poojetz >> Puji Astuti

perkataan pertama adalah yang keluar dari hati

Ikutilah Aku…!


Seakan bisa patuh seperti binatang peliharaan yang sudah bertahun-tahun diurus oleh majikannya, sistem jaringan internet di masa depan dirancang untuk selalu ‘mengikuti’ kita ke mana pun kita pergi. Tak pelak lagi, semua program komputer, data-data penting, dan akses ke dunia maya yang biasanya hanya kita lakukan di komputer kita masing-masing (di kantor atau di rumah) nantinya dapat dilakukan di mana saja. Kita tidak perlu lagi sibuk memindahkan data-data dari komputer kita ke laptop atau ke komputer teman. Kita juga tidak perlu memindahkannya ke berbagai wadah penyimpan data semacam CD (Compact Disc) yang bisa kita bawa. Justru semuanya itu yang akan secara otomatis mengikuti kita, seakan-akan komputer kita itu bisa berada di mana-mana.

Bagaimana caranya? Follow me…!

Supaya suatu program komputer bisa terus mengikuti kita, dibutuhkan suatu alat yang bisa mendeteksi lokasi kita. Alat yang bisa mendeteksi kita ini menggunakan teknik trilaterasi yang memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang yang memiliki frekuensi di atas frekuensi gelombang suara yang bisa didengar manusia. Teknik yang digunakan sangat mirip dengan yang digunakan dalam teknologi Global Positioning System (GPS). Dalam trilaterasi, kita bisa menentukan lokasi tepat obyek yang dicari dengan menggunakan tiga titik acuan (Gambar 1).

Jika titik acuan A berada pada jarak a meter dari obyek yang akan kita tentukan lokasinya (X) maka kita bisa mengetahui bahwa X dapat terletak di mana saja sepanjang keliling lingkaran dengan radius a meter (Gambar 1-A).

Gelombang ultrasonik merambat sepanjang jarak ini. Jarak (s = v x t) antara titik A dengan X ini dapat diketahui dari waktu (t) yang dibutuhkan gelombang ultrasonik sejak dipancarkan oleh alat (obyek X) sampai mencapai titik A. Kecepatan rambat gelombang suara (v) di udara merupakan suatu nilai tetap (konstanta) yang sudah diketahui. Jarak antara titik acuan B (b meter) dengan X (Gambar 1-B) dapat dihitung dengan cara yang sama. Dari dua informasi mengenai jarak ini kita bisa menemukan dua kemungkinan posisi X (titik merah), yaitu di kedua titik perpotongan kedua lingkaran. Kemudian dengan cara yang sama pula jarak (c meter) antara titik acuan C terhadap X dihitung. Dengan data terakhir ini kita bisa dengan tepat memastikan letak X dalam bidang dua dimensi (Gambar 1-C).

Alat yang nantinya digunakan sebagai pemancar sinyal ini disebut bat. Bat bisa dibawa ke mana-mana (ukurannya sangat kecil dan bentuknya mirip pager) dan bisa kita pasang di pakaian (seperti mengaitkan telepon seluler ke sabuk celana). Masing-masing bat memiliki kode tersendiri yang berbeda satu sama lain dan berfungsi sebagai identitasnya (ID) sehingga tidak akan terjadi kekeliruan walaupun teman kita yang berada di ruangan lain juga mengenakan bat yang memancarkan sinyal. Ini berarti, ke mana pun kita pergi pasti akan terus terlacak (dengan akurasi mencapai 3 cm dari lokasi yang sebenarnya). Lokasi kita akan selalu diketahui asalkan di sekeliling kita tersedia alat penerima sinyal yang dipancarkan oleh bat yang kita bawa tersebut. Alat penerima sinyal (receivers) ini nantinya akan dipasang di sepanjang langit-langit di semua gedung, ruangan, atau di langit-langit rumah kita. Contoh pemasangan alat-alat mungil penerima gelombang ultrasonik di langit-langit ruangan ini bisa dilihat pada gambar 2 (bolabola berwarna ungu merupakan receivers). Jarak antara masing-masing alat penerima sinyal sekitar 1,2 meter (sekitar 4 ft). Untuk menemukan lokasi bat (bola yang berwarna hijau), hanya tiga receivers (sebagai tiga titik acuan untuk penentuan lokasi menggunakan trilaterasi) terdekat yang perlu bekerja. Dalam satu ruangan yang luasnya sekitar 1000 m2 akan dipasang sejumlah 720 alat mini penerima sinyal ini. Contoh ruangan yang sudah menggunakan sistem ini sebagai uji coba teknologi adalah AT&T Laboratories di Cambridge.

Selain gelombang ultrasonik, bat juga berfungsi untuk memancarkan dan menerima gelombang radio sebagai sarana komunikasi dengan komputer pusat (alat kendali utama) yang mengendalikan keseluruhan sistem ini. Saat kita ingin mencari lokasi bat, komputer pusat mengirimkan sinyal radio yang berisikan kode identitas (ID) bat yang akan kita tentukan lokasinya. Bat menerima sinyal radio ini dan langsung mengirimkan gelombang ultrasonik yang berisikan kode berupa binary digit atau bit (48 bit) ke tiga receivers terdekat. Komputer pusat juga memiliki data mengenai lokasi semua komputer dan alat elektronik lain (misalnya telepon) dalam gedung yang bersangkutan. Setelah lokasi bat ditentukan dengan trilaterasi, komputer pusat langsung mencari lokasi komputer atau alat elektronik yang terdekat dengan lokasi bat. Secara otomatis komputer tersebut menjadi komputer yang persis sama dengan komputer kita, lengkap dengan semua data dan program yang hanya tersimpan dalam komputer kita. Selain komputer, sistem ini juga dapat digunakan untuk alat-alat elektronik dan komunikasi lainnya seperti pesawat telepon. Secara otomatis, telepon yang terdekat dengan kita langsung menjadi telepon kita. Ini berarti, begitu ada telepon masuk (walaupun kita berada jauh dari pesawat telepon kita), telepon yang terdekat dengan kita itu bisa langsung digunakan untuk menjawab. Semuanya dilakukan secara otomatis (dengan bantuan komputer tentunya!) tanpa perlu proses call-forwarding dari pesawat telepon yang satu ke pesawat telepon lain. Jika telepon yang berada di dekat kita itu tiba-tiba berdering, kita dapat langsung menjawab telepon seperti saat kita sedang berada di ruangan atau di rumah kita sendiri karena telepon itu sudah menjadi telepon kita. Karena itulah teknologi ini bisa disebut sistem yang selalu mengikuti kita ke mana pun kita pergi, seakan kita cuma perlu memberi perintah ‘Follow Me…!’ kepada alat-alat elektronik kita.

Teknologi ultrasonic location system ini benar-benar bersifat mobile karena bisa terus ‘bergerak’ ke mana saja. Istilah mobile computing tidak lagi terbatas pada laptop atau PDA (Personal Digital Assistant) yang bisa dibawa ke mana-mana tetapi tetap membutuhkan transfer data dan program yang menghabiskan waktu. Kita masih tetap membutuhkan laptop dan PDA serta berbagai peralatan mobile lainnya jika kita pergi ke luar gedung atau rumah yang memiliki teknologi Follow Me…! ini. Tetapi saat kita ingin berkeliaran di dalam gedung atau rumah yang berteknologi canggih tersebut kita dapat menikmati ‘kesetiaan’ sistem yang terus saja mengikuti kita bagaikan bayangan. Dengan sistem ini, komputer dan alat elektronik kita bisa langsung di’teleportasi’kan ke mana pun kita pergi (di dalam rumah atau gedung tersebut tentunya!). Sistem jaringan yang seakan berada di mana-mana inilah yang nantinya akan menjadi sistem yang mengelilingi kita di masa depan. Pesatnya kemajuan berbagai penelitian yang sedang dilaksanakan saat ini memperbesar kemungkinan siapnya penggunaan teknologi ini dalam waktu beberapa tahun saja (Prof. Yohanes Surya Ph.D)

Januari 29, 2011 Posted by | Aplikasi Fisika | | Tinggalkan komentar

Holographic memory


Perkembangan zaman selalu ditandai oleh semakin pesatnya perkembangan teknologi. Perkembangan teknologi ini selalu diikuti pula dengan semakin melimpahnya informasi. Penggunaan teknologi informatika (komputer dan internet) semakin menyatu dengan kehidupan sehari-hari, seakan-akan kita tidak bisa hidup lagi tanpa kehadiran komputer. Perkembangan dunia informatika ini tentu saja menuntut pula suatu wadah penyimpan data yang memiliki kapasitas yang mendukung. Teknologi penyimpanan data yang ada sekarang dapat memuaskan kebutuhan kita untuk saat ini. Teknologi ini menyimpan bits dengan memanfaatkan perubahan sifat magnetik dan optik pada permukaan wadah penyimpan data atau recording medium. Tetapi tidak lama lagi kita akan membutuhkan wadah penyimpan data yang memiliki kapasitas jauh lebih besar dari CD (Compact Disc) dan DVD (Digital Versatile Disc). Salah satu alternatif yang banyak menarik perhatian adalah Holographic Memory. Penelitian untuk mengembangkan teknologi holographic memory ini sedang gencar dijalankan oleh ilmuwan-ilmuwan di seluruh dunia. Apa istimewanya teknologi ini?

Teknologi holographic memory pada dasarnya memanfaatkan cahaya untuk menyimpan dan membaca kembali data/informasi. Sinar LASER (singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) yang bersifat monokromatik dan koheren dilewatkan pada sebuah alat yang disebut ‘beam splitter’. Splitter ini ‘memecah’ sinar LASER menjadi dua (Gambar 1), yang pertama disebut signal beam atau object beam (A), yang kedua disebut reference beam (B). Sinar A disebut object beam karena sinar ini membawa kode informasi atau obyek yang akan disimpan. Sinar B merupakan sinar yang dirancang sedemikian rupa sehingga mudah dan sederhana untuk direproduksi karena digunakan sebagai referensi.

Jika kita ingin menyimpan suatu informasi atau data menggunakan komputer (misalnya ingin menyimpan foto atau gambar), komputer akan menerjemahkan gambar tersebut ke dalam angka-angka 0 dan 1 karena memory komputer menggunakan sistem binary atau sistem angka basis 2 (0 dan 1) yang dikenal sebagai BIT (singkatan dari Binary digIT). Sistem inilah yang selama ini kita gunakan saat kita mengolah informasi menggunakan komputer.

Pada gambar 1, Sinar A dan Sinar B keluar dari splitter pada sisi yang berbeda sehingga melalui jalur yang berbeda pula. Sinar A diarahkan ke suatu alat yang disebut SLM (Spatial Light Modulator), yang merupakan LCD (Liquid Crystal Display) yang menampilkan data-data yang akan disimpan (berupa kotakkotak gelap dan terang). Dalam holographic memory, kotak-kotak hitam (gelap) dan putih (terang) ini melambangkan data biner 0 dan 1 seperti yang biasa digunakan untuk menyimpan dan mengolah data di komputer. LCD yang digunakan sebagai SLM ini sebenarnya sama saja dengan layar komputer dan laptop yang sering kita gunakan. Data-data yang merupakan kode biner ini dibawa oleh Sinar A saat Sinar A melewati SLM. Sinar A yang sudah menjadi encoded beam ini (karena sudah mengandung data) kemudian difokuskan (dibantu dengan lensa sebagai relay optics) menuju sebuah kristal yang sangat sensitif terhadap cahaya. Kristal yang biasa digunakan sebagai recording medium ini adalah kristal Lithium-Niobate (LiNbO3). Pada saat yang bersamaan, Sinar B diarahkan (dengan bantuan cermin dan lensa) menuju kristal yang sama, tetapi melalui jalur yang berbeda. Saat Sinar A dan B bertemu, terbentuklah interferensi. Pola interferensi yang terbentuk ini (mengandung data yang akan disimpan tadi) tersimpan dalam kristal sebagai sebuah hologram. Data berbentuk hologram yang tersimpan dalam kristal tersebut dapat kita baca kembali menggunakan sinar yang sama persis dengan Sinar B (Gambar 2). Untuk proses rekonstruksi data, Sinar B kita reproduksi kembali dari LASER.

Sinar ini kita arahkan kembali ke kristal dengan menggunakan sudut dan panjang gelombang yang sama persis dengan sudut dan panjang gelombang yang digunakan saat menyimpan data. Saat mencapai kristal, Sinar B akan mengalami difraksi (oleh kristal) sehingga data yang sudah tersimpan dalam kristal dapat direkonstruksi kembali. Sinar yang keluar dari kristal sudah mengandung data yang ingin kita baca. Sinar ini kemudian diarahkan ke sebuah detektor (komputer) yang akan menerjemahkan kembali data biner tersebut sehingga dapat ditampilkan sebagai gambar yang sama dengan gambar semula.

Keunggulan utama penyimpanan data dalam holographic memory adalah kemampuannya untuk menyimpan data dalam tiga dimensi. CD dan DVD yang biasa kita gunakan hanya bisa menyimpan data dalam dua dimensi, yaitu di sepanjang permukaannya saja. Holographic Memory menyimpan data tidak hanya pada permukaan kristal, tetapi pada keseluruhan volume kristal. Jika kita ingin menyimpan data-data lain dalam kristal yang sama, kita hanya perlu memvariasikan (disebut multiplexing) sudut atau panjang gelombang Sinar B (reference beam) saat melakukan proses penyimpanan data. Dengan berbagai variasi sudut dan panjang gelombang ini, kita bisa menyimpan data yang begitu banyak pada volume yang sama. Karakteristik inilah yang memperbesar kapasitas penyimpanan data (kapasitasnya bisa mencapai 27 kali lebih besar dari kapasitas DVD yang kita gunakan saat ini) dalam holographic memory. Selain itu, proses pembacaan data juga dapat dipercepat (25 kali lebih cepat dari DVD) karena kita hanya perlu menyinari kristal dengan Sinar B pada sudut atau panjang gelombang yang kita gunakan saat menyimpan data tersebut. Di bagian mana pun (pada kristal) data tersebut tersimpan, kita tidak perlu repot-repot mencarinya karena hanya data yang disimpan menggunakan sudut atau panjang gelombang itu sajalah yang akan dibaca. Data-data lain yang disimpan menggunakan sudut atau panjang gelombang yang berbeda hanya dapat dibaca saat kita menyinari kristal dengan Sinar B pada sudut dan panjang gelombang yang sesuai.

Kunci utama yang dapat mendongkrak keberhasilan teknologi holographic memory ini adalah wadah penyimpannya (recording medium). Berbagai penelitian sedang dijalankan untuk mencari dan mengembangkan bahan yang memberikan kinerja paling baik. Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti menemukan bahwa kristal bukan satu-satunya media yang dapat digunakan sebagai recording medium. Bahan polimer yang juga sensitif terhadap cahaya (photopolymer) ternyata menunjukkan potensi luar biasa. Hasil penelitian bahkan menunjukkan bahwa bahan photopolimer justru memiliki kualitas yang jauh lebih baik dari kristal saat digunakan sebagai recording medium. Penemuan ini menambah semangat para peneliti dunia untuk terus memutar otak dan berlomba-lomba mengembangkan holographic memory yang nantinya dapat mengubah dunia informatika. Saat teknologi ini sudah berhasil disempurnakan dan dapat digunakan secara luas, kita bisa menyimpan ratusan film-film favorit kita hanya dalam satu kepingan seukuran CD atau DVD biasa. Seluruh isi buku-buku perpustakaan pun dapat disimpan dalam wadah kecil tersebut sehingga kita bisa mempunyai ensiklopedia mini yang isinya mungkin lebih lengkap dari isi perpustakaan! Kita juga bisa menyimpan dan mendengarkan ribuan musik kesayangan kita hanya dalam satu kepingan semacam CD yang kita gunakan sekarang. Hebatnya lagi, proses pembacaan data yang begitu berlimpah itu dapat dilakukan pada kecepatan tinggi (fast transfer rates). (Yohanes Surya).

Januari 29, 2011 Posted by | Aplikasi Fisika | | Tinggalkan komentar

Desain pesawat masa depan


Flying Wing = Sayap Terbang? Itu memang terjemahan bebasnya. Dan arti yang sebenarnya memang tidak terlalu jauh berbeda. Flying Wing sebenarnya merupakan istilah untuk desain pesawat terbang yang bentuknya menyerupai dua sayap pesawat yang menyatu (blended-wing body). Desain pesawat masa depan ini tidak memiliki bagian badan utama yang disebut fuselage dan ekor (tail) seperti pada pesawat yang kita kenal saat ini. Pesawat unik ini benar-benar hanya terdiri dari sayap saja, dan ternyata memang hanya sayap yang dibutuhkan. Bentuk Flying Wing menyerupai boomerang, yang pada dasarnya memang merupakan dua bilah sayap yang digabungkan menjadi satu unit. Rancangan semacam ini sebenarnya tidak asing lagi untuk desain pesawat, tetapi selama ini bentuk blended-wing body hanya digunakan untuk pesawat tempur dengan teknologi stealth, yaitu pesawat yang bisa ‘menghilang’ karena tidak dapat dideteksi oleh radar. Apa keistimewaan desain unik ini?

Sebenarnya alasan utama yang melandasi ide untuk mengaplikasikan desain yang biasa digunakan untuk keperluan militer ini adalah semakin melonjaknya jumlah penumpang pesawat terbang setiap harinya. Alat transportasi udara ini semakin digemari karena memungkinkan kita untuk berkeliaran di seluruh dunia dalam waktu cepat. Perhitungan yang dilakukan oleh Federal Aviation Administration (FAA) menunjukkan bahwa lonjakan penumpang diperkirakan dapat mencapai 63% dari tahun 2000 sampai 2012. Ini berarti volume penerbangan setiap harinya mesti ditingkatkan. Industri penerbangan dunia harus cepat-cepat memutar otak supaya dapat memenuhi kebutuhan transportasi udara ini. Yang pasti, penambahan jumlah penerbangan per hari tidak banyak menyelesaikan masalah. Karena kita sendiri sering mengalami terjadinya penundaan jadwal penerbangan, bahkan pembatalan penerbangan. Diperlukan suatu solusi lain yang dapat membantu menyelesaikan permasalahan ini. Ini saatnya para fisikawan menyumbangkan keahliannya!

Boeing yang dikenal sebagai penguasa industri penerbangan melakukan kerjasama dengan NASA (National Aeronautics and Space Administration) untuk mengembangkan kemungkinan aplikasi desain blended-wing body untuk pesawat komersial. Mengapa blended-wing body? Karena dengan desain ini kapasitas pesawat bisa ditingkatkan sampai 30%. Tentu saja! Pada flying wing hampir seluruh bagian pesawat bisa diisi oleh penumpang. Pada pesawat yang ada saat ini para penumpang hanya bisa menempati bagian badan utama pesawat (fuselage). Bagian sayap sama sekali tidak bisa ditempati. Desain flying wing hanya terdiri dari satu unit (hanya merupakan sayap) sehingga hampir semuanya bisa ditempati.

Dengan demikian, satu penerbangan saja bisa mengangkut sampai 800 penumpang sekaligus (bandingkan dengan Boeing 747-400 yang kapasitas maksimumnya hanya 660 penumpang). Dengan lebar sayap yang mencapai 289 ft (Boeing 747-400 hanya mencapai 211 ft) flying wing memiliki ruangan yang sangat luas untuk ditempati penumpang (memiliki dua tingkat atau double-deck) walaupun panjangnya hanya mencapai 160,8 ft (panjang pesawat Boeing 747-400 mencapai 232 ft) dan tingginya hanya 40,9 ft (tinggi pesawat Boeing 747-400 mencapai 63 ft). Kita dapat melihat perbandingan ukuran Flying Wing Jumbo Jet dengan pesawat Boeing 747-400 pada Gambar 3.

Bentuk pesawat yang hanya terdiri dari satu unit ini memiliki beberapa keunggulan lain selain kapasitas penumpang. Pesawat biasa perlu memperhitungkan berbagai bentuk permukaan (permukaan fuselage, permukaan sayap, dan permukaan ekor pesawat) yang sangat mempengaruhi besarnya gaya angkat (lift) ke atas yang harus dihasilkan mesin pesawat. Flying wing hanya perlu memperhitungkan satu jenis permukaan (karena hanya terdiri dari satu unit saja) sehingga lift dapat dihasilkan oleh mesin dengan lebih mudah dan sederhana. Apalagi kita tahu bahwa bagian pesawat yang paling banyak memberi kontribusi dalam menghasilkan lift adalah bagian sayap. Jika seluruh pesawat berupa sayap, berarti besarnya lift yang bisa dihasilkan dapat ditingkatkan juga.

Supaya pantas menyandang istilah pesawat masa depan, flying wing akan diproduksi menggunakan bahan-bahan komposit canggih yang direkayasa secara khusus. Bahan-bahan komposit ini dirancang supaya memiliki berat yang sangat ringan (lightweight design) sehingga flying wing dapat menggunakan bahan bakar secara lebih efisien (kebutuhan bahan bakar Boeing 747 sekitar 25% lebih banyak dari flying wing jumbo jet ini). Fungsi empat mesin turbofan pada Boeing 747-400 digantikan oleh tiga mesin jet khusus yang memiliki rasio bypass yang tinggi (high-bypass-ratio engines).

Ada beberapa yang masih menjadi sumber perhatian para peneliti. Dengan ukuran sayap pesawat yang jauh lebih tebal dari sayap pesawat biasa, flying wing harus mengatasi masalah hambatan udara (drag) yang lebih besar pula. Besarnya hambatan udara sangat dipengaruhi oleh kecepatan pesawat (semakin tinggi kecepatan pesawat, semakin besar pula drag yang harus diatasi) dan luas permukaan yang tegak lurus arah gerakan fluida (berarti ketebalannya). Sayap pesawat biasa yang sangat tipis menghasilkan drag yang jauh lebih kecil dari flying wing saat meluncur di udara pada kecepatan sama. Dengan semakin besarnya hambatan udara, flying wing harus memiliki mesin yang mampu menghasilkan gaya dorong (thrust) yang lebih besar dan stabil supaya bisa mengatasi hambatan udara tersebut. Penyempurnaan desain mesin inilah yang sedang gencar dilakukan para peneliti di industri penerbangan dunia.

Masalah lainnya berkaitan dengan ukuran kabin pesawat yang jauh lebih besar dibanding pesawat biasa. Pada pesawat yang ada saat ini, cabin pressurization dapat dilakukan dengan mudah. Cabin pressurization atau penambahan tekanan dalam kabin merupakan masalah yang sangat penting karena pada posisi yang semakin tinggi dari permukaan laut, tekanan udara semakin berkurang. Pesawat biasanya terbang pada ketinggian 30.000 ft dari permukaan laut. Pada ketinggian ini tekanan udara mencapai 4,3 psi. Angka ini sangat kecil jika dibandingkan tekanan udara di permukaan laut (14,7 psi) yang merupakan kondisi yang dianggap normal oleh tubuh manusia. Supaya tubuh manusia dapat bertahan pada ketinggian tersebut, tekanan pada kabin pesawat harus ditambah (sampai mendekati tekanan udara yang normal bagi tubuh manusia, yaitu 14,7 psi).

Hal ini dilakukan dengan cara memompakan udara bertekanan tinggi ke dalam kabin pesawat. Prinsipnya sama persis dengan pemompaan ban mobil untu menambah tekanannya. Semakin besar luas kabin semakin besar pula volume udara tekanan tinggi yang harus dipompakan. Pada pesawat biasa udara dikompresi oleh mesin jet pesawat sehingga didapatkan udara bertekanan tinggi.

Untuk kabin flying wing yang sangat luas sistem penambahan tekanan yang biasa digunakan pada pesawat biasa tidak bisa diaplikasikan secara efektif. Berbagai penelitian dilakukan untuk merancang sistem baru untuk proses penambahan tekanan kabin yang luas ini.

Para peneliti memperkirakan semua rancangan flying wing jumbo jet ini akan siap dalam waktu beberapa tahun saja. Tidak lama lagi kita akan bisa melihat dan menikmati penerbangan yang menggunakan pesawat-pesawat yang mirip pesawat tempur B-2 Bomber ini. Tentu saja ukuran flying wing yang akan digunakan sebagai pesawat komersial ini jauh lebih besar dari pesawat tempur B-2 Bomber yang pintar menghindari deteksi radar itu. (***)

Januari 29, 2011 Posted by | Aplikasi Fisika | | Tinggalkan komentar