Teknologi Augmented Reality sebagai Terapan Aplikasi Pervasive Computing

Teknologi Augmented Reality sebagai Terapan Aplikasi Pervasive Computing

Aditya Rizki Yudiantika Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada [email protected]

1. Pervasive Computing 1.1 Pengertian Pervasive Computing Pada tahun 1991, Mark Weiser, seorang staf Xerox Palo Alto Research Center, pernah mengemukakan bahwa teknologi yang paling canggih di abad ke-21 setelah penemuan komputer personal adalah teknologi yang tidak lagi tampak secara fisik. Akan tetapi, teknologi komputasi yang ada telah tertanam di dalam setiap objek lingkungan nyata sehingga sudah tidak dapat dibedakan lagi bentuknya [1]. Bagi sebagian orang, pernyataan tersebut mungkin menjadi pernyataan yang sangat ambisius. Namun, dengan melihat perkembangan teknologi masif dewasa ini sepertinya pernyataan tersebut bisa saja terbukti secara nyata. Sebagai contoh, jika kita melihat perkembangan ukuran sebuah komputer mainframe yang berukuran sedemikian besarnya menyerupai sebuah lemari, saat ini kita bisa mendapati sebuah komputer yang berukuran lebih kecil dan mudah dibawa kemana-mana. Namanya pun bermacammacam, ada yang disebut sebagai laptop, notebook, PDA, tablet, smartphone, dan sebagainya. Teknologi selalu dibuat untuk memudahkan tugas-tugas manusia. Jika dahulu komputer dikembangkan untuk tujuan fungsional dan produktivitas, maka saat ini kepemilikan komputer sudah menjadi gaya hidup dan tren. Bentuk komputer

pun didesain seelegan mungkin, sesuai dengan kenyamanan manusia ketika menggunakan perangkat yang dimaksud. Istilah pervasive computing sendiri mempunyai berbagai macam makna. Bagi beberapa orang, pervasive computing berhubungan dengan akses data bergerak dan mekanisme-mekanisme yang dibutuhkan untuk mendukung sekumpulan tugas pengguna. Sebagian yang lain menekankan pervasive pada istilah “smart” dan “active”, kesadaran konteks (context awareness), dan cara pengguna menggunakan perangkat untuk berinteraksi dengan lingkungannya [2]. Ada juga yang berfokus pada pandangan devicecentric, yang berfokus pada bagaimana cara terbaik untuk menggunakan fungsi-fungsi baru dalam sebuah perangkat, serta memanfaatkan modalitas antarmuka untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Dari beberapa definisi yang ada, pervasive menyangkut tiga hal pokok. Pertama yaitu menyangkut cara orang memahami perangkat komputasi bergerak dan menggunakannya dalam lingkungan sekitarnya untuk melakukan tugas spesifik. Kedua, menyangkut cara aplikasi dikembangkan dan disebarkan untuk mengelola tugas-tugas yang akan dilakukan. Ketiga, menyangkut unjuk kerja lingkungan dan bagaimana unjuk kerja lingkungan tersebut ditingkatkan melalui kemunculan informasi baru dan fungsionalitasnya yang ada dimana-mana.

1.2 Evolusi Setelah satu dekade kemajuan perangkat keras sejak tahun 1991, beberapa produk komersial di bidang pervasive mulai bermunculan sampai dengan tahun 2001: komputer genggam dan komputer yang dapat dikenakan; jaringan LAN nirkabel; serta berbagai perangkat perasa dan kontrol peralatan. Beberapa proyek dan penelitian di universitas dan industri juga mulai digalakkan [3]. Misalnya beberapa penelitian di universitas-universitas seperti Project Aura di Carnegie Mellon, Endeavour di UC Berkeley, Oxygen di MIT, dan Portalano di Washington. Sedangkan di bidang industri termasuk didalamnya adalah AT&T Research di Cambridge (UK) dan IBM TJ Watson. Semua proyek dan penelitian tersebut merupakan sebuah upaya komunal untuk menciptakan komputasi pervasive dari banyak isu berbeda dan saling melengkapi. Semakin banyak jenis perangkat komputer yang diciptakan, juga seiring dengan perkembangan internet. Tak bisa dimungkiri bahwa komputer-komputer individu tersebut mulai terhubung di seluruh dunia. Komunikasi antarperangkat menjadi hal yang sangat penting sehingga memunculkan istilah komputasi terdistribusi. Berbagai macam isu pun mulai bermunculan, seperti kompatibilitas perangkat, interoperabilitas sistem, reliabilitas sistem, dan lainlain. Aplikasi-aplikasi konvensional yang hanya berjalan pada komputer kini mulai diperluas lagi jangkauannya. Aplikasi-aplikasi yang ada mulai dikombinasikan dengan perangkat keras yang ada untuk mendukung interaksi dengan objek dan lingkungan fisik. Antarmuka yang digunakan pun sudah mulai berubah, dari yang sebelumnya berbasis GUI (Graphical User Interface), sekarang dikenal antarmuka berbasis NUI (Natural User Interface). NUI lebih menekankan kepada bagaimana sebuah perangkat/komputer dan pengguna dapat berkomunikasi secara lebih alami. Contoh antarmuka

berbasis NUI adalah antarmuka sentuhan jari tangan pada layar sentuh (touch screen). 1.3 Isu dan Tantangan Pervasive Computing Kunci utama aplikasi pervasive adalah kompleksitas teknologinya yang tidak tampak secara nyata dalam lingkungan. Beberapa isu dan tantangan yang ditemukan dalam merealisasikan teknologi pervasive computing yaitu masalah skalabilitas, heterogenitas, integrasi, invisibilitas, persepsi (context awareness), serta smartness (context management) [1]. Sebagai bahan riset, pervasive computing juga menawarkan beberapa macam tema besar untuk menyelesaikan isu-isu dan tantangan-tantangan yang ada untuk menciptakan sebuah lingkungan pervasive yang multifungsi. Tema-tema tersebut meliputi penggunaan ruang cerdas (smart space) yang efektif, invisibilitas, skalabilitas terlokalisasi, dan penanganan kondisi yang tidak sesuai [3](Gbr 1.). Ruang cerdas merupakan sebuah ruangan dalam bangunan yang di dalamnya banyak tertanam aplikasi pervasive. Sebagai contohnya adalah pengukuran otomatis suhu, pendingin, dan cahaya sesuai kondisi dalam ruangan. Invisibilitas berhubungan dengan bagaimana aplikasi pervasive dapat seolah-olah tidak tampak dari pandangan pengguna. Skalabilitas terlokalisasi menyangkut bagaimana mengelola intensitas interaksi pengguna dengan lingkungan pervasive di sekitarnya. Implikasinya adalah kebutuhan bandwidth, energi, dan distraksi yang terjadi pada pengguna perangkat mobile nirkabel. Sedangkan penanganan kondisi yang tidak sesuai berhubungan dengan bagaimana kecerdasan sebuah sistem pervasive diterapkan pada lingkungan-lingkungan yang berbeda, serta bagaimana mekanisme umpan-balik sistem jika terjadi kegagalan komputasi secara mendadak.

tertambah jika digabungkan akan menjadi realitas campuran (mixed reality).

Gbr 1. Taksonomi Isu Pervasive Computing 2. Augmented Reality 2.1 Awal Mula Augmented Reality Augmented Reality (AR) merupakan salah satu terapan aplikasi pervasive computing. Kemunculan AR diawali dengan konsep kontinum realitas-virtualitas. Kontinum realitas-virtualitas mendefinisikan kerangka umum realitas campuran dan menggambarkan hubungan antara dunia nyata dan dunia virtual [4].

Gbr 2. Taksonomi Isu Pervasive Computing Pada Gbr 2. ditunjukkan bahwa sisi paling kiri merupakan lingkungan nyata yang hanya berisi objekobjek nyata, dan sisi paling kanan merupakan lingkungan virtual yang berisi objek virtual [5]. Dalam realitas tertambah (augmented reality), yang lebih dekat ke sisi kiri, maka lingkungan bersifat nyata dan objek bersifat virtual. Sementara dalam virtualitas tertambah (augmented virtuality), yang lebih dekat ke sisi kanan, maka lingkungan bersifat virtual dan objek bersifat nyata. Realitas tertambah dan virtualitas

Secara umum, AR mempunyai tiga karakteristik utama yaitu a) mengkombinasikan dunia nyata dan dunia virtual; b) interaktif dalam waktu nyata (real time); dan c) terdaftar dalam 3D [6]. Dengan kata lain, sistem AR merupakan sebuah sistem yang dapat menggabungkan informasi yang dibangkitkan komputer dengan lingkungan nyata, secara interaktif dan pada waktu nyata, serta mendampingkan objek virtual dan objek fisik [7]. AR juga dapat diartikan sebagai salah satu bentuk interaksi manusia-komputer yang dapat menambahkan objek virtual ke dalam penginderaan nyata yang didukung oleh kamera video dalam waktu nyata [8]. Dalam bahasa yang sederhana, AR dapat dipahami sebagai teknologi yang mengizinkan grafis virtual yang dibangkitkan komputer yang secara tepat melapisi objek fisik dalam waktu nyata [9]. 2.2 Teknologi dan Aplikasi Augmented Reality Cikal bakal perangkat AR yang pertama dikembangkan oleh Ivan Sutherland pada tahun 1960an berupa perangkat HMD (Head Mounted Display) yang dapat menampilkan citra 3D. Pada tahun 1997, Azuma menerbitkan sebuah paper yang mengulas tentang teknologi AR secara lebih rinci. Sejak saat itulah teknologi AR mulai populer dan menjadi topik penelitian di bidang HCI. Perangkat lunak untuk mengembangkan AR juga turut berkembang dengan hadirnya ARToolkit pada tahun 1999 [10]. Sampai saat ini, AR telah dimanfaatkan ke dalam berbagai bidang kehidupan, seperti sistem informasi personal (Personal Assistance and Advertisement, Navigation, Touring); militer dan industri (design, assembly, maintenance, Combat and simulation); hiburan (Sports broadcasting, Games); perkantoran (kolaborasi, pendidikan dan pelatihan); dan medis [11].

2.3 Mobile Augmented Reality pada Lingkungan Pervasive Context awareness dalam pervasive computing menjadi isu yang menarik untuk dikaji bila digabungkan dengan teknologi augmented reality. Salah satu implementasi context awareness dalam augmented reality adalah Context-Aware Mobile Augmented Reality (CAMAR) 2.0. CAMAR 2.0 merupakan hasil pengembangan versi CAMAR sebelumnya [12]. CAMAR 2.0 diklaim sebagai teknologi konvergensi yang bertujuan untuk merealisasikan teknologi AR secara berkelanjutan, membentuk lingkungan cerdas yang evolusional melalui partisipasi aktif, berbagi sosial, dan melakukan kolaborasi andal berdasarkan konteks dan konten tertambah yang relevan pada semua objek nyata dalam lingkungan bergerak (mobile). Tiga prinsip utama CAMAR 2.0 yaitu augmentasi yang ada dimana-mana (ubiquitous augmentation), kesadaran konteks level tinggi (high-level contextawareness), dan partisipasi berkelanjutan (sustainable participation). Augmentasi yang ada dimana-mana mengizinkan pengguna untuk berinteraksi dengan objek-objek berupa informasi yang kaya pervasive dalam berbagai lingkungan/ruang cerdas. Kesadaran konteks level tinggi mengizinkan pengguna untuk secara transparan dan halus saat berinteraksi dengan objek, informasi, dan pengguna yang diinginkan. Partisipasi berkelanjutan berarti memotivasi diri sendiri untuk menjadi bagian dalam kelompok sebagai pengembang aplikasi dan layanan, serta menjadi pembuat konten dan informasi yang berhubungan dengan objek. Beberapa contoh aplikasi yang dapat dikembangkan dengan konsep CAMAR 2.0 adalah asisten ruang cerdas (smart home assistant) dan panduan tur (tour guide). Kedua aplikasi tersebut dikembangkan untuk perangkat ponsel cerdas.

Gbr 3. Smart home assistant Smart home assistant (Gbr 3)dapat melakukan beberapa fungsi, yaitu:  Pengguna dapat melihat ruang cerdas dan mencari sensor & aplikasi yang terdeteksi dalam ruang tersebut.  Pengguna dapat mengontrol dan mengelola aplikasi dan sensor dengan cara yang intuitif (mudah diingat).  Pengguna dapat menambahkan dan memodifikasi fungsi-fungsi yang diinginkan terhadap objek dan aplikasi cerdas.  Pengguna dapat memasukkan pesan ke dalam sebuah objek atau area tertentu dalam lingkup ruang cerdas dan membagikan pesan tersebut dengan pengguna di lokasi lain melalui ruang virtual.

Assistant (MARA)(Gbr 5). MARA menggunakan seperangkat kacamata untuk memvisualisasikan objek nyata dan objek tertambah, serta komputer punggung untuk memproses komputasi Mobile Augmented Reality [13].

Gbr 5. Mobile Augmented Reality-Based Virtual Assistant

Gbr 4. a) indoor tour guide; b) outdoor tour guide

Aplikasi Tour Guide (Gbr 4) dalam CAMAR 2.0 dapat melakukan beberapa fungsi, yaitu:  Pengguna tidak hanya dipandu dengan informasi tertambah melalui perangkat ponsel cerdas. Akan tetapi, pengguna juga dapat melihat berbagai macam objek nyata yang dipenuhi dengan tag-tag informasi.  Pengguna juga diizinkan untuk menambahkan informasi tertambah ke dalam aplikasi tersebut sehingga dapat dibagikan kepada pengguna lain. Dengan demikian, informasi yang ada didalamnya menjadi semakin kaya dengan tambahan beberapa informasi dari beragam sumber. Selain kedua aplikasi tersebut, mobile augmented reality dalam lingkungan pervasive juga dapat diterapkan sebagai asisten atau pemandu virtual dengan penciptaan karakter khusus (avatar) seperti dalam penelitian Mobile Augmented Reality-Based Virtual

2.4 Mobile Augmented Reality Berbasis Komputasi Awan (Cloud Computing) Teknologi komputasi awan (cloud computing) ikut mendukung infrastruktur aplikasi-aplikasi pervasive dalam hal komunikasi data di tingkat server. Salah satu aspek pervasive computing adalah penghematan energi. Komputasi awan diciptakan sebagai salah satu infrastruktur green technology yang diharapkan dapat menggantikan server-server konvensional ke dalam arsitektur komputasi yang bersifat cloud. Penelitian tentang implementasi mobile augmented reality berbasis komputasi awan telah dilakukan. Sistem tersebut menggunakan perangkat bergerak dengan sebuah kamera untuk menangkap citra buku berduri dan mengirimkan fitur yang ada ke server cloud [14]. Pada server cloud, fitur dicocokkan dengan database, kemudian informasi yang paling tepat untuk buku tersebut akan dikirim kembali ke perangkat mobile. Informasi yang diperoleh akan ditampilkan dalam bentuk objek AR. Penggunaan cloud sebagai

database juga memudahkan pengembangan sistem AR selanjutnya.

spesifik. Beberapa isu dan tantangan dari sisi perangkat lunak dan perangkat keras AR masih diteliti lebih jauh.

3.

Suatu saat nanti mungkin semua objek fisik di sekitar kita dapat dikenali dengan mudah melalui teknologi AR. Perangkat yang mudah dibawa kemanamana tidak hanya terbatas pada perangkat ponsel cerdas. Seperti yang sudah dikenal sekarang, teknologi AR sudah merambah dalam bentuk kacamata pintar (Google Glass), helm pintar, dan lain sebagainya.

Masa Depan Augmented Lingkungan Pervasive

Reality

dalam

Teknologi AR di masa depan akan menjadi teknologi yang semakin populer. Teknologi AR berusaha menggabungkan interaksi alami antara lingkungan nyata (fisik) dan lingkungan virtual (komputer) sehingga dapat memberikan kekayaan informasi. Manusia akan dimudahkan dengan ketersediaan informasi tersembunyi yang tersemat pada objek-objek fisik, tanpa dipusingkan dengan kompleksitas objek yang ada. Dukungan perangkat ponsel cerdas yang mudah dibawa dan digenggam juga membuat teknologi AR semakin pervasive. Seperti layaknya perkembangan komputer personal saat ini, ponsel cerdas juga masih terus dikembangkan agar menjadi semakin canggih. Misalnya dari sisi kemampuan prosesor, akurasi berbagai sensor, dan juga kecepatan komunikasi data. Sebagai contoh penerapan smart museum dalam lingkungan pervasive, pengelola museum tidak perlu memasang papan informasi yang terlalu banyak di sekitar objek fisik. Papan informasi cukup berisi label yang berisi keterangan singkat nama objek. Jika ada pengunjung museum yang datang, pengunjung tersebut cukup mengarahkan ponsel cerdasnya ke objek fisik yang sedang diamati untuk mendapatkan informasi yang lebih rinci. Interaksi lain juga bisa ditambahkan, misalnya dengan membuat antarmuka untuk memberi komentar, rating, serta rekomendasi kepada orang lain. Bahkan skenario game berbasis AR dalam museum juga bisa diterapkan untuk memberikan hiburan yang mendidik kepada pengunjung berbagai usia (edutainment). Domain aplikasi AR sangatlah luas dalam kehidupan sehari-hari. Saat ini beberapa aplikasi AR masih terbatas pada lingkungan-lingkungan yang

4.

Referensi

[1] D. Saha and A. Mukherjee, "Pervasive Computing: A Paradigm for The 21st Century," IEEE Computer Society, pp. 25-31, 2003. [2] G. Banavar, J. Beck, E. Gluzberg, J. Munson, J. Sussman and D. Zukowski, "Challenges: an application model for pervasive computing," in In Proceedings of the 6th annual international conference on Mobile computing and networking, 2000. [3] M. Satyanarayanan, "Pervasive Computing: Vision and Challenges," IEEE Personal Communications, 2001. [4] P. Milgram and F. Kishino, "A Taxonomy Of Mixed Reality Visual Displays," in IEICE Transactions on Information Systems, 1994. [5] S. Zlatanova, "Augmented Reality Technology," TU Delft, Section GIS technology, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft, 2002. [6] R. T. Azuma, "A Survey of Augmented Reality," in In Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 1997. [7] T. H. Höllerer and S. K. Feiner, "Mobile Augmented Reality," in Telegeoinformatics: Location-Based Computing and Services, 2004. [8] C. Ludwig and C. Reimann, "Augmented reality: Information at focus," in Cooperative Computing & Communication Laboratory (Volume 4. No. 1), 2005.

[9] F. Zhou, H. B.-L. D. Duh and M. Billinghurst, "Trends in Augmented Reality Tracking, Interaction and Display: A Review of Ten Years of ISMAR," in IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality, Cambridge, 2008. [10] S. C.-Y. Yuen, G. Yaoyuneyong and E. Johnson, "Augmented Reality: An Overview and Five Directions for AR in Education," Journal of Educational Technology Development and Exchange, pp. 119-140, 2011. [11] D. v. Krevelen and R. Poelman, "A Survey of Augmented Reality Technologies, Applications and Limitations," The International Journal of Virtual Reality, pp. 1-20, 2010. [12] C. Shin, W. Lee, Y. Suh, H. Yoon, Y. Lee and W. Woo, "CAMAR 2.0: Future Direction of Context-Aware Mobile Augmented Reality," in International Symposium on Ubiquitous Virtual Reality, 2009. [13] A. Schmeil and W. Broll, "MARA – A Mobile Augmented Reality-Based Virtual Assistant," in IEEE Virtual Reality Conference, North Carolina, 2007. [14] B.-R. Huang, C. H. Liny and C.-H. Lee, "Mobile Augmented Reality Based on Cloud Computing," in Anti-Counterfeiting, Security and Identification (ASID), 2012 International Conference on. IEEE, 2012.