All of thing

Pembalikan Cahaya Cermin Kehidupan

2010-02-02T05:24:00.000-08:00

Pembalikan Cahaya Cermin Kehidupan

Lihatlah.............

Lihatlah dengan seksama..

Lihatlah wajah yang begitu polosnya...

Aku tak tahu mengapa....?

Mengapa ia lakukan..?

Siapakah gerangan yang dapat dan mau tuk menjawab

“Aku masih harus bekerja tuk aku dan keluarga di rumah.”. Pastilah hal itu yang ada dalam benaknya waktu itu. Sangat menyedihkan. Dia yang seharusnya berada di dalam bangku sekolah, ternyata,... jawabannya adalah tidak.

“Ayo mangkat,.. Trus.”. Dengan suara yang sedikit ‘MLINCING’ dia tetap menjaga agar topi yang dia pakai tidak terjatuh. Dengan penuh resiko, berada di samping tempat dimana tempat itu penuh dengan rintangan, tangannya yang mungil, berpegang erat di besi bus. Sangatlah tak terbayang jika dia melepaskan gengagaman pada besi karat bus.

Itulah sosok anak yang harus dipaksa bekerja, tak dapat mencium bangku sekolah. Tuhan ampunilah dosa-dosa mereka.

Alat Musik Tradisional

2010-01-28T22:56:00.000-08:00

Alat musik tradisional yang merupakan alat musik khas Indonesia memiliki banyak ragam dari pelbagai daerah di Indonesia, namun banyak pula dari alat musik tradisional Indonesia ‘dicuri’ oleh negara lain^[57] untuk kepentingan penambahan budaya dan seni musiknya sendiri dengan mematenkan hak cipta seni budaya dari Indonesia. Berikut 28 Jenis Alat musik tradisional Indonesia yang dikutip dari wikipedia antara lain meliputi:

Algoritma

2010-01-25T05:37:00.001-08:00

· Persoalan optimasi (optimization problems): persoalan yang menuntut pencarian solusi optimum.

· Persoalan optimasi ada dua macam:

1. Maksimasi (maximization)

2. Minimasi (minimization)

· Solusi optimum (terbaik) adalah solusi yang bernilai minimum atau maksimum dari sekumpulan alternatif solusi yang mungkin.

· Elemen persoalan optimasi:

1. kendala (constraints)

2. fungsi objektif(atau fungsi optiamsi)

· Solusi yang memenuhi semua kendala disebut solusi layak (feasible solution). Solusi layak yang mengoptimumkan fungsi optimasi disebut solusi optimum.

· Algoritma greedy merupakan metode yang paling populer untuk memecahkan persoalan optimasi.

Greedy = rakus, tamak, loba, ….

· Prinsip greedy adalah: “take what you can get now!”.

· Contoh masalah sehari-hari yang menggunakan prinsip greedy:

o Memilih beberapa jenis investasi (penanaman modal)

o Mencari jalur tersingkat dari Bandung ke Surabaya

o Memilih jurusan di Perguruan Tinggi

o Bermain kartu remi

· Algoritma greedy membentuk solusi langkah per langkah (step by step).

· Terdapat banyak pilihan yang perlu dieksplorasi pada setiap langkah solusi. Oleh karena itu, pada setiap langkah harus dibuat keputusan yang terbaik dalam menentukan pilihan. Keputusan yang telah diambil pada suatu langkah tidak dapat diubah lagi pada langkah selanjutnya.

· Pendekatan yang digunakan di dalam algoritma greedy adalah membuat pilihan yang “tampaknya” memberikan perolehan terbaik, yaitu dengan membuat pilihan optimum lokal (local optimum) pada setiap langkah dengan harapan bahwa sisanya mengarah ke solusi optimum global (global optimm).

· Algoritma greedy adalah algoritma yang memecahkan masalah langkah per langkah, pada setiap langkah:

1. mengambil pilihan yang terbaik yang dapat diperoleh pada saat itu tanpa memperhatikan konsekuensi ke depan (prinsip “take what you can get now!”)

2. berharap bahwa dengan memilih optimum lokal pada setiap langkah akan berakhir dengan optimum global.

· Pada setiap langkah diperoleh optimum lokal. Bila algoritma berakhir, kita berharap optimum lokal menjadi optimum global.

Contoh 1 (Masalah Penukaran uang):

Persoalan: Diberikan uang senilai A. Tukar A dengan koin-koin uang yang ada. Berapa jumlah minimum koin yang diperlukan untuk penukaran tersebut?

Contoh: tersedia koin-koin 1, 5, 10, dan 25

Uang senilai 32 dapat ditukar dengan cara berikut:

32 = 1 + 1 + … + 1 (32 koin)

32 = 5 + 5 + 5 + 5 + 10 + 1 + 1 (7 koin)

32 = 10 + 10 + 10 + 1 + 1 (5 koin)

… dan seterusnya

Minimum: 32 = 25 + 5 + 1 + 1 ) hanya 4 koin

Strategi greedy yang digunakan adalah:

Pada setiap langkah, pilihlah koin dengan nilai sebesar mungkin dari himpunan koin yang tersisa dengan syarat (kendala) tidak melebihi nilai uang yang ditukarkan.

Tinjau masalah menukarkan uang 32 dengan koin 1, 5, 10, dan 25:

Langkah 1: pilih 1 buah koin 25 (Total = 25)

Langkah 2: pilih 1 buah koin 5 (Total = 25 + 5 = 30)

Langkah 3: pilih 2 buah koin 1 (Total = 25+5+1+1= 32)

Solusi: Jumlah koin minimum = 4 (solusi optimal!)

Pada setiap langkah di atas kita memperoleh optimum lokal, dan pada akhir algoritma kita memperoleh optimum global (yang pada contoh ini merupakan solusi optimum).

Skema Umum Algoritma Greedy

Algoritma greedy disusun oleh elemen-elemen berikut:

1. Himpunan kandidat.

Berisi elemen-elemen pembentuk solusi.

2. Himpunan solusi

Berisi kandidat-kandidat yang terpilih sebagai solusi persoalan.

3. Fungsi seleksi (selection function)

Memilih kandidat yang paling memungkinkan mencapai solusi optimal. Kandidat yang sudah dipilih pada suatu langkah tidak pernah dipertimbangkan lagi pada langkah selanjutnya.

4. Fungsi kelayakan (feasible)

Memeriksa apakah suatu kandidat yang telah dipilih dapat memberikan solusi yang layak, yakni kandidat tersebut bersama-sama dengan himpunan solusi yang sudah terbentuk tidak melanggar kendala (constraints) yang ada. Kandidat yang layak dimasukkan ke dalam himpunan solusi, sedangkan kandidat yang tidak layak dibuang dan tidak pernah dipertimbangkan lagi.

5. Fungsi obyektif, yaitu fungsi yang memaksimumkan atau meminimumkan nilai solusi (misalnya panjang lintasan, keuntungan, dan lain-lain).

Contoh pada masalah penukaran uang, elemen-elemen algoritma greedy-nya adalah:

1. Himpunan kandidat: himpunan koin yang merepresentasikan nilai 1, 5, 10, 25, paling sedikit mengandung satu koin untuk setiap nilai.

2. Himpunan solusi: total nilai koin yang dipilih tepat sama jumlahnya dengan nilai uang yang ditukarkan.

3. Fungsi seleksi: pilihlah koin yang bernilai tertinggi dari himpunan kandidat yang tersisa.

4. Fungsi layak: memeriksa apakah nilai total dari himpunan koin yang dipilih tidak melebihi jumlah uang yang harus dibayar.

5. Fungsi obyektif: jumlah koin yang digunakan minimum.

Pseudo-code algoritma greedy adalah sebagai berikut:

procedure greedy(input C: himpunan_kandidat;

output S : himpunan_solusi)

{ menentukan solusi optimum dari persoalan optimasi dengan algoritma greedy

Masukan: himpunan kandidat C

Keluaran: himpunan solusi S

}

Deklarasi

x : kandidat;

Algoritma:

S¬{} { inisialisasi S dengan kosong }

while (belum SOLUSI(S)) and (C ¹ {} ) do

x¬SELEKSI(C); { pilih sebuah kandidat dari C}

C¬ C - {x} { elemen himpunan kandidat berkurang satu }

if LAYAK(S È {x}) then

S¬S È {x}

endif

endwhile

{SOLUSI(S) sudah diperoleh or C = {} }

· Pada akhir setiap lelaran, solusi yang terbentuk adalah optimum lokal. Pada akhir kalang while-do diperoleh optimum global.

· Namun adakalanya optimum global merupakan solusi sub-optimum atau pseudo-optimum. Alasan:

1. algoritma greedy tidak beroperasi secara menyeluruh terhadap semua alternatif solusi yang ada (sebagaimana pada metode exhaustive search).

2. pemilihan fungsi SELEKSI: Mungkin saja terdapat beberapa fungsi SELEKSI yang berbeda, sehingga kita harus memilih fungsi yang tepat jika kita ingin algoritma bekerja dengan benar dan menghasilkan solusi yang benar-benar optimum

· Karena itu, pada sebagian masalah algoritma greedy tidak selalu berhasil memberikan solusi yang benar-benar optimum.

· Jika jawaban terbaik mutlak (benar-benar optimum) tidak diperlukan, maka algoritma greedy sering berguna untuk menghasilkan solusi yang menghampiri (approximation) optimum, daripada menggunakan algoritma yang lebih rumit untuk menghasilkan solusi yang eksak.

· Bila algoritma greedy optimum, maka keoptimalannya itu dapat dibuktikan secara matematis

(Sekali Lagi) Masalah Penukaran Uang

Misalkan koin-koin dinyatakan dalam himpunan-ganda (multiset) {d₁, d₂, …, d_n}.

Solusi persoalan dinyatakan sebagai tupel X = {x₁, x₂, …, x_n}, sedemikian sehingga x_i = 1 jika d_i dipilih, atau x_i = 0 jika d_i tidak dipilih. Misalkan uang yang akan ditukar dengan sejumlah koin adalah A.

Obyektif persoalan adalah

Minimisasi F = (fungsi obyektif)

dengan kendala

Algoritma Exhaustive Search

· Karena setiap elemen X = {x₁, x₂, …, x_n} adalah 0 atau 1, maka terdapat 2ⁿ kemungkinan nilai X.

· Waktu yang dibutuhkan untuk mengevaluasi fungsi obyektif adalah O(n), oleh karena itu kompleksitas algoritma exhaustive search untuk masalah ini adalah O(n × 2ⁿ ).

Pemecahan Masalah dengan Algoritma Greedy

· Strategi greedy yang digunakan dalam memilih koin berikutnya:

Pada setiap langkah, pilihlah koin dengan nilai sebesar mungkin dari himpunan koin yang tersisa dengan syarat tidak melebihi nilai uang yang ditukarkan.

· Agar pemilihan koin berikutnya optimal, maka perlu mengurutkan himpunan koin dalam urutan yang menurun (noninceasing order).

· Jika himpunan koin sudah terurut menurun, maka kompleksitas algoritma greedy adalah O(n). Jika waktu pengurutan diperhitungkan, maka kompleksitas algoritma greedy ditentukan dari kompleksitas algoritma pengurutan.

· Apakah algoritma greedy untuk masalah penukaran uang ini selalu menghasilkan solusi optimum? Jawabannya: tidak selalu, bergantung pada koin mata uang yang digunakan.

Contoh 2.

(a) Koin: 5, 4, 3, dan 1

Uang yang ditukar = 7.

Solusi dengan algoritma greedy:

7 = 5 + 1 + 1 ( 3 koin) à tidak optimal

Solusi yang optimal: 7 = 4 + 3 ( 2 koin)

(b) Koin: 10, 7, 1

Uang yang ditukar: 15

Solusi dengan algoritma greedy:

15 = 10 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 (6 koin)

Solusi yang optimal: 15 = 7 + 7 + 1 (hanya 3 koin)

Uang yang ditukar: 20

Solusi dengan algoritma greedy:

20 = 15 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 (6 koin)

Solusi opgtimal: 20 = 10 + 10 (2 koin)

· Untuk sistem mata uang dollar AS, euro Eropa, dan crown Swedia, algoritma greedy selalu memberikan solusi optimum. Misalnya untuk menukarkan $6,39 dengan uang kertas (bill) dan koin sen (cent), kita dapat memilih:

· Satu buah uang kertas senilai $5

· Satu buah uang kertas senilai $1 ($5 + $1 = $6))

· Satu koin 25 sen ($5 + $1 + 25^c = $6,25)

· Satu koin 10 sen ($5 + $1 + 25^c + 10^c = $6,35)

· Empat koin 1 sen ($5 + $1 + 25^c + 10^c + 1^c + 1^c + 1^c + 1^c = $6,39)

Bagaimana dengan mata uang rupiah Indonesia?

Minimisasi Waktu di dalam Sistem (Penjadwalan)

Persoalan: Sebuah server (dapat berupa processor, pompa, kasir di bank, dll) mempunai n pelanggan (customer, client) yang harus dilayani. Waktu pelayanan untuk setiap pelanggan sudah ditetapkan sebelumnya, yaitu pelanggan i membutuhkan waktu t_i. Kita ingin meminimumkan total waktu di dalam sistem,

T = (waktu di dalam sistem untuk pelanggan i)

Karena jumlah pelanggan adalah tetap, meminimumkan waktu di dalam sistem ekivalen dengan meminimumkan waktu rata-rata.

Contoh 3. Misalkan kita mempunyai tiga pelanggan dengan

t₁ = 5, t₂ = 10, t₃ = 3,

maka enam urutan pelayanan yang mungkin adalah:

Urutan T

=================================

1, 2, 3: 5 + (5 + 10) + (5 + 10 + 3 ) = 38

1, 3, 2: 5 + (5 + 3) + (5 + 3 + 10) = 31

2, 1, 3: 10 + (10 + 5) + (10 + 5 + 3) = 43

2, 3, 1: 10 + (10 + 3) + (10 + 3 + 5) = 41

3, 1, 2: 3 + (3 + 5) + (3 + 5 + 10) = 29 ¬ (optimal)

3, 2, 1: 3 + (3 + 10) + (3 + 10 + 5) = 34

Pemecahan Masalah dengan Algoritma Exhaustive Search

· Urutan pelangan yang dilayani oleh server merupakan suatu permutasi

· Jika ada n orang pelanggan, maka tedapat n! urutan pelanggan. Waktu yang dibutuhkan untuk mengevaluasi fungsi obyektif adalah O(n), oleh karena itu kompleksitas algoritma exhaustive search untuk masalah ini adalah O(nn!)

Pemecahan Masalah dengan Algoritma Greedy

Strategi greedy untuk memilih pelanggan berikutnya adalah:

Pada setiap langkah, masukkan pelanggan yang membutuhkan waktu pelayanan terkecil di antara pelanggan lain yang belum dilayani.

· Agar proses pemilihan pelanggan berikutnya optimal, maka perlu mengurutkan waktu pelayanan seluruh pelanggan dalam urutan yang menaik. Jika waktu pengurutan tidak dihitung, maka kompleksitas algoritma greedy untuk masalah minimisasi waktu di dalam sistem adalah O(n).

procedure PenjadwalanPelanggan(input n:integer)

{ Mencetak informasi deretan pelanggan yang akan diproses oleh server tunggal

Masukan: n pelangan, setiap pelanggan dinomori 1, 2, …, n

Keluaran: urutan pelanggan yang dilayani

}

Deklarasi

i : integer

Algoritma:

{pelanggan 1, 2, ..., n sudah diurut menaik berdasarkan t_i}

for i¬1 to n do

write(‘Pelanggan ‘, i, ‘ dilayani!’)

endfor

Pemilihan srategi greedy untuk penjadwalan pelanggan akan selalu menghasilkan solusi optimum. Keoptimuman ini dinyatakan dengan Teorema 3.1 berikut:

Teorema 3.1. Jika t₁ £ t₂ £ … £ t_n maka pengurutan i_j = j, 1 £ j £ n meminimumkan

T =

untuk semua kemungkinan permutasi i_j.

Persoalan Knapsack

(a) 0/1 Knapsack

maksimasi F =

dengan kendala (constraint)

yang dalam hal ini, x_i = 0 atau 1, i = 1, 2, …, n

Algoritma Exhaustive Search

· Algoritma exhaustive search untuk persoalan 0/1 Knapsack mempunyai kompleksitas O(n × 2ⁿ).

Algoritma Greedy

· Masukkan objek satu per satu ke dalam knapsack. Sekali objek dimasukkan ke dalam knapsack, objek tersebut tidak bisa dikeluarkan lagi.

· Terdapat beberapa strategi greedy yang heuristik yang dapat digunakan untuk memilih objek yang akan dimasukkan ke dalam knapsack:

1. Greedy by profit.

Pada setiap langkah, knapsack diisi dengan objek yang mempunyai keuntungan terbesar. Strategi ini mencoba memaksimumkan keuntungan dengan memilih objek yang paling menguntungkan terlebih dahulu.

2. Greedy by weight..

Pada setiap langkah, knapsack diisi dengan objek yang mempunyai berat paling ringan. Strategi ini mencoba memaksimumkan keuntungan dengan memasukkan sebanyak mungkin objek ke dalam knapsack.

3. Greedy by density.

Pada setiap langkah, knapsack diisi dengan objek yang mempunyai densitas, p_i/w_iterbesar. Strategi ini mencoba memaksimumkan keuntungan dengan memilih objek yang mempunyai keuntungan per unit berat terbesar.

· Pemilihan objek berdasarkan salah satu dari ketiga strategi di atas tidak menjamin akan memberikan solusi optimal. Bahkan ada kemungkinan ketiga stategi tersebut tidak memberikan solusi optimum. Contoh 4 berikut memberikan ilustrasi kedua kasus ini.

Contoh 4. Tinjau persoalan 0/1 Knapsack dengan n = 4. w₁ = 2; p₁ = 12

w₂ = 5; p₁ = 15

w₃ = 10; p₁ = 50

w₄ = 5; p₁ = 10

Kapasitas knapsack W = 16

Solusi dengan algoritma greedy:

Properti objek				Greedy by			Solusi Optimal
i	w_i	p_i	p_i/w_i	profit	weight	density	Solusi Optimal
1	6	12	2	0	1	0	0
2	5	15	3	1	1	1	1
3	10	50	5	1	0	1	1
4	5	10	2	0	1	0	0
Total bobot				15	16	15	15
Total keuntungan				65	37	65	65

· Pada contoh ini, algoritma greedy dengan strategi pemilihan objek berdasarkan profit dan density memberikan solusi optimal, sedangkan pemilihan objek berdasarkan berat tidak memberikan solusi optimal.

Tinjau persoalan 0/1 Knapsack lain dengan 6 objek:

w₁ = 100; p₁ = 40

w₂ = 50; p₂ = 35

w₃ = 45; p₃ = 18

w₄ = 20; p₄ = 4

w₅ = 10; p₅ = 10

w₆ = 5; p₆ = 2

Kapasitas knapsack W = 100

Properti objek				Greedy by			Solusi Optimal
i	w_i	p_i	p_i/w_i	profit	weight	density	Solusi Optimal
1	100	40	0,4	1	0	0	0
2	50	35	0,7	0	0	1	1
3	45	18	0,4	0	1	0	1
4	20	4	0,2	0	1	1	0
5	10	10	1,0	0	1	1	0
6	5	2	0,4	0	1	1	0
Total bobot				100	80	85	100
Total keuntungan				40	34	51	55

· Pada contoh ini, algoritma greedy dengan ketiga strategi pemilihan objek tidak berhasil memberikan solusi optimal. Solusi optimal permasalah ini adalah X = (0, 1, 1, 0, 0, 0) dengan total keuntungan = 55.

Kesimpulan: Algoritma greedy tidak selalu berhasil menemukan solusi optimal untuk masalah 0/1 Knapsack.

(b) Fractional Knapsack

Serupa dengan persoalan 0/1 Knapsack di atas, tetapi

0 £ x_i £ 1, untuk i = 1, 2, …, n

maksimasi F =

dengan kendala (constraint)

yang dalam hal ini, 0 £ x_i £ 1, i = 1, 2, …, n

Algoritma Exhaustive Search

· Oleh karena 0 £ x_i £ 1, maka terdapat tidak berhinga nilai-nilai x_i. Persoalan Fractional Knapsack menjadi malar (continuous) sehingga tidak mungkin dipecahkan dengan algoritma exhaustive search.

Pemecahan Masalah dengan Algoritma Greedy

· Ketiga strategi greedy yang telah disebutkan di atas dapat digunakan untuk memilih objek yang akan dimasukkan ke dalam knapsack.

Contoh 5. Tinjau persoalan fractional knapsack dengan n = 3.

w₁ = 18; p₁ = 25

w₂ = 15; p₁ = 24

w₃ = 10; p₁ = 15

Kapasitas knapsack W = 20

Solusi dengan algoritma greedy:

Properti objek				Greedy by
i	w_i	p_i	p_i/w_i	profit	weight	density
1	18	25	1,4	1	0	0
2	15	24	1,6	2/15	2/3	1
3	10	15	1,5	0	1	1/2
Total bobot				20	20	20
Total keuntungan				28,2	31,0	31,5

· Penyelesaian persoalan knapsack yang memakai strategi pemilihan objek berdasarkan p_i/w_i terbesar memberikan keuntungan yang maksimum (optimum).

· Solusi optmal persoalan knapsack di atas adalah X = (0, 1, 1/2) yang memberikan keuntungan maksimum 31,5.

· Agar proses pemilihan objek berikutnya optimal, maka kita perlu mengurutkan objek terlebih dahulu berdasarkan p_i/w_i dalam urutan yang menurun, sehingga objek berikutnya yang dipilih adalah objek sesuai dalam urutan itu.

· Algoritma persoalan fractional knapsack:

1. Hitung harga p_i/w_i , i = 1, 2, ..., n

2. Urutkan seluruh objek berdasarkan nilai p_i/w_i yang menurun

3. Panggil SolveFractinonalKnapsack untuk mencari solusi optimum.

procedure SolveFractionalKnapsack(input p, w, : Tabel,

W : real, n : integer,

output x : Tabel, TotalUntung : real)

{ Penyelesaian persoalan fractional knapsack dengan algoritma greedy yang menggunaka strategi pemilihan objek berdasarkan density (pi/wi)

Asumsi: Sebelum pemanggilan SolveFractionalKnapsack, harus dilakukan prosedur

pendahuluan sebagai berikut :

1. Hitung harga p_i/w_i , i = 1, 2, ..., n

2. Urutkan seluruh objek berdasarkan nilai p_i/w_i yang menurun

3. Baru kemudian panggil procedure SolveFractionalKnapsack ini

}

Deklarasi

i : integer;

kapasitas : real;

MasihMuatUtuh : boolean;

Algoritma:

for i¬1 to n do

x_i ¬ 0 { inisialisasi setiap fraksi objek i dengan 0 }

endfor

kapasitas¬W { kapasitas knapsack awal }

TotalUntung¬0

i¬1

MasihMuatUtuh¬true

while (i £ n) and (MasihMuatUtuh) do

if w_i £ kapasitas then

x_i¬1

TotalUntung¬TotalUntung + p_i

kapasitas¬kapasitas - w_i

i¬i+1;

else

MasihMuatUtuh¬false

endif

endwhile

{ i > n or not MasihMuatUtuh }

if i £ n then { objek terakhir yang akan dimasukkan}

x_i ¬ kapasitas/w_i

TotalUntung¬TotalUntungt + x_i*p_i

endif

· Kompleksitas waktu asimptotik algoritma di atas (dengan mangabaikan waktu pengurutan objek) adalah O(n).

· Algoritma greedy untuk persoalan fractional knapsack dengan strategi pemilihan objek berdasarkan p_i/w_i terbesar akan selalu memberikan solusi optimal. Hal ini dinyatakan dalam Teorema 3.2 berikut ini.

Teorema 3.2. Jika p₁/w₁ ³ p₂/w₂ ³ ... ³ p_n/w_n maka algoritma greedy dengan strategi pemilihan objek berdasarkan p_i/w_i terbesar menghasilkan solusi yang optimum.

Latihan:

Sebuah kapal besar akan diisi dengan muatan. Muatan tersebut disimpan di dalam peti kemas dan tiap peti kemas berukuran sama, tetapi berat peti kemas (yang sudah berisi muatan) berbeda belum tentu sama. Misalkan w_i adalah berat peti kemas ke-i, 1 £ i £ n. Kapasitas kapal membawa muatan adalah C. Kita ingin memuat kapal sehingga jumlah peti kemas yang diangkut maksimum. Seperti soal nomor satu, rumuskan persoalan ini dengan metode greedy. Lakukan perhitungan untuk n = 8, dengan w = (100, 200, 50, 90, 150, 50, 20, 80), dan C = 400.

Periodic Table

2010-01-20T05:38:00.000-08:00

Periodic table

From Wikipedia, the free encyclopedia

Jump to: navigation, search

"The Periodic Table" redirects here. For the book by Primo Levi, see The Periodic Table (book).

For a diagram of the periodic table, see standard periodic table below.

The periodic table of the chemical elements (also Mendeleev's table, periodic table of the elements or just periodic table) is a tabular display of the chemical elements. Although precursors to this table exist, its invention is generally credited to Russian chemist Dmitri Mendeleev in 1869, who intended the table to illustrate recurring ("periodic") trends in the properties of the elements. The layout of the table has been refined and extended over time, as new elements have been discovered, and new theoretical models have been developed to explain chemical behavior.^[1]

The periodic table is now ubiquitous within the academic discipline of chemistry, providing an extremely useful framework to classify, systematize, and compare all of the many different forms of chemical behavior. The table has found wide application in chemistry, physics, biology, and engineering, especially chemical engineering. The current standard table contains 117 elements as of July 2009 (elements 1–116 and element 118).

The Early Earth and Plate Tectonics

2009-10-14T23:51:00.000-07:00

Star

2009-10-14T07:44:00.001-07:00

A star is a massive, luminous ball of plasma that is held together by gravity. The nearest star to Earth is the Sun, which is the source of most of the energy on Earth. Other stars are visible in the night sky, when they are not outshone by the Sun. Historically, the most prominent stars on the celestial sphere were grouped together into constellations, and the brightest stars gained proper names. Extensive catalogues of stars have been assembled by astronomers, which provide standardized star designations.

For most of its life, a star shines due to thermonuclear fusion in its core releasing energy that traverses the star's interior and thenradiates into outer space. Almost all elements heavier than hydrogen and helium were created by fusion processes in stars.Astronomers can determine the mass, age, chemical composition and many other properties of a star by observing its spectrum,luminosity and motion through space. The total mass of a star is the principal determinant in its evolution and eventual fate. Other characteristics of a star are determined by its evolutionary history, including the diameter, rotation, movement and temperature. A plot of the temperature of many stars against their luminosities, known as a Hertzsprung-Russell diagram (H–R diagram), allows the age and evolutionary state of a star to be determined.

A star begins as a collapsing cloud of material composed primarily of hydrogen, along with helium and trace amounts of heavier elements. Once the stellar core is sufficiently dense, some of the hydrogen is steadily converted into helium through the process of nuclear fusion.^[1] The remainder of the star's interior carries energy away from the core through a combination of radiative andconvective processes. The star's internal pressure prevents it from collapsing further under its own gravity. Once the hydrogen fuel at the core is exhausted, those stars having at least 0.4 times the mass of the Sun^[2] expand to become a red giant, in some cases fusing heavier elements at the core or in shells around the core. The star then evolves into a degenerate form, recycling a portion of the matter into the interstellar environment, where it will form a new generation of stars with a higher proportion of heavy elements.^[3]

Binary and multi-star systems consist of two or more stars that are gravitationally bound, and generally move around each other in stable orbits. When two such stars have a relatively close orbit, their gravitational interaction can have a significant impact on their evolution.^[4] Stars can form part of a much larger gravitationally bound structure, such as a cluster or agalaxy.

Sun

2009-10-14T07:26:00.000-07:00

Life-Giving Star

Compared with the billions of other stars in the universe, the sun is unremarkable. But for Earth and the other planets that revolve around it, the sun is a powerful center of attention. It holds the solar system together; pours life-giving light, heat, and energy on Earth; and generates space weather.

The sun is a big star. At about 864,000 miles (1.4 million kilometers) wide, it could hold 109 planet Earths across its surface. If the sun were a hollow ball, more than a million Earths could stuff inside it. But the sun isn't hollow. It's filled with scorching hot gasesthat account for more than 99.8 percent of the total mass in the solar system. How hot? The temperature is about 10,000 degrees Fahrenheit (5,500 degrees Celsius) on the surface and more than 28 million degrees Fahrenheit (15.5 million Celsius) at the core.

Deep in the sun's core, nuclear fusion reactions convert hydrogen to helium, which generates energy. Particles of light called photons carry this energy through the sun's spherical shell, called the radiative zone, to the top layer of the solar interior, the convection zone. There, boiling motions of gases (like in a lava lamp) transfer the energy to the surface. This journey takes more than a million years.

The sun's surface, or atmosphere, is divided into three regions: the photosphere, the chromosphere, and the solar corona. The photosphere is the visible surface of the sun and the lowest layer of the atmosphere. Just above the photosphere are thechromosphere and the corona, which also emit visible light but are only seen during a solar eclipse, when the moon passes between the Earth and sun.

Solar Wind and Flares

In addition to light, the sun radiates heat and a steady stream of charged particles known as the solar wind. The wind blows about 280 miles (450 kilometers) a second throughout the solar system. Every so often, a patch of particles will burst from the sun in a solar flare, which can disrupt satellite communications and knock out power on Earth. Flares usually stem from the activity of sunspots, cool regions of the photosphere related to a shifting magnetic field inside the sun.

Like many energy sources, the sun is not forever. It is already about 4.5 billion years old and has used up nearly half of the hydrogen in its core. The sun will continue to burn through the hydrogen for another five billion years or so, and then helium will become its primary fuel. The sun will expand to about a hundred times its current size, swallowing Earth and other planets. It will burn as a red giant for another billion years and then collapse into a white dwarf about the size of planet Earth.

Teori Evolusi

2009-10-14T07:25:00.000-07:00

Teori Evolusi

Teori Evolusi memaparkan bagaimana manusia mengalami perubahan dalam cara melihat sesuatu fenomena. Ada perubahan yang sangat mendasar, akibat dari sifat manusia yang demikian berubah, dari

menerima kenyataan tanpa bertanya menjadi seorang pemikir. Ini sebenarnya adalah proses evolusi manusia yang sangat drastis di dunia.

Manusia dengan tingkat intelegensia sedikit di atas kera kini menjadi demikian pandai. Tekanan seleksi alam yang sebelumnya ditujukan pada

kekuatan fisik sudah berubah sama sekali menjadi kekuatan daya pikir atau kecerdasan. Kalau dahulu orang tua menginginkan anaknya yang

kuat dan sehat, maka kini kecerdasanlah yang diharapkan.

1. Organisme hidup mempunyai kemampuan adaptasi dalam lingkungan hidupnya.

2. Banyak orang sebelum Darwin sudah berpikir adanya kemungkinan bahwa suatu spesies berubah dari waktu ke waktu. Tetapi mereka lebih yakin, bahwa organisme tidak berubah.

3. Teori Darwin mengenai Evolusi akibat seleksi alam dapat menerangkan kaitan antara perubahan dan adaptasi

4. Banyak orang pada zaman Darwin mengakui konsep Evolusi, tetapi tidak percaya dengan seleksi alam.

5. Darwin tidak mengetahui darimana datangnya keanekaragaman.

6. Pada masa Teori sintetik, manusia baru menyadari bagaimana ilmu Genetika dapat bekerja sama secara harmonis dengan teori Evolusi.

7. Pada masa teori modern, semua ilmu ikut berkontribusi dalam kemajuan teori evolusi

8. Pemikiran netralis maupun pemikiran seleksionis masing-masing mempunyai kebenaran. Bahwa dalam kehidupan, kedua-duanya diperlukan untuk kelangsungan hidup suatu organisme. Suatu keanekaragaman dapat bersifat netral pada suatu keadaan, tetapi mungkin terkena seleksi pada keadaan yang lain.

9. Evolusi adalah perubahan berangsur-angsur menuju kesesuaian dengan keadaan dan waktu. Oleh karena itu, perubahan yang berangsur-angsur dapat diterangkan dengan mudah karena adanya ilmu genetika. Pada prinsipnya, perubahan berangsur-angsur adalah perubahan frekuensi alel per satuan waktu.

10. Evolusi adalah penyempurnaan dari yang sudah ada. Jadi semua struktur yang kita lihat dan pelajari sekarang adalah ciptaan yang kemudian mengalami modifikasi (perubahan berangsur-angsur) menuju kesempurnaan yang sesuai dengan waktu dan tempat.

11. Seleksi alam adalah satu-satunya kekuatan yang mengarahkan evolusi. Seleksi alam tersebut selalu berubah-ubah sejalan dengan waktu. Jadi sebenarnya evolusi tidak mempunyai tujuan akhir, karena seleksi tidak mengarah pada satu tujuan akhir.

Waktu Geologi

Sistem tata surya kita mungkin terbentuk 4.600 juta tahun yang lalu, dari gumpalan materi gas di angkasa luar yang berputar dan akhirnya

memadat. Akibat benturan dengan bintang lain, maka terbentuklah planet-planet dengan bulan-bulannya. Pendinginan bumi tidak terjadi secara serempak, sehingga mengakibatkan adanya daratan dan gunung yang tinggi. Karena ketidakrataan pendinginan, maka daratan berpindahpindah

seperti berlayar dari satu tempat ke tempat yang lain. Selama 1500 juta tahun lamanya bumi belum berpenghuni dan selama 2000 juta tahun setelah bumi terbentuk, pada umumnya baru dihuni organisme bersel satu. Kehidupan di darat baru muncul sekitar 425 juta tahun yang lalu. Kehidupan di daratan tersebut dimulai dengan munculnya serangga dan tumbuh-tumbuhan rawa. Meskipun Vertebrata sudah mulai ada sekitar 500 juta tahun yang lalu, namun manusia baru muncul sekitar 4,8 juta tahun yang lalu. Lamanya keberadaan manusia di muka bumi tidak berarti banyak dibandingkan dengan umur bumi. Walaupun demikian, manusia penyebab paling banyak perubahan. Untuk mengkaji hal-hal yang telah terjadi ribuan tahun digunakan sejumlah metode, antara lain zat radioaktif untuk menghitung waktu, korelasinya dengan batuan, dan tempat, maka para ahli menyusun Waktu geologi yang menggambarkan juga bagaimana dinamika permukaan bumi dan segala isinya sejalan dengan waktu.

Kemunculan dan Kepunahan

1. Masa lampau dapat diamati, direkonstruksi berdasarkan fosil, pollen, zat radioaktif, maupun dengan menggunakan DNA dari organisme aktual

2. Waktu geologi ditentukan oleh macam organisme dominan yang hidup pada masa tersebut. Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas, kerjakanlah latihan berikut!

3. Naiknya fauna dan flora ke daratan merupakan loncatan dalam evolusi, karena memerlukan banyak hal untuk penyesuaian diri di daratan.

4. Setiap organisme mempunyai masa keberadaan masing-masing, karena bumi tidak dapat menampung semua jenis organisme sekaligus

5. Proses kemunculan dan kepunahan sudah merupakan pola dari muka bumi ini

6. Ada banyak alasan yang dapat dikaji untuk menerangkan bagaimana suatu organisme muncul dan punah.

7. Munculnya kehidupan di muka bumi baru terjadi kira-kira setelah bumi berumur relatif tua

8. Prokariot muncul dan punah karena kondisi bumi yang belum stabil.

9. Pada waktu bumi terbentuk, Oksigen belum ada di atmosfir, organisme berkhlorofillah yang memberikan kontribusi Oksigen di Atmosfir.

10. Bumi yang kita huni sebelumnya tidak sestabil sekarang. Ada banyak perubahan muka bumi yang menyebabkan kepunahan masal.

Biogeografi

1. Perubahan yang terjadi di muka bumi dapat disebabkan oleh banyak hal, antara lain, pergerakan benua, adanya vulkanisme, adanya benda angkasa luar, penyakit, glasiasi dan lain-lain.

2. Daratan yang ada di muka bumi sekarang sudah mengalami banyak perubahan. Perubahan yang terjadi pada awal pembentukan bumi tidak dapat ditelusuri, karena belum ada catatan fosil.

3. Daratan yang ada dahulu, tidak berada pada posisinya sekarang. daratan mengalami pergerakan bersatu dan pecah sehingga mempengaruhi kehidupan di muka bumi.

4. Terbentuknya Indonesia dapat diterangkan dengan tiga macam teori. Walaupun demikian, teori baru masih akan terus berkembang sejalan dengan data yang diperoleh terutama dari data geologi dan fosil. Data yang ada dapat banyak membantu pengetahuan mengenai sejarah penyebaran flora dan fauna.

Asal-usul Kehidupan

Asal usul kehidupan merupakan proses yang bekerja sangat lambat. Proses pembentukan bumi mengharuskan proses tersebut bekerja sangat lambat, karena probabilitas munculnya kehidupan kecil sekali. Banyak proses yang terjadi, namun keberhasilan terbentuknya kehidupan hanya dapat terjadi karena semua persyaratan terpenuhi. Kehidupan yang primitif menjadi lebih kompleks karena ada penggabungan molekulmolekul maupun penggabungan prokariot, yang kemudian mengarah pada pembentukan eukariot. Dalam proses evolusi selanjutnya terjadi suatu penggabungan mosaik dari beberapa macam prokariot dan hal ini mencakup waktu yang relatif lama. Proses infeksi dan parasitisme yang tidak sempurna kemudian memberikan kontribusi bagi terbentuknya eukariot yang hidup sekarang.

Pola Pokok Evolusi

Teori evolusi yang berkembang sekarang sudah sangat maju dan tidak seperti yang dibayangkan orang. Banyak konsep yang sudah berubah, tidak menandakan bahwa teori Evolusi itu salah, tetapi konsepkonsep tersebut berbeda karena orang dahulu mempunyai interpretasi yang berbeda atas dasar informasi yang minimum. Proses kemunculan dan kepunahan merupakan suatu proses alamiah seperti kehidupan dan kematian. Adanya kematian merupakan kehilangan tetapi juga sekaligus keuntungan bagi kelompok lain untuk dapat berkembang. Perkembangan suatu kelompok setelah kepunahan dapat mengakomodasi struktur yang sebetulnya tidak ada tabel, namun banyak hal yang sebelumnya tidak menguntungkan dapat menjadi menguntungkan pada situasi yang lain. Proses evolusi yang menyangkut kehidupan di daratan pada dasarnya melibatkan banyak sekali mekanisme, sehingga diperlukan proses yang relatif lama. Setelah daratan berhasil dikuasai, maka sebagian besar organisme yang ada sekarang adalah hasil dari perjuangan ini.

Bukti Evolusi

Ada banyak alasan yang dapat digunakan untuk membuktikan bahwa evolusi memang terjadi. Bukti-bukti evolusi yang dikemukakan di sini hanya beberapa contoh yang mudah dimengerti. Evolusi dapat dibuktikan mulai dari bukti skala kecil seperti pada pemuliaan kubis atau anjing, homologi antara suatu bagian dari organisme hingga menyangkut pada masalah yang lebih global seperti pembandingan data sistematik.

Data-data yang ada saling mendukung bahwa suatu proses yang universal telah berlangsung, yaitu proses evolusi abiotik maupun proses evolusi biotik. Kedua-duanya bekerja sama atau saling mempengaruhi hingga terbentuknya bumi sekarang. Data-data modern seperti data genetika (DNA) dan data biokimia, menunjukkan adanya kesamaan yang besar antara organisme eukariot mulai dari tanaman hingga manusia di mana merupakan fakta yang sangat meyakinkan mengenai proses evolusi.

Contoh Bukti Evolusi

Primata merupakan organisme paling maju di bumi. Kelompok ini diperkirakan berevolusi dari mamalia primitif yang hidup di tanah dan aktif pada malam hari. Kemudian untuk memperoleh makanan dan menghindari predator, kelompok primata berevolusi di atas pohon. Evolusi di atas pohon, kemudian diikuti dengan kehidupan di siang hari. Inilah yang mengubah banyak aspek dari primata, misalnya menjadi tegak, penglihatan tiga dimensi, dapat membedakan warna, hilangnya moncong dan timbulnya evolusi dari alat gerak tangan dan kaki. Adanya pertumbuhan kuku dan ibu jari yang berhadapan dengan jari yang lain menggambarkan suatu spesialisasi yang unik pada primata. Karena tidak ada saingan, maka terdapat kecenderungan pembesaran ukuran, dan memaksa primata turun ke tanah. Kembalinya primata ke tanah, mengakibatkan konsekuensi yang lain, karena ternyata primata tidak kembali ke penggunaan empat kaki, tetapi menjadi organisme yang berdiri dengan dua kaki. Manusia, organisme yang tidak mempunyai senjata untuk membela diri, merupakan satu-satunya organisme yang kemudian menggunakan kemampuan otak untuk dapat bertahan hidup. Secara umum terlihat bahwa evolusi memberikan kecenderungan penyempurnaan. Hal-hal baik dipertahankan, sedangkan hal yang buruk terseleksi dan punah. Salah satu hal baik yang selalu kita jumpai adalah pertambahan ukuran yang berarti evolusi menuju kepada komponen tersier (konsumen akhir).

Asal-usul Keanekaragaman

Dalam modul ini dapat dipahami bahwa mutasi adalah proses yang umumnya sangat alamiah, meskipun pengaruh buatan dapat juga menghasilkan mutasi. Proses timbulnya keanekaragaman dapat terjadi dalam tingkat DNA atau gen, hingga kromosom. Meskipun keanekaragaman cukup tinggi di alam, tetapi yang menjadi pokok perhatian biasanya keanekaragaman yang menguntungkan atau merugikan saja, sedangkan yang tidak kurang mendapat perhatian.

Genetika Populasi

Apabila dalam Unit I didiskusikan mengenai hal-hal yang bersifat mikroskopis, dalam unit ini dipermasalahkan mengenai populasi atau interaksi antaranggota komunitas dan penjabaran matematisnya. Hukum Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas, Hardy – Weinberg memberikan gambaran bahwa evolusi terus berlangsung. Bahwa frekuensi alel dalam suatu populasi selalu berubahubah sesuai dengan tekanan seleksi yang bekerja.

Seleksi Alam

Seleksi alam adalah suatu mekanisme yang sangat penting dalam evolusi. Seleksi alam merupakan suatu kekuatan luar yang halus kerjanya namun luar biasa kuatnya untuk mengatur ke mana suatu organisme akan dibawa. Adapun modal utama dari suatu spesies adalah keanekaragaman. Kombinasi dari seleksi alam dan keanekaragaman akan menentukan apakah suatu spesies mampu bertahan terhadap kekuatan seleksi alam.

Spesies

Dalam modul ini Anda dapat melihat bahwa sebenarnya sulit sekali memperoleh kriteria spesies yang universal. hal ini disebabkan oleh suatu spesies adalah suatu yang unik di dunia dan mempunayi karakteristik, mekanisme dan keanekaragaman tersendiri. Bermacammacam kategori di atas dan di bawah spesies menunjukkan bahwa batasan yang diberikan tidak dapat mencakup semua fenomena yang terdapat di alam. Demikian pula spesiasi adalah suatu proses yang tidak berhenti pada suatu masa tertentu. Proses spesiasi tidak hanya ditentukan oleh satu proses atau satu mekanisme, tetapi biasanya ditentukan oleh sejumlah mekanisme. Interaksi antarspesies memberi warna tersendiri dalam proses spesiasi.

Spesiasi

Spesiasi atau proses pembentukan spesies baru merupakan bagian penting dari proses evolusi yang pada dasarnya sangat dipengaruhi oleh interaksi individu. Ada sejumlah mekanisme yang mengatur berhasil tidaknya perkawinan memperoleh keturunan. bermacam-macam barier terdapat pada suatu spesies atau kelompok spesies dan biasanya barier yang bekerja tidak bekerja secara unik, tetapi beberapa barier bekerja sekaligus. Proses spesiasi berlangsung sangat efektif pada pulau atau daerah yang terisolasi, karena memang kalau ditinjau dari segi genetik, maka frekuensi gen yang jarang di daerah yang luas akan dapat menjadi sangat efisien di daerah yang terbatas luasnya

Filogensi

Analisis data dari suatu organisme secara filogenetik akan memberikan informasi yang penting mengenai proses evolusi yang berjalan, dan bagaimana proses yang terjadi dari setiap ciri kelompok organisme tersebut. Analisis filogenetik merupakan suatu alat analisis yang sangat ampuh, meskipun tidak dapat digunakan untuk menganalisis data bukan biologi. Sebaliknya analisis data secara fenetik, merupakan analisis yang umum dilakukan dan termasuk juga dalam bidang biologi, walaupun sebenarnya dapat memberikan informasi yang salah mengenai hubungan kekerabatan antara organisme yang dibandingkan. Salah satu kelemahan dari analisis filogenetik adalah bagaimana menentukan ciri yang bersifat plesiomorf. Data fosil sering kali memberikan informasi yang benar, tetapi dalam menggunakan data biokimiawi, kemungkinan evolusi reversal tetap ada. Analisis fenetik dan kladistik dapat dimanfaatkan hasilnya dalam menarik suatu kesimpulan, terutama yang berkaitan dengan potensi organisme tersebut dan untuk tujuan medis, pemuliaan, dan lain-lain.

Asal-usul Kelompok Tumbuhan dan Hewan

1. Organisme eukariot diperkirakan merupakan hasil simbiosis dari beberapa tipe organisme prokariot.

2. Organisme multiseluler diperkirakan terbentuk dari mekanisme pembelahan sel yang tidak sempurna menjadi dua sel independen.

3. Invasi tumbuh-tumbuhan ke daratan diperkirakan erat hubungannya dengan memperoleh CO2 dari Udara

4. Agar berhasil menghuni daratan untuk tumbuh-tumbuhan diperlukan struktur dinding sel, spora atau pollen berkitin, stomata, akar, jaringan pembuluh, percabangan, kayu, daun, bunga berasesori dan biji yang kuat dan berasesori.

5. Evolusi yang penting pada hewan adalah evolusi pergerakan, mulai dari aliran sitoplasma hingga terbentuknya anggota gerak yang sempurna seperti kaki, sayap dan tangan.

6. Evolusi hewan ke daratan memerlukan paru-paru, anggota gerak, kulit, berkembangnya alat indera (penglihatan, pendengaran, penciuman, pengecapan), sistem ekskresi dan sistem reproduksi.