TA: L-System… part 1

Ini tema sensitif kawan, tapi sengaja Saya paksa menulisnya. Bukan untuk pamer progress pengerjaan, bukan. Yang terjadi sebenarnya malah progress TA-Saya sedang jalan di tempat… Sengaja Saya coba bagi di sini agar kembali menyadarkan diri Saya sendiri, bahwa mengerjakan TA (Tugas Akhir) itu ga mudah.

Well, kita langsung saja ke topik bahasan kita yang utama: TA…

Tugas Akhir yang Saya garap merupakan proyek kerjasama Saya dalam Riset Mahasiswa S3 di JTE ITS. Risetnya bertemakan bidang pertanian, karena memang si Mahasiswa S3, Pak Atris namanya, adalah dosen di Fakultas Pertanian UGM. Lalu apa yang kami kerjakan tepatnya?

Pak Atris saat ini sedang menjalankan penelitian (dengan mahasiswa beliau di Jogjakarta) mengamati pertumbuhan tanaman kedelai. Data-data pertumbuhan tanaman kedelai beliau catat dan kemudian analisa. Kemudian, data tersebut beliau jadikan dasar untuk memformulasikan grammar/pola pertumbuhan tanaman kedelai.

Ya, adalah mungkin memformulasikan grammar atau tingkah laku pertumbuhan tanaman, dengan adanya suatu Teori yang dikenal dengan Lindenmayer System (disingkat L System).

L System di cetuskan pertama kali oleh seorang Ahli Biologi asal Hungaria, Aristid Lindenmayer, pada tahun 1968 dalam papernya “Mathematical models for cellular interactions in development”.  Pada awalnya L-Sytem hanyalah formulasi yang berlaku untuk tanaman tingkat rendah, namun pada perkembangan selanjutnya dapat juga diaplikasikan untuk tumbuhan tingkat tinggi.

Framework  dari  L-System  terdiri  dari  initial  structure  dan rewriting  rules  (atau  generating  rules).   Inti   pengembangannya   adalah   penggantian secara Paralel menggunakan rewriting rules yang ada. Dimulai dari initial structure, L-System menggantikan setiap bagian dari  struktur yang ada dengan menerapkan  rule secara sekuensial.

Dalam  ilustrasi   di   atas ada   dua   tipe  modul:   puncak   daun   (garis   tipis)   dan internode  (garis tebal).  Pada contoh ini, ada dua rewriting  rules: satu rule mengganti puncak   daun   dengan  internode,   dua   cabang   samping   dan   satu   puncak   daun   atas,  sementara   rule   yang   lain  mengganti  internode  dengan  internode  lain   yang   lebih panjang.  Initial  structure-nya adalah adalah sebuah  apex.

Dengan menggunakan  rule sederhana   ini,   sistem   mengembangkan   struktur   percabangan   yang   rumit   melalui sejumlah langkah penggantian. Sisi menarik dari sistem ini adalah bahwa setiap proses penggantian sesuai dengan pertumbuhan bagian tanaman. Karenanya, L-System bukan hanya teknik heuristik yang menciptakan bentuk fractal, tapi juga merupakan simulasi dari tanaman sebenarnya.

Jadi, dengan Grammar yang spesifik untuk suatu tanaman tertentu akan dapat menghasilkan pertumbuhan tanaman yang menyerupai tanaman sebenarnya di alam nyata. Hal ini tentu akan berguna dalam bidang pertanian untuk mensimulasikan pertumbuhan tanaman yang akan memakan waktu sangat lama di kehidupan sebenarnya.

Di bawah ini adalah contoh grammar L-System dan hasil tanaman yang ditumbuhkannya:

Dengan memanfaatkan perkembangan teknologi dalam bidang Komputer Grafis, adalah sangat mungkin untuk memvisualisasikan pertumbuhan tanaman dengan meng-implementasikan grammar pertumbuhan tanaman dan teori L-System ini. Dan di sinilah tugas yang Saya kerjakan dalam tema riset ini: membuat visualisasi grafis dari implementasi teori L-System.

Well, i guess that’s enough for now… I’ll consider continue to tell you next time… And Wish me luck in doing and completing my Final Project… Bismillah…

Referensi:
- Algorithmic Botany of Plants
- Red Book – OpenGL Programming Guide
- OpenGL.org