Thursday, February 23, 2012

Risetnya tentang apa sih?

Saya sering ditanya pertanyaan "risetnya tentang apa sih?" ato pertanyaan "Kalo di lab itu ngapain aja?".
Nggak gampang njawab pertanyaan semacam ini. Dan jawabnya, juga berbeda-beda - tergantung siapa yang bertanya. Jawaban untuk orang awam dan jawaban untuk profesor di bidang biomedical engineering akan sangat berbeda walaupun pertanyaannya sama.

Salah menjawab pertanyaan dapat berakibat fatal. Misalnya menjawab pertanyaan "Risetnya tentang apa?" dari sang profesor dengan jawaban yang diperuntukkan orang awam dapat menimbulkan kekecewaan terhadap sang profesor... Demikian juga sebaliknya. Kalau mami saya (yang nggak bisa mengoperasikan komputer), tanya tentang riset saya, dan saya nekat menjawab dengan jawaban untuk profesor di bidang medical engineering, pasti mami saya nggak nyambung dan mikir saya lagi ngigau.

Salah seorang peneliti di Sandia Laboratory, Tamara G. Kolda memberikan saran penting sebagai sesama peneliti. Kita setidaknya punya koleksi penjelasan tentang riset yang kita tekuni untuk (1) orang awam, dan (2) sesama saintis di bidang yang sama. Saya setuju.

Jadi, jawaban saya untuk pertanyaan dari orang awam tentang "risetnya tentang apa sih?", maka jawabnya kira-kira demikian:

"Saya meneliti tentang organ pernafasan. Organ pernafasan ini misalnya paru-paru, jantung, dan diaphragma (organ yang ada di bawah paru-paru, naik-turun saat kita bernafas). Nah, masalah timbul ketika ada penderita tumor/kanker di sekitar daerah pernafasan. Misalnya di paru-paru ditemukan adanya tumor. Tumor tersebut bisa dijinakkan lewat penyinaran/radiasi. Tapi karena paru-paru bergerak saat pasien bernafas, tentu penyinaran harus mengikuti sesuai dengan gerakan paru-paru. Penyinaran, kalau sampai meleset dan terkena sel yang sehat, akan berakibat fatal. Sel-sel sehat akan mati dan tidak dapat berfungsi dengan baik. Itu sebabnya, saya meneliti bagaimana membuat model yang akurat tentang pergerakan pernafasan. Dengan model yang akurat, maka penyinaran dapat dilakukan pada posisi yang tepat seperti pada model yang dibuat."

Jika si penanya masih nampak berminat dan memahami penjelasan itu, saya dapat lanjutkan:

"Model gerakan pernafasan dibuat dengan cara yang menarik. Umumnya mesin MRI atau CT scan hanya bisa memfoto (atau istilah kerennya memindai) organ pernafasan dalam 2 dimensi atau bidang datar. Untuk membuat modelnya, dibutuhkan banyak citra (foto) dalam berbagai fase pernafasan, dari mulai menarik nafas sampai menghembuskan nafas. Juga mulai dari posisi depan (dada) sampai posisi belakang (punggung) agar bisa mendapatkan foto 3 dimensi dan berbagai fase pernafasan. Hasilnya adalah ratusan foto 2 dimensi dari berbagai fase dan posisi. Ratusan foto itu harus diproses dengan komputer agar bisa menghasilkan simulasi atau model pernafasan sehingga posisi tumor dapat diketahui dengan tepat dan penyinaran dapat dilakukan dengan lebih akurat. Nah, saya melakukan penelitian bagaimana mengkonstruksi citra-citra 2 dimensi tersebut agar menjadi seperti film yang menggambarkan gerakan pernafasan dengan baik. Saat ini, untuk memindai citra 2D dalam berbagai fase pernafasan dan membuat model gerakan pernafasan dibutuhkan waktu 40-50 menit per pasien. Harus dipikirkan bagaimana caranya agar lebih cepat. Harapannya,  kelak mesin MRI atau CT scan tidak lagi hanya sekedar menghasilkan citra 2 dimensi, tapi dokter bisa melihat secara langsung gerakan pernafasan seperti halnya melihat gerakan kaki saat berjalan."

Itu jawaban untuk orang awam. Jawaban untuk expert atau ahli di bidang biomedical akan lain sama sekali, walaupun pada intinya saya menjelaskan hal yang sama. Kira-kira penjelasan riset kepada sesama saintis di bidang yang sama adalah sebagai berikut:
"Riset saya tentang pemodelan gerapan pernafasan. Model ini dapat digunakan untuk mengatur dosis radiasi pada radioterapi atau untuk melakukan analisa dan klasifikasi penyakit2 pada pernafasan. Material yang saya gunakan adalah citra MRI pada model orthogonal dan sagittal. Di lab kami, teknik untuk merekonstruksi citra MRI menjadi 4D MRI sudah berhasil dilakukan dengan intersection profile method. Hanya saja, waktu yang dibutuhkan masih cukup lama, sehingga kami perlu membuat model yang lebih sederhana. Saya mencoba untuk melakukan ekstraksi pada diafragma untuk mendapatkan model gerakan diafragma, lalu menganalisanya dengan analisa komponen utama. Hasil rekonstruksi dari model gerakan menggunakan 3 buah komponen utama  cukup bagus dengan margin kesalahan rata-rata 3 mm. Sayangnya, ketika dilakukan validasi model menggunakan metode leave-one-out, margin kesalahan meningkat jadi 5 mm, yang mana cukup signifikan. Lalu saya coba melakukan analisa dengan menggunakan teknik Generalized n Dimensional PCA (GND-PCA) dan berharap mendapakan model yang lebih baik. Gerakan diafragma diasumsikan sebagai tensor orde ke-4. Lalu dilakukan dekomposisi tensor dengan menggunakan tensor inti dalam berbagai model. Hasilnya sangat menarik. Dengan menggunakan training sample dalam jumlah yang sedikit, gerakan diafragma dapat dimodelkan dengan margin kesalahan lebih kecil ketimbang ketika dimodelkan dengan  analisa komponen utama biasa. Jadi, dengan pemodelan statistik menggunakan GND-PCA, gerakan diafragma dapat disederhanakan dengan margin kesalahan kurang dari 1mm. Ke depan, kami mencoba teknik registrasi citra dan penginderaan kompresif untuk bisa mendapatkan gerakan pernafasan dengan resolusi yang tinggi dan waktu akuisisi yang cepat."

Kurang lebih begitu penjelasannya.

Jadi kalau ada yang bertanya kepada saya, "risetnya tentang apa sih?" maka kurang lebih saya akan menjelaskan dengan salah satu dari kedua penjelasan di atas.


Tuesday, February 7, 2012

The book of Genesis and Kanji

Bayangkan kita hidup di tahun 2500 sebelum masehi.

Manusia masih belum terlalu banyak dibandingkan sekarang.
Banyak tempat di bumi yang masih kosong, tidak ditinggali.
Manusia hidup berkelompok, mengembara dari satu tempat ke tempat lain untuk mencari tempat atau zona yang bisa dimanfaatkan untuk kelangsungan hidup kelompoknya (cikal bakal terjadinya sebuah negara). Tempat dengan tanah yang subur dan punya banyak air menjadi daerah pemukiman elit. Kelompok tersebut akan bersatu untuk mempertahankan daerahnya dari serangan binatang buas atau kelompok manusia lain yang ingin menguasai (sounds familiar even in the 21st century?).

Anyway, tahun 2500 sebelum masehi, walaupun manusia sudah memiliki bahasa, tapi manusia masih belum punya abjad alfabet seperti saat ini. Nggak ada dokumentasi. Kisah-kisah tentang perjuangan nenek moyang mereka hanya diceritakan turun-temurun... Sampai kemudian, pada generasi tertentu, muncullah ide untuk menuliskan kejadian-kejadian yang telah didengar atau dialami... agar generasi berikutnya tahu apa-apa yang telah dialami nenek moyang mereka.

Welcome to the land of China, 2500BC.
Kelompok manusia yang satu ini telah mengembara ribuan mil dan puluhan generasi, sebelum akhirnya memilih untuk menetap di daratan yang sekarang disebut China. Banyak cerita yang telah dialami nenek moyang mereka yang mereka ingat. Kejadian-kejadian heboh yang dialami nenek moyang mereka senantiasa diceritakan turun-temurun, sampai akhirnya mereka mengembangkan suatu sistem pencatatan sejarah.

Mereka mulai mengembangkan budaya menulis - lewat gambar!

Kisah-kisah yang dialami nenek moyang mereka, sangat menginspirasi bagaimana mereka mendefinisikan suatu kata lewat gambar - atau karakter yang akan menjadi cikal-bakal tulisan/pencatatan yang mereka lakukan.  Mereka mendefinisikan kata "kapal besar/bahtera" dengan menggunakan gambar 船. Gambar/karakter itu terdiri dari 3 bagian, yaitu (kapal), (delapan) dan (mulut). Mereka ingat kisah yang diceritakan nenek moyang mereka, yaitu Nuh yang ketika terjadi banjir besar harus naik bahtera. Bahtera itu berisi 8 orang, yaitu Nuh dan istrinya, ketiga orang anak Nuh (Sam, Ham dan Yafet) beserta istri. Tragedi banjir besar itu diingat dan diceritakan turun temurun sampai mereka mencatat sejarahnya dalam karakter "kapal besar/bahtera" - sampai hari ini.

Mereka mendefinisikan kata "setan/devil" dengan menggunakan gambar 鬼. Gambar tersebut digunakan untuk mewakili kata "setan" bukannya tanpa kisah. Mereka ingat kisah nenek moyang mereka saat di sebuah taman/ladang (), kemudian ada yang secara diam-diam () mendekati (kaki) manusia (. Dari gambar "setan" (鬼) itu, lalu mereka kembangkan menjadi kata "penggoda/tempter/evil influence" dengan menggunakan gambar "魔. Gambar itu mempunyai kisah di mana si setan yang berada di antara pohon-pohon () datang untuk menggoda manusia.

Kisah bagaimana nenek moyang mereka mengingini buah terlarang mereka tuliskan dalam gambar 婪 yang mewakili kata "mengingini/tamak/covetous". Dua buah pohon () dan seorang perempuan (). Dua buah pohon itu tentulah mewakili seperti yang pernah didengar bahwa Allah yang maha tinggi menumbuhkan pohon pengetahuan tentang "yang baik" dan "yang jahat".


Kisah dua buah pohon itu juga menjadi dasar ketika mendefinisikan kata "dilarang" dalam gambar 禁. Mereka ingat bagaimana nenek moyang mereka menerima larangan pertama dari Allah, yaitu untuk tidak memakan buah dari pohon itu. Gambar dua buah pohon () dan gambar () yang mewakili peringatan/larangan dari Allah.

Dari kejadian ini mereka mendefinisikan kata "awal" dengan menggunakan karakter 始. Gambar seorang perempuan (  ) yang secara diam-diam () memakan buah terlarang (). Awal dari dosa. Awal dari kejatuhan manusia.

Setelah awal dari dosa tersebut, nenek moyang mereka memutuskan untuk menyembunyikan diri di balik pohon ketika Allah mencarinya. Mereka mendefinisikan kata "sembunyi" dengan gambar "躲", tubuh () di belakang pohon ().

Kata "persembahan/sacrifice" juga mereka definisikan dengan gambar yang mewakili kisah yang terjadi setelah banjir besar, yaitu gambar 祭. Mereka ingat bahwa setelah peristiwa banjir besar, Nuh membangun altar dan memberikan korban bakaran dari binatang dan burung yang tidak haram. Jadilah kata "persembahan" yang berasal dari kata  (daging) +  (tangan) +  (dipersembahkan kepada Allah). Mereka tahu bahwa persembahan bagi Allah adalah sesuatu yang sangat penting sehingga harus direkam dalam karakter yang wajib diingat dan diteruskan ke generasi-generasi berikutnya.

Kata "selesai/complete" mereka rekam dalam gambar 完 setelah terinspirasi dari kejadian di mana Allah nenek moyang mereka menyatakan "segala pekerjaan yang dilakukan telah selesai" setelah menciptakan dua (二) manusia () di bawah rumah/atap ().

Ada puluhan gambar lagi yang merupakan rekaman dari kejadian-kejadian yang diceritakan secara turun-temurun oleh nenek moyang mereka (造, 要, 園, 内, 肉, 宮, 談, dan banyak lagi). Beberapa ratus tahun kemudian, Musa menuliskan kisah yang sama persis, dalam bahasa yang berbeda. Kitab itu bernama The book of Genesis, kitab pertama dari Alkitab.

Catatan:
  1. Adam dan Hawa diperkirakan hidup pada tahun 5.555 BC. (http://www.israel-a-history-of.com/story-of-adam-and-eve.html)
  2. Musa menuliskan kitab Kejadian sekitar tahun 1.300 BC dengan menggunakan bahasa/karakter Ibrani. (http://en.wikipedia.org/wiki/Moses). 
  3. Menara Babel dibangun manusia sekitar di tahun 3.500 BC (http://faculty.gordon.edu/hu/bi/Ted_Hildebrandt/OTeSources/01-Genesis/Text/Articles-Books/Seely_Babel_WTJ.pdf ). Allah kemudian meruntuhkan dan menyerakkan manusia sehingga menimbulkan "confusion of tongues" atau variasi bahasa. 
  4. Salah satu kelompok suku dari keturunan Sem (anak Nuh) mengembara dan akhirnya menetap di daratan China. (http://www.askelm.com/prophecy/p950701.htm). Tentulah kelompok ini masih ingat betul bagaimana kejadian-kejadian sebelum banjir bah yang dialami nenek moyang mereka. Mereka mengembangkan sistem penulisan bahasa (yang sekarang disebut Hanzi/Kanji) pada tahun 2.500 SM, untuk memastikan bahwa kejadian yang dialami nenek moyang mereka tetap terekam dengan baik hingga dapat dipahami oleh generasi-generasi berikutnya.
  5.  Budhism dan Confucianism baru diperkenalkan sekitar tahun 200 BC, yang kemudian menyebar sehingga menjadi keyakinan sebagian besar rakyat China.
  6. Namun nenek moyang mereka, somehow, meninggalkan jejak "The book of Genesis" pada karakter yang pergunakan. 
Awesome God!