa juga karena fitnah orang lain atau penipuan lewat pemberitaan media, hasil survey, quick count, exit poll dan bahkan mungkin bisa kita pakai untuk membuat diri kita menjadi bijaksana dalam menghadapai berbagai fitnah, termasuk fitnah dajjal di akhir zaman.

Dengan doa di atas, kita dapatkan logika:

Peluang Partai Baik Dikatakan/diberitakan Buruk

Peluang bahwa partainya baik meskipun dikatakan buruk adalah besarnya fitnah dikalikan peluang bahwa partainya aslinya memang baik, terus ditambah peluang dikatakan baik padahal partai aslinya buruk. Ini dapat dituliskan dalam persamaan berikut ini:

P(partai baik dikatakan buruk)=e*P(aslinya baik)+(1-e)P(aslinya buruk). …………..(3)

Peluang Partai Baik dikatakan/diberitakan Baik 

Peluang sebuah partai baik dan dikatakan baik adalah besarnya fitnah dikalikan peluang bahwa sebenarnya partainya memang buruk, terus ditambah peluang dikatakan baik karena memang partainya baik. Persamaan matematikanya dituliskan:

P(partai baik dikatakan baik)=e*P(aslinya buruk)+(1-e)P(aslinya baik) ………………(4)

Jika kita operasikan logaritma pada rasio probabilitas asalnya sehingga

L=log {P(aslinya buruk)/P(aslinya baik)} …………………………………………. (5)

Maka didapat petunjuk bahwa partai yang sebenarnya adalah

L setelah berdoa = log {((1-e)exp(L)+e)/((1-e)+e*exp(L))}……(6),

yaitu kepercayaan kita sendiri atas sebuah partai. Dari sini kita bisa dapatkan hubungan kepercayaan kita pada suatu partai dipengaruhi oleh error atau fitnah e dan juga karakter asli dari partai tersebut yaitu L. Persamaan ini memudahkan kita melihat yang benar adalah benar dan yang salah adalah salah.

Bagi yang penasaran, silakan lihat persamaan (13) dan (14) pada jurnal saya berikut ini: <a>https://dspace.jaist.ac.jp/dspace/bitstream/10119/10572/1/Anwar_IEEE__TSP_double_final.pdf</a>

Sebagai ilustrasi bisa kita lihat eksperimen sederhana ini:

Gambar entitas/berita yang mengalami error = 0.3%, dan 25 %.Gambar entitas/berita yang mengalami error = 0.3%, dan 25 %.

Gambar ini menunjukkan bahwa meskipun error atau fitnah terjadi, bentuk asli dari entitas utama masih terlihat jelas. Gambar ini juga menjelaskan, semakin besar fitnah atau error, semakin kecil suatu entitas bisa ditentukan kebenarannya. Error sebesar 50% akan berbentuk garis lurus pada nilai nol, artinya semua informasi berkebalikan, yaitu yang benar menjadi salah dan yang salah menjadi benar. Dalam keadaan seperti itu, tidak ada sesuatu yang layak diberitakan atau dipercaya, yaitu di masa Dajjal

nanti membuat semuanya berkebalikan tapi kita tidak tahu yang mana yang berkebalikan.

Mungkin ada yang penasaran, mengapa error 50% memberikan arti bahwa semua informasi berkebalikan. Jawabannya sebenarnya gampang. Pertama kita harus faham bahwa domain kita ada binary (salah dan benar). Kedua, kita kembali pada persamaan (1) yaitu peluang fitnah itu maksimal 50% atau setengah, karena angka setengah ini adalah angka plin-plan. Ini adalah angka paling tidak jelas (nilai entropy-nya maksimum).

Dalam kehidupan kita jika ada partai atau media yang peluang berkata bohongnya 80%, masih lebih baik (artinya mudah dimanage) dibandingkan dengan partai atau media yang peluang berbohongnya 50%. Mengapa? karena lebih mudah bagi kita dalam mengklasifikannya sebagai partai atau media pembohong lalu kita tinggalkan. Tapi jika ada media dengan berita bohong 50%, ini artinya berita benarnya juga 50%, sangat sulit bagi kita mengklasifikasikan sebagai partai/media baik atau buruk. Menjadi sulit karena dibalikpun, errornya tetap 50%.

Contoh sederhana sebagai berikut:

Fitnah atau error 50% sulit dideteksi karena dibalikpun errornya tetap sama.Fitnah atau error 50% sulit dideteksi karena dibalikpun errornya tetap sama.

Pada Gambar ini digambarkan 10 bit dengan error masing-masing 80% dan 50%. Jika error 80%, saat dibalik, salahnya hanya 2 bit. Hal yang sama tidak terjadi jika error 50%, dibalikpun jumlah salahnya tetap 5 bit.

Semoga kita bisa menentukan partai terbaik hari ini, partai yang paling sedikit salahnya. Serta kita doakan masyarakat Indonesia bisa menerapkan doa yang rumusannya dinyatakan dalam (3) dan (4) dengan hasil akhir pada (6) sehingga menjadi bijaksana dalam menyikapi berita apapun di masa kini (akhir zaman).

 

Ishikawa dini hari, 9 April 2014

Khoirul Anwar