dan abstrak - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for...

28
iii Judul : Penerapan Backpropagation Through Time dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II pada Proses Meniru Gaya Bermain dalam Permainan Komputer Balap Mobil Nama : I Putu Yudi Haryasa (NIM: 1108605027) Pembimbing : 1. Agus Muliantara, S.Kom., M.Kom. 2. I Putu Gede Hendra Suputra, S.Kom., M.Kom. ABSTRAK Peniruan atau pemodelan gaya bermain dimaksudkan sebagai pembentukan pengontrol untuk agen permainan komputer yang dapat memainkan permainan dengan cara yang mirip dengan pemain tertentu. Pengontrol yang dibentuk berupa kecerdasan buatan yang dalam memainkan suatu permainan tertentu, memiliki gaya bermain yang mirip dengan pemain manusia yang dimodelkan. Permasalahan peniruan perilaku pemain dapat dilihat sebagai sequence learning problem (berjenis sequence prediction, yaitu upaya untuk memprediksi elemen berikutnya dari suatu urutan berdasarkan semua elemen sebelumnya), sehingga akan digunakan salah satu algoritma supervised learning standar untuk melatih jaringan recurrent yaitu Backpropagation Through Time (BPTT). BPTT akan dikombinasikan secara sekuensial dengan salah satu algoritma multiobjective evolutionary yaitu Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II). Implementasi dilakukan dalam konteks memodelkan gaya bermain dalam permainan balap mobil TORCS. Dilakukan evaluasi ukuran fitness menggunakan empat ukuran yaitu MSE (mean squared error) dari perintah setir, MSE dari perintah akselerasi dan perintah rem, MSE dari waktu tempuh, dan MSE dari kerusakan yang dilakukan oleh pengemudi buatan dibandingkan dengan pemain yang ditiru. Hasil pelatihan menggunakan algoritma BPTT dalam kasus terbaik mampu mencapai nilai 0,119819, 0,148762, 30,544044, dan 37636. Sedangkan hasil pelatihan menggunakan kombinasi algoritma BPTT dan NSGA II dalam kasus terbaik mampu mencapai nilai 0,120284, 0,144785, 18,731584, dan 24858,77778. Hal ini menunjukkan bahwa pengemudi buatan hasil dari kombinasi algoritma BPTT dan NSGA II belum mampu untuk sepenuhnya mengungguli pengemudi buatan hasil dari algoritma BPTT saja dalam keempat ukuran fitness. Selain itu, dengan menggunakan evaluasi phenomenological ditemukan bahwa pengembangan yang dilakukan dengan algoritma NSGA II belum mampu memberikan perubahan yang signifikan secara visual terhadap pengemudi buatan hasil pelatihan dengan algoritma BPTT saja. Kata kunci: Peniruan gaya bermain, permainan komputer balap mobil, sequence learning, supervised learning, multiobjective evolutionary.

Upload: duongcong

Post on 31-Mar-2019

232 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

iii

Judul : Penerapan Backpropagation Through Time dan Nondominated

Sorting Genetic Algorithm II pada Proses Meniru Gaya

Bermain dalam Permainan Komputer Balap Mobil

Nama : I Putu Yudi Haryasa (NIM: 1108605027)

Pembimbing : 1. Agus Muliantara, S.Kom., M.Kom.

2. I Putu Gede Hendra Suputra, S.Kom., M.Kom.

ABSTRAK

Peniruan atau pemodelan gaya bermain dimaksudkan sebagai

pembentukan pengontrol untuk agen permainan komputer yang dapat memainkan

permainan dengan cara yang mirip dengan pemain tertentu. Pengontrol yang

dibentuk berupa kecerdasan buatan yang dalam memainkan suatu permainan

tertentu, memiliki gaya bermain yang mirip dengan pemain manusia yang

dimodelkan.

Permasalahan peniruan perilaku pemain dapat dilihat sebagai sequence

learning problem (berjenis sequence prediction, yaitu upaya untuk memprediksi

elemen berikutnya dari suatu urutan berdasarkan semua elemen sebelumnya),

sehingga akan digunakan salah satu algoritma supervised learning standar untuk

melatih jaringan recurrent yaitu Backpropagation Through Time (BPTT). BPTT

akan dikombinasikan secara sekuensial dengan salah satu algoritma multiobjective

evolutionary yaitu Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II).

Implementasi dilakukan dalam konteks memodelkan gaya bermain dalam

permainan balap mobil TORCS.

Dilakukan evaluasi ukuran fitness menggunakan empat ukuran yaitu MSE

(mean squared error) dari perintah setir, MSE dari perintah akselerasi dan

perintah rem, MSE dari waktu tempuh, dan MSE dari kerusakan yang dilakukan

oleh pengemudi buatan dibandingkan dengan pemain yang ditiru. Hasil pelatihan

menggunakan algoritma BPTT dalam kasus terbaik mampu mencapai nilai

0,119819, 0,148762, 30,544044, dan 37636. Sedangkan hasil pelatihan

menggunakan kombinasi algoritma BPTT dan NSGA II dalam kasus terbaik

mampu mencapai nilai 0,120284, 0,144785, 18,731584, dan 24858,77778. Hal ini

menunjukkan bahwa pengemudi buatan hasil dari kombinasi algoritma BPTT dan

NSGA II belum mampu untuk sepenuhnya mengungguli pengemudi buatan hasil

dari algoritma BPTT saja dalam keempat ukuran fitness. Selain itu, dengan

menggunakan evaluasi phenomenological ditemukan bahwa pengembangan yang

dilakukan dengan algoritma NSGA II belum mampu memberikan perubahan yang

signifikan secara visual terhadap pengemudi buatan hasil pelatihan dengan

algoritma BPTT saja.

Kata kunci: Peniruan gaya bermain, permainan komputer balap mobil, sequence

learning, supervised learning, multiobjective evolutionary.

Page 2: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

iv

Title : The Application of Backpropagation Through Time and

Nondominated Sorting Genetic Algorithm II in the Playing

Style Imitating Process on the Computer Games of Car Racing

Name : I Putu Yudi Haryasa (NIM: 1108605027)

Supervisors : 1. Agus Muliantara, S.Kom., M.Kom.

2. I Putu Gede Hendra Suputra, S.Kom., M.Kom.

ABSTRACT

Imitation or modeling of playing style of play is defined as a formation of

agent controller for computer games that can play the game in a manner similar to

certain players. The controller is made in the form of artificial intelligence in

playing a particular game that has a style of play that is similar to the human

player being modeled.

Problems of imitation of the behavior of the players can be seen as the

sequence learning problems (in the kind of sequence prediction, which attempts to

predict the next element of a sequence based on all the previous elements), so it

will be used one of the standard supervised learning algorithms to train the

recurrent of network namely Backpropagation Through Time (BPTT). BPTT will

be combined sequentially with one of the multiobjective evolutionary algorithms,

i.e. Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II). The implementation

was conducted in the context of modeling the style of play in a car racing game of

TORCS.

It was conducted the evaluation of the size of the fitness by using four

sizes of MSE (mean squared error) from the steering wheel commands, MSE of

acceleration and braking commands, MSE of travel time, and the MSE of the

damage done by a driver made in comparison to players who were imitated. The

training result by using the BPTT algorithm in the best case was able to reach a

value of 0.119819, 0.148762, 30.544044, and 37636. While the training results by

using a combination of BPTT and NSGA II algorithm in the best case was able to

reach a value of 0.120284, 0.144785, 18.731584, and 24858.77778. This indicates

that the artificial intelligence based-driver as the result of a combination of BPTT

and NSGA II algorithm has not been able to completely surpass the artificial

driver of the algorithm results of BPTT only in the four sizes of fitness. In

addition, by using a phenomenological evaluation, it was found that the

development conducted by algorithms of NSGA II has not been able to provide

significant visual changes to the artificial driver as a result of training by BPTT

algorithm only.

Keywords: Imitation of the style of play, computer games of car racing, sequence

learning, supervised learning, evolutionary multiobjective.

Page 3: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas

rahmat-Nya penelitian dengan judul “Penerapan Backpropagation Through Time

dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II pada Proses Meniru Gaya

Bermain dalam Permainan Komputer Balap Mobil” ini dapat diselesaikan dengan

baik. Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan Tugas Akhir di

Jurusan Ilmu Komputer FMIPA UNUD dan dilaksanakan pada periode Agustus

2016 hingga Maret 2017 di Universitas Udayana.

Sehubungan dengan telah terselesaikannya penelitian ini, maka diucapkan

terima kasih dan penghargaan kepada berbagai pihak yang telah membantu

penyusun, antara lain:

1. Bapak Agus Muliantara, S.Kom., M.Kom. sebagai pembimbing I yang telah

banyak meluangkan waktu untuk memberikan petunjuk dalam pelaksanaan

penelitian ini.

2. Bapak I Putu Gede Hendra Suputra, S.Kom., M.Kom. sebagai pembimbing II

yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan petunjuk dalam

pelaksanaan penelitian ini.

3. Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Jurusan Ilmu Komputer FMIPA yang telah

meluangkan waktu turut memberikan saran dan masukan dalam pelaksanaan

penelitian ini.

4. Keluarga dan teman-teman di Jurusan Ilmu Komputer yang telah memberikan

dukungan moral dalam penyelesaian proposal ini.

Disadari pula bahwa hasil-hasil dari penelitian ini masih mengandung

kelemahan dan kekurangan. Memperhatikan hal ini, maka masukan dan saran-

saran penyempurnaan sangat diharapkan.

Bukit Jimbaran, Maret 2017

Penyusun

I Putu Yudi Haryasa

Page 4: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ........................................................ ii

ABSTRAK ............................................................................................................. iii

ABSTRACT ........................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................ v

DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3. Batasan Masalah ..................................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian .................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................................. 4

1.6. Metodelogi Penelitian ............................................................................. 4

1.6.1. Gambaran Umum Sistem ................................................................... 6

1.6.2. Pengumpulan Data ............................................................................. 9

1.6.3. Metode yang Digunakan .................................................................. 13

1.6.4. Eksperimen ...................................................................................... 15

1.6.5. Evaluasi ............................................................................................ 15

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 17

2.1. Backpropagation Through Time ........................................................... 17

2.1.1. Backpropagation .............................................................................. 18

2.1.2. Backpropagation dengan Perbedaan Waktu .................................... 23

2.2. Nondominated Sorting Genetic Algorithm II ....................................... 24

2.2.1. Solusi Pareto-optimal ....................................................................... 25

2.2.2. Pendekatan Nondominated Sorting ................................................. 26

2.2.3. Mempertahankan Keragaman .......................................................... 26

2.2.4. Proses Utama NSGA-II .................................................................... 28

2.3. Perilaku Dapat Dipercaya dan Peniruan Perilaku Pemain ................... 29

Page 5: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

vii

2.4. Direct Modelling dan Indirect Modelling ............................................. 30

2.5. The Open Racing Car Simulator (TORCS) .......................................... 31

2.5.1. Sensor ............................................................................................... 32

2.5.2. Aktuator ........................................................................................... 33

2.6. Tinjauan Studi ...................................................................................... 33

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN ..................................................... 36

3.1. Kebutuhan Fungsional .......................................................................... 36

3.1.1. Mengontrol Mobil ............................................................................ 36

3.1.2. Mengemudi Secara Manual ............................................................. 36

3.1.3. Mengemudi dengan Pengemudi Buatan .......................................... 36

3.1.4. Melakukan Prosedur Pengontrolan Otomatis .................................. 36

3.1.5. Merekam Data Pemain ..................................................................... 37

3.1.6. Membaca Data Rekaman Pemain .................................................... 37

3.1.7. Melatih Pengemudi Buatan Awal .................................................... 38

3.1.8. Melatih Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir ................................ 38

3.1.9. Melakukan Klasterisasi Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir ....... 38

3.2. Rancangan Arsitektur Sistem ............................................................... 39

3.2.1. Rancangan Arsitektur Pengemudi Buatan ....................................... 40

3.3. Rancangan Data .................................................................................... 42

3.3.1. Data Rekaman Pemain ..................................................................... 43

3.3.2. Data File Pengemudi ........................................................................ 44

3.4. Rancangan Proses ................................................................................. 46

3.5. Rancangan Prosedural .......................................................................... 48

3.5.1. Mengontrol Mobil ............................................................................ 48

3.5.2. Mengemudi Secara Manual ............................................................. 51

3.5.3. Mengemudi dengan Pengemudi Buatan .......................................... 52

3.5.4. Melakukan Prosedur Pengontrolan Otomatis .................................. 53

3.5.5. Merekam Data Pemain ..................................................................... 58

3.5.6. Membaca Data Rekaman Pemain .................................................... 60

3.5.7. Melatih Pengemudi Buatan Awal .................................................... 62

3.5.8. Melatih Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir ................................ 69

3.5.9. Melakukan Klasterisasi Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir ....... 74

3.6. Rancangan Eksperimen ........................................................................ 78

3.6.1. Eksperimen Jumlah Hidden Neuron dan Learning Rate BPTT ...... 79

Page 6: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

viii

3.6.2. Eksperimen Mutation Random Variance NSGA II ......................... 79

3.7. Rancangan Evaluasi .............................................................................. 81

3.7.1. Evaluasi Ukuran Fitness .................................................................. 81

3.7.2. Evaluasi Phenomenological ............................................................. 82

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 86

4.1. Implementasi Sistem ............................................................................ 86

4.1.1. Implementasi Pengontrolan Mobil ................................................... 86

4.1.2. Implementasi Perekaman Data Pemain ........................................... 90

4.1.3. Implementasi Pembacaan Data Rekaman Pemain ........................... 91

4.1.4. Implementasi Pelatihan Pengemudi Buatan Awal ........................... 93

4.1.5. Implementasi Pelatihan Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir ....... 96

4.1.6. Implementasi Klasterisasi Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir . 101

4.2. Pengumpulan Data .............................................................................. 104

4.3. Eksperimen ......................................................................................... 105

4.3.1. Eksperimen Jumlah Hidden Neuron dan Learning Rate BPTT .... 105

4.3.2. Eksperimen Mutation Random Variance NSGA II ....................... 107

4.4. Evaluasi .............................................................................................. 109

4.4.1. Pelatihan Pengemudi Buatan ......................................................... 110

4.4.2. Evaluasi Ukuran Fitness ................................................................ 115

4.4.3. Evaluasi Phenomenological ........................................................... 121

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 125

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 125

5.2. Saran ................................................................................................... 126

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 128

LAMPIRAN

Page 7: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Daftar sensor yang digunakan ............................................................... 10

Tabel 1.2 Daftar aktuator yang digunakan ............................................................ 10

Tabel 1.3 Daftar sensor lain .................................................................................. 11

Tabel 1.4 Daftar aktuator lain ............................................................................... 11

Tabel 3.1 Atribut-atribut class diagram pengemudi buatan ................................. 45

Tabel 3.2 Rentang nilai output .............................................................................. 67

Tabel 3.3 Nilai minimum dan maksimum dari ukuran-ukuran fitness.................. 76

Tabel 3.4 Prosedur untuk pelatihan dan evaluasi supervised neural network....... 82

Tabel 3.5 Daftar pengemudi yang dibandingkan .................................................. 84

Tabel 3.6 Rancangan presentasi hasil dari survei online ...................................... 85

Tabel 4.1 Rincian data rekaman pemain 1 .......................................................... 104

Tabel 4.2 Rincian data rekaman pemain 2 .......................................................... 104

Tabel 4.3 Nilai error test set hasil eksperimen .................................................... 105

Tabel 4.4 Waktu pelatihan ketika kriteria pemberhentian terpenuhi .................. 105

Tabel 4.5 Nilai error training set hasil eksperimen............................................. 106

Tabel 4.6 Hasil eksperimen mutation random variance NSGA II...................... 108

Tabel 4.7 Error test set dari pengemudi buatan awal yang dihasilkan ................ 110

Tabel 4.8 Jumlah epoch dan waktu pelatihan saat kriteria pemberhentian terpenuhi

........................................................................................................................ 110

Tabel 4.9 Hasil klasterisasi pengemudi-pengemudi buatan akhir dari pemain 1 113

Tabel 4.10 Hasil klasterisasi pengemudi-pengemudi buatan akhir dari pemain 2

........................................................................................................................ 114

Tabel 4.11 Hasil evaluasi ukuran fitness pengemudi buatan dari pemain 1 ....... 117

Tabel 4.12 Hasil evaluasi ukuran fitness pengemudi buatan dari pemain 2 ....... 117

Tabel 4.13 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi-pengemudi

buatan dari pemain 1 ...................................................................................... 117

Tabel 4.14 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi-pengemudi

buatan dari pemain 2 ...................................................................................... 118

Page 8: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

x

Tabel 4.15 Ukuran fitness pengemudi buatan awal dari pemain 1 pada masing-

masing trek ..................................................................................................... 119

Tabel 4.16 Ukuran fitness pengemudi buatan akhir 924 dari pemain 1 pada

masing-masing trek ........................................................................................ 119

Tabel 4.17 Ukuran fitness pengemudi buatan awal dari pemain 2 pada masing-

masing trek ..................................................................................................... 119

Tabel 4.18 Ukuran fitness pengemudi buatan akhir 975 dari pemain 2 pada

masing-masing trek ........................................................................................ 119

Tabel 4.19 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi buatan

awal dari pemain 1 ......................................................................................... 120

Tabel 4.20 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi buatan

akhir dari pemain 1 ......................................................................................... 120

Tabel 4.21 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi buatan

awal dari pemain 2 ......................................................................................... 120

Tabel 4.22 Rata-rata waktu tempuh dan kerusakan putaran pengemudi buatan

akhir dari pemain 2 ......................................................................................... 120

Tabel 4.23 Hasil survei online dengan video acuan pemain 1 ............................ 122

Tabel 4.24 Hasil survei online dengan video acuan pemain 2 ............................ 122

Tabel 4.25 Hasil pengujian Mann-Whitney U pada hasil survei dengan video

acuan pemain 1 ............................................................................................... 124

Tabel 4.26 Hasil pengujian Mann-Whitney U pada hasil survei dengan video

acuan pemain 2 ............................................................................................... 124

Tabel 4.27 Nilai kritis dari U (𝛼 = 0,05) untuk setiap pasang pengemudi ........ 124

Page 9: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Metodelogi penelitian .......................................................................... 5

Gambar 1.2 Tugas utama sistem ............................................................................. 7

Gambar 1.3 Skema sistem dalam mengontrol mobil .............................................. 7

Gambar 1.4 Skema mengemudi secara manual ...................................................... 8

Gambar 1.5 Skema mengemudi dengan pengemudi buatan ................................... 8

Gambar 1.6 Ilustrasi pengumpulan data pemain ..................................................... 9

Gambar 1.7 Trek 1: CG Speedway number 1 ....................................................... 12

Gambar 1.8 Trek 2: Alpine 1 ................................................................................ 12

Gambar 1.9 Trek 3: E-Track 3 .............................................................................. 13

Gambar 1.10 Trek 4: Street-1................................................................................ 13

Gambar 1.11 Trek 5: CG track 3 ........................................................................... 13

Gambar 1.12 Skema umum dari kombinasi algoritma yang digunakan ............... 14

Gambar 2.1 Generalisasi desain jaringan dengan perbedaan waktu ..................... 18

Gambar 2.2 Desain jaringan backpropagation standar ......................................... 20

Gambar 2.3 Alur mundur dalam perhitungan derivatif ......................................... 22

Gambar 2.4 Perhitungan crowding distance ......................................................... 27

Gambar 2.5 Tampilan TORCS .............................................................................. 32

Gambar 2.6 Arsitektur dari perangkat lunak kompetisi ........................................ 32

Gambar 3.1 Rancangan arsitektur sistem .............................................................. 39

Gambar 3.2 Rancangan arsitektur jaringan saraf tiruan dari pengemudi buatan .. 41

Gambar 3.3 Struktur file rekaman pemain ............................................................ 43

Gambar 3.4 Pembagian data penelitian ................................................................. 44

Gambar 3.5 Class diagram dari pengemudi buatan .............................................. 45

Gambar 3.6 Pembentukan file pengemudi ............................................................ 45

Gambar 3.7 Rancangan proses utama sistem ........................................................ 46

Gambar 3.8 Diagram alir prosedur mengontrol mobil .......................................... 49

Gambar 3.9 Diagram alir prosedur mengontrol mobil (lanjutan) ......................... 50

Gambar 3.10 Diagram alir prosedur mengemudi secara manual .......................... 51

Page 10: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

xii

Gambar 3.11 Diagram alir prosedur mengemudi dengan pengemudi buatan ....... 52

Gambar 3.12 Diagram alir prosedur pemulihan otomatis ..................................... 54

Gambar 3.13 Diagram alir prosedur pengereman ABS ........................................ 56

Gambar 3.14 Diagram alir prosedur transmisi otomatis ....................................... 57

Gambar 3.15 Diagram alir prosedur kopling otomatis.......................................... 58

Gambar 3.16 Diagram alir prosedur merekam data pemain ................................. 59

Gambar 3.17 Diagram alir prosedur membaca data rekaman pemain .................. 61

Gambar 3.18 Diagram alir pelatihan pengemudi buatan awal .............................. 63

Gambar 3.19 Diagram alir pelatihan pengemudi-pengemudi buatan akhir .......... 71

Gambar 3.20 Representasi Individu ...................................................................... 73

Gambar 3.21 Pengukuran nilai fitness dengan simulasi ....................................... 73

Gambar 3.22 Diagram alir klasterisasi pengemudi-pengemudi buatan akhir ....... 75

Gambar 4.1 Tampilan antarmuka tab Driving ...................................................... 87

Gambar 4.2 Pengontrolan mobil pada TORCS dalam satu komputer .................. 89

Gambar 4.3 Contoh isi dari file rekaman pemain ................................................. 90

Gambar 4.4 Beberapa file rekaman pemain yang dihasilkan ................................ 91

Gambar 4.5 Tampilan antarmuka tab Records Selector........................................ 92

Gambar 4.6 Tampilan antarmuka tab Supervised Learning.................................. 95

Gambar 4.7 File-file yang dihasilkan dari pelatihan pengemudi buatan awal ...... 95

Gambar 4.8 Tampilan antarmuka tab Multiobjective Evolution ........................... 98

Gambar 4.9 File dan direktori yang dihasilkan dari pelatihan pengemudi-

pengemudi buatan akhir ................................................................................... 99

Gambar 4.10 Direktori yang menyimpan pareto front dari setiap generasi ......... 99

Gambar 4.11 Direktori-direktori pengemudi buatan pada suatu generasi .......... 100

Gambar 4.12 File pengemudi buatan dalam direktori pengemudi buatan .......... 100

Gambar 4.13 Tampilan antarmuka tab Clustering .............................................. 102

Gambar 4.14 File dan direktori tambahan yang dihasilkan proses klasterisasi .. 103

Gambar 4.15 Isi dari direktori LastParetoFrontClustering ................................ 103

Gambar 4.16 Grafik hasil eksperimen jumlah hidden neuron dan learning rate 107

Gambar 4.17 Grafik hasil eksperimen mutation random variance NSGA II ..... 108

Page 11: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

xiii

Gambar 4.18 Scatter plot nilai ukuran fitness pengemudi buatan akhir pemain 1

........................................................................................................................ 111

Gambar 4.19 Scatter plot nilai ukuran fitness pengemudi buatan akhir pemain 2

........................................................................................................................ 112

Gambar 4.20 Scatter plot ukuran fitness pengemudi buatan akhir terpilih dari

pemain 1 ......................................................................................................... 114

Gambar 4.21 Scatter plot ukuran fitness pengemudi buatan akhir terpilih dari

pemain 2 ......................................................................................................... 115

Gambar 4.22 Contoh tampilan survei online yang dilakukan ............................. 121

Page 12: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. Hasil Pelatihan Pengemudi-Pengemudi Buatan Akhir

2. Transkrip Hasil Survei Online dalam Evaluasi Phenomenological

Page 13: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1

1.1. Latar Belakang

Peniruan atau pemodelan gaya bermain dimaksudkan sebagai

pembentukan pengontrol untuk agen permainan komputer yang dapat memainkan

permainan dengan cara yang mirip dengan pemain tertentu (Hoorn et al, 2009).

Pengontrol yang dibentuk berupa kecerdasan buatan yang dalam memainkan

suatu permainan tertentu, memiliki gaya bermain yang mirip dengan pemain

manusia yang dimodelkan.

Terdapat beberapa alasan untuk membangun pengontrol yang dapat

memainkan suatu permainan dengan cara yang mirip dengan manusia (human-

like) atau bahkan dengan cara yang mirip dengan manusia tertentu. Pertama,

terdapat asumsi umum bahwa dengan adanya agen permainan komputer (biasa

disebut NPC (Non-player Character)) yang memiliki believable behaviour

(perilaku dapat dipercaya) dalam sebuah permaian, misal sebagai lawan atau

rekan satu tim, dapat membuat permainan tersebut lebih menyenangkan dan

menarik (Ortega et al, 2013). Agen permainan komputer yang dapat bermain

dengan cara yang mirip dengan pemain juga dapat membantu mendemonstrasikan

bagaimana memainkan permainan secara umum atau memainkan level permainan

tertentu, sehingga memungkinkan demonstrasi yang diberikan akan lebih berguna

atau lebih mudah diterima (Ortega et al, 2013). Alasan lain adalah bahwa

mungkin akan berguna jika dapat mengetahui bagaimana performa pemain

tertentu dalam memainkan suatu konten permainan, misalnya sebuah level

permainan, tanpa pemain perlu menghabiskan waktu memainkan konten

permainan tersebut (Ortega et al, 2013). Secara khusus, hal ini sangat berguna

dalam automatic personalized content creation seperti yang dilakukan oleh

Togelius et al (2007).

Secara umum terdapat dua pendekatan metode yang digunakan untuk

memodelkan gaya bermain pemain, yaitu metode direct dan indirect modelling

Page 14: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

2

(Hoorn et al, 2009). Namun pendekatan-pendekatan tersebut memiliki

kekurangannya masing-masing. Idealnya, keuntungan dari kedua pendekatan

tersebut ingin dikombinasikan menjadi sebuah metode pemodelan yang lebih

baik. Salah satu metode yang dianggap ideal adalah Multiobjective Optimization

Evolutionary Algorithm (MOEA). MOEA mengevaluasi setiap solusi berdasarkan

sejumlah objektif dan membuat Pareto front dari nondominated solution (Hoorn

et al, 2009). Dalam penelitian ini, MOEA akan digunakan untuk membangun

pengontrol yang mereproduksi aspek perilaku atau gaya bermain pemain

menggunakan beberapa objektif terkait dengan kriteria-kriteria yang akan ditiru

dari pemain yang dimodelkan. Idenya adalah bahwa dalam melakukan pemodelan,

pendekatan ini dapat mengkombinasikan generalitas dari indirect modelling dan

reproduksi perilaku pemain yang lebih meyakinkan dari direct modelling.

Diyakini bahwa membuat pengontrol agen permainan yang dapat

memainkan permainan dengan cara yang mirip dengan manusia adalah masalah

yang belum terpecahkan sepenuhnya dalam penelitian kecerdasan buatan dalam

permainan komputer. Melihat hal tersebut, dalam penelitian ini akan dicoba

melakukan pengembangan pada metode yang digunakan pada penelitian

sebelumnya oleh Hoorn et al (2009). Permasalahan peniruan perilaku pemain

dapat dilihat sebagai sequence learning problem, sehingga akan digunakan salah

satu algoritma supervised learning standar untuk melatih jaringan recurrent yaitu

Backpropagation Through Time (BPTT). BPTT akan dikombinasikan dengan

salah satu algoritma multiobjective evolutionary seperti yang digunakan oleh

Hoorn et al (2009) yaitu Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II)

dengan cara, pertama-tama jaringan dilatih terhadap data perilaku pemain

menggunakan BPTT, kemudian menggunakannya sebagai benih untuk proses

NSGA II.

Dalam penelitian ini, implementasi dilakukan dalam konteks memodelkan

gaya bermain dalam permainan balap mobil TORCS. Untuk memperjelas maksud

dan menyesuaikan dengan konteks penelitian, selanjutnya istilah pengontrol akan

digantikan dengan istilah pengemudi buatan. Didefinisikan empat ukuran fitness

yang terinspirasi dari ukuran yang digunakan oleh Hoorn et al (2009) dan Muñoz

Page 15: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

3

et al (2012) terkait seberapa baik pengemudi buatan meniru gaya bermain pemain

yaitu perilaku setir, perilaku akselerasi, waktu tempuh per putaran dan kerusakan

mobil per putaran.

1.2. Rumusan Masalah

Beberapa pertanyaan khusus yang akan coba dijawab dalam penelitian ini:

a) Seberapa baik peniruan gaya bermain yang dilakukan oleh pengemudi

buatan yang hanya dilatih dengan algoritma Backpropagation Through

Time? Apakah secara visual terlihat menyerupai pemain yang ditiru?

b) Seberapa baik peniruan gaya bermain yang dilakukan oleh pengemudi

buatan yang dilatih dengan kombinasi algoritma Backpropagation

Through Time dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II? Apakah

secara visual terlihat menyerupai pemain yang ditiru?

c) Dalam melatih pengemudi buatan menggunakan algoritma Nondominated

Sorting Genetic Algorithm II, akankah ada tradeoff dalam memenuhi

objektif-objektif terkait seberapa baik peniruan yang dilakukan?

d) Bagaimanakah pengaruh pengembangan yang dilakukan dengan algoritma

Nondominated Sorting Genetic Algorithm II terhadap pengemudi buatan

benih hasil dari proses algoritma Backpropagation Through Time?

1.3. Batasan Masalah

Sistem yang dikembangkan untuk meniru gaya bermain dalam penelitian

ini bersifat umum, tidak terbatas untuk meniru pemain tertentu saja. Namun,

penelitian dilakukan untuk lingkungan permainan khusus dengan spesifikasi

sebagai berikut:

a) Implementasi dilakukan menggunakan perangkat lunak permainan balap

mobil sumber terbuka The Open Racing Car Simulator (TORCS).

b) Simulasi dilakukan dengan tanpa adanya lawan.

c) Jenis mobil yang digunakan pada tahap pelatihan sama dengan jenis mobil

yang digunakan pada tahap evaluasi.

Page 16: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

4

d) Sistem hanya meniru perilaku aktuator gas, rem, dan setir dari pemain.

Sedangkan untuk transmisi dan kopling menggunakan mode otomatis yang

diatur menggunakan prosedur tertanam dalam kode sumber.

e) Sistem tidak meniru perilaku pemulihan mobil saat tersangkut. Untuk itu

mobil menggunakan prosedur pemulihan otomatis saat tersangkut yang

diatur menggunakan prosedur tertanam dalam kode sumber.

1.4. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendemonstrasikan dan menyempurnakan

metode yang diperlukan untuk melakukan peniruan gaya bermain khususnya

dalam permainan komputer balap mobil.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini dibagi menjadi manfaat ilmiah dan manfaat praktis,

yaitu sebagai berikut:

a) Manfaat Ilmiah

Memberikan sumbangan pemikiran atau menambah informasi bagi

perkembangan dalam bidang sequence learning dan multiobjective

optimization.

b) Manfaat Praktis

Memberikan acuan pada industri permainan komputer untuk menerapkan

metode peniruan gaya bermain, khusunya dalam permainan komputer

balap mobil. Diharapkan peniruan gaya bermain dapat lebih efektif

penggunaannya pada fitur-fitur permainan yang telah dijelaskan

sebelumnya atau bahkan ditemukan fitur baru sebagai penggunaan dari

peniruan gaya bermain ini di berbagai jenis permainan komputer lainnya.

Hal ini pada akhirnya akan berdampak pada peningkatan pengalaman

bermain bagi pemain.

1.6. Metodelogi Penelitian

Penelitian ini menggunakan desain eksperimental (Hasibuan, 2007).

Adapun metodelogi yang digunakan dalam penelitian ini meliputi beberapa

Page 17: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

5

tahapan yang diilustrasikan pada Gambar 1.1 yaitu sebagai berikut: (1)

Identifikasi masalah, pada tahap ini dilakukan identifikasi terhadap permasalahan

yang ada. (2) Studi literatur, dimana literatur-literatur diambil dari penelitian-

penelitian sebelumnya berupa jurnal-jurnal ilmiah maupun dari beberapa buku. (3)

Perancangan sistem, dimana berdasarkan hasil studi literatur, dilakukan desain

arsitektur sistem pengemudi buatan yang memperoleh pengetahuan dengan cara

meniru gaya bermain pemain. Sistem pengemudi buatan menggunakan jaringan

saraf tiruan sebagai komponen kecerdasan buatan untuk mengontrol pergerakan

mobil dalam permainan. (4) Implementasi sistem menggunakan bahasa

pemrograman Java. (5) Pengumpulan data, dimana data akan diperoleh dari dua

pemain, yang salah satunya memiliki kategori kemampuan bermain baik dan yang

lainnya memiliki kemampuan bermain buruk.

(1) Identifikasi masalah

(2) Studi literatur

(4) Implementasi sistem

(5) Pengumpulan data

(6) Eksperimen

(7) Evaluasi

(8) Penarikan kesimpulan

(3) Perancangan sistem

Gambar 1.1 Metodelogi penelitian

Page 18: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

6

(6) Eksperimen, dilakukan dengan memberikan perlakuan berbeda-beda terhadap

konfigurasi jaringan saraf tiruan dan parameter pelatihan algoritma

Backpropagation Through Time dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II

untuk memperoleh konfigurasi jaringan dan parameter terbaik. (7) Evaluasi,

dilakukan untuk melihat seberapa baik peniruan gaya bermain yang dilakukan

oleh pengemudi buatan yang dilatih dengan algoritma Backpropagation Through

Time dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II. Disamping itu, evaluasi

juga dilakukan untuk melihat pengaruh pengembangan yang dilakukan dengan

algoritma Nondominated Sorting Genetic Algorithm II terhadap pengemudi buatan

benih hasil dari proses algoritma Backpropagation Through Time. (8) Penarikan

kesimpulan, dimana hasil evaluasi pada tahap 7 akan digunakan sebagai dasar

untuk penarikan kesimpulan.

1.6.1. Gambaran Umum Sistem

Sistem yang dibangun dalam penelitian ini secara umum memiliki dua

tugas utama seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.2, yaitu mengontrol mobil

dan melatih pengemudi buatan. Tugas mengontrol mobil berarti sistem

berkomunikasi dengan TORCS untuk mengendalikan mobil dalam permainan.

Sedangkan yang dimaksud tugas melatih pengemudi buatan yaitu sistem

mempelajari data rekaman pemain untuk menghasilkan pengemudi buatan yang

memiliki gaya bermain mirip dengan pemain, atau dengan kata lain meniru gaya

bermain pemain. Bagian ini akan menjelaskan lebih lanjut mengenai tugas

mengontrol mobil. Sedangkan tugas melatih pengemudi buatan akan dijelaskan

lebih lanjut pada bagian 1.6.3.

Skema sistem dalam melakukan pengontrolan mobil ditunjukkan pada

Gambar 1.3. Penelitian ini menggunakan TORCS versi kompetisi Simulated Car

Racing Championship 2013 (Loiacono et al, 2013). Saat melakukan pengontrolan

mobil, TORCS mengirim nilai dari sensor-sensor mobil dalam permainan kepada

sistem, yang kemudian akan dibalas oleh sistem dengan mengirimkan nilai-nilai

aktuator sebagai aksi yang dilakukan mobil. Hal ini dilakukan terus menerus

Page 19: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

7

selama pengontrolan berlangsung, sehingga pergerakan mobil dalam permainan

diatur sepenuhnya oleh sistem.

Sistem Peniruan Gaya Bermain

Mengontrol MobilMelatih Pengemudi

Buatan

Gambar 1.2 Tugas utama sistem

Sistem Peniruan Gaya Bermain

Nilai aktuator

Nilai sensor

TORCS

Gambar 1.3 Skema sistem dalam mengontrol mobil

Dalam melakukan pengontrolan mobil, sistem dapat melakukannya secara

manual (mengemudi secara manual) maupun dengan pengemudi buatan hasil dari

proses pelatihan (mengemudi dengan pengemudi buatan). Saat mengemudi secara

manual, nilai-nilai aktuator diputuskan dengan membaca masukan langsung dari

pemain pada antarmuka gamepad, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.4.

Mengemudi secara manual dilakukan pada proses pengumpulan data pemain.

Sedangkan dalam mengemudi dengan pengemudi buatan, digunakan

komponen kecerdasan buatan berupa jaringan saraf tiruan (JST). Proses

mengemudi dilakukan dengan cara menerima masukan berupa sensor-sensor,

kemudian memutuskan nilai-nilai aktuator dengan bantuan jaringan saraf tiruan

yang memiliki pengetahuan mengemudi dari hasil meniru pemain. Skema dari

Page 20: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

8

proses mengemudi dengan pengemudi buatan ditunjukkan pada Gambar 1.5.

Pembentukan pengemudi buatan merupakan fokus dari penelitian ini, yang mana

akan digunakan kombinasi dari dua algoritma utama yaitu BPTT dan NSGA II

untuk melatih pengemudi buatan dengan menggunakan data pemain.

AktuatorSensor

Nilai gas, rem, dan setir

Mengemudi secara manual

Masukan langsung

Gambar 1.4 Skema mengemudi secara manual

AktuatorSensor

Nilai sensor speedX, angle, trackPos, dan

track

Nilai gas, rem, dan setir

Mengemudi dengan pengemudi buatan

Jaringan saraf tiruan

Gambar 1.5 Skema mengemudi dengan pengemudi buatan

Page 21: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

9

1.6.2. Pengumpulan Data

Data penelitian yang digunakan berupa file rekaman pemain saat

mengemudikan mobil dalam TORCS. File rekaman tersebut menyimpan catatan

nilai sensor-sensor input dan aktuator-aktuator pemain pada setiap step waktu

permainan. Data tersebut didapatkan dengan melakukan perekaman terhadap

pemain yang bermain melalui fungsionalitas mengemudi manual dari sistem yang

dibangun. Pemain akan menggunakan antarmuka gamepad saat bermain.

Antarmuka gamepad dipilih karena terdapat analog sticks yang dapat menangkap

nilai input lebih presisi daripada tombol biasa seperti pada antarmuka keyboard.

Pengumpulan data dilakukan pada dua pemain, yaitu pemain 1 (waktu

putaran lebih cepat dan jarang keluar dari trek) dan pemain 2 (waktu putaran lebih

lambat dan sering keluar dari trek). Setiap pemain akan mengemudi dalam

permainan TORCS pada lima buah trek yang masing-masing terdiri dari tiga

putaran. Pemain akan menghasilkan satu buah file rekaman setiap mengemudi

pada sebuah trek, sehingga setiap pemain akan menghasilkan lima buah file

rekaman pemain. Hal ini diilustrasikan pada Gambar 1.6.

File rekaman trek 1 File rekaman trek 2 File rekaman trek 3 File rekaman trek 4 File rekaman trek 5

File rekaman trek 1 File rekaman trek 2 File rekaman trek 3 File rekaman trek 4 File rekaman trek 5

PEMAIN 1Waktu putaran lebih cepat dan jarang keluar dari trek

PEMAIN 2Waktu putaran lebih lambat dan sering keluar dari trek

Gambar 1.6 Ilustrasi pengumpulan data pemain

Page 22: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

10

1.6.2.1. Sensor dan Aktuator yang Digunakan

Tidak semua sensor dan aktuator yang disediakan pada perangkat lunak

kompetisi Simulated Car Racing Championship 2013 (Loiacono et al, 2013)

digunakan sebagai data dalam penelitian ini. Sensor-sensor masukan dan aktuator-

aktuator yang dipertimbangkan sebagai data dalam penelitian ini masing-masing

dapat dilihat pada Tabel 1.1 dan Tabel 1.2.

Tabel 1.1 Daftar sensor yang digunakan

Nama Rentang Deskripsi

speedX (−∞, +∞) (𝑘𝑚/ℎ) Kecepatan mobil pada aksis

longitudinal.

angle [−𝜋, 𝜋](𝑟𝑎𝑑) Sudut antara arah mobil dengan arah

aksis trek.

trackPos (−∞, +∞) Jarak antara aksis mobil dengan aksis

trek.

track [0, 200] (𝑚) Vektor 19 sensor rangefinder. Setiap

sensor menunjukkan jarak antara tepi

trek dan mobil pada rentang 200 meter

pada arah tertentu.

Tabel 1.2 Daftar aktuator yang digunakan

Nama Rentang Deskripsi

accel [0,1] Pedal gas virtual (0 berarti tidak ada gas, 1

berarti gas penuh).

brake [0,1] Pedal rem virtual (0 berarti tidak

mengerem, 1 berarti rem penuh).

steering [−1,1] Nilai setir: −1 dan 1 secara berurutan

berarti setir penuh ke kanan dan setir penuh

ke kiri, dengan sudut sebesar 0.366519 rad.

Terdapat beberapa data sensor lain yang digunakan dalam membantu

proses pelatihan dan evaluasi, seperti misalnya untuk menentukan nilai fitness dari

pengemudi buatan. Sensor-sensor tersebut dijelaskan pada Tabel 1.3. Terdapat

juga dua aktuator yang digunakan dalam proses pengontrolan mobil, namun tidak

digunakan dalam proses pelatihan karena nilai-nilainya telah diatur dengan

prosedur otomatis. Aktuator-aktuator tersebut dijelaskan pada Tabel 1.4.

Page 23: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

11

Tabel 1.3 Daftar sensor lain

Nama Rentang Deskripsi

curLaptime [0, +1) (𝑠) Waktu yang ditempuh pada putaran saat

ini.

damage [0, +1) (𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡) Kerusakan mobil saat ini.

distFromStart [0, +1) (𝑚) Jarak mobil dari garis start sepanjang

lintasan trek.

distRaced [0, +1) (𝑚) Jarak yang ditempuh mobil dari mulainya

balapan.

lastLapTime [0, +1) (𝑠) Waktu untuk menyelesaikan putaran

terakhir.

Tabel 1.4 Daftar aktuator lain

Nama Rentang Deskripsi

clutch [0,1] Pedal kopling virtual (0 berarti tidak

mengopling, 1 berarti kopling penuh)

gear -1, 0, 1, ..., 6 Nilai gigi transmisi

1.6.2.2. Trek yang Digunakan

Trek-trek yang digunakan adalah trek standar yang sudah terdapat dalam

TORCS. Lima buah trek dipilih dengan karakteristik dan tingkat kesulitan yang

berbeda-beda. Tiga dari lima trek tersebut (CG Speedway number 1, Alpine 1,

dan CG track 3) juga digunakan oleh Hoorn et al (2009), dua trek diantaranya

(CG Speedway number 1 dan Street 1) juga digunakan oleh Munoz et al (2012)

(2010), dan satu trek (E-Track 3) juga digunakan oleh Cardamone (2009) dalam

penelitiannya. Trek diberi nomor dari 1 sampai 5 dan ditunjukkan masing-masing

pada Gambar 1.7 sampai Gambar 1.11.

1) Trek 1: CG Speedway number 1

Trek yang cukup mudah, dengan bagian lurus yang panjang dan beberapa

tikungan tajam. Ketika keluar dari trek, untuk masuk lagi cukup mudah.

2) Trek 2: Alpine 1

Trek degan banyak tikungan tajam, dimana terdapat pembatas di sisi trek,

sehingga tidak mungkin untuk keluar dari trek.

3) Trek 3: E-Track 3

Trek yang berisi banyak tikungan cepat dan sulit. Juga terdapat rumput di

sepanjang sisi trek.

Page 24: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

12

4) Trek 4: Street-1

Trek yang cukup sulit dan dapat dikatakan memiliki karakteristik yang

merupakan gabungan trek 1-3, terdiri dari tikungan tajam dan halus,

bagian lurus, dan terdapat bagian berpembatas maupun berumput di sisi

nya.

5) Trek 5: CG track 3

Trek yang sulit, mirip dengan trek 4 yang merupakan gabungan trek 1-3,

dengan karakter setiap bagian nya yang bervariasi: tikungan tajam dan

halus, bagian lurus yang panjang dan pembatas juga rumput di sepanjang

sisi trek.

Gambar 1.7 Trek 1: CG Speedway number 1

Gambar 1.8 Trek 2: Alpine 1

Page 25: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

13

Gambar 1.9 Trek 3: E-Track 3

Gambar 1.10 Trek 4: Street-1

Gambar 1.11 Trek 5: CG track 3

1.6.3. Metode yang Digunakan

Metode yang digunakan untuk melatih pengemudi buatan dalam penelitian

ini adalah kombinasi sekuensial dari dua algoritma utama yaitu Backpropagation

Through Time (BPTT) dan Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA

II) untuk melatih pengemudi buatan dengan mempelajari kriteria-kriteria tertentu

dari pemain. Skema kombinasi ini ditunjukkan pada Gambar 1.12.

Page 26: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

14

Multiobjective evolutionary dengan

NSGA II

Supervised learning dengan BPTT

Pengemudi Buatan Awal

Pengemudi-Pengemudi

Buatan Akhir

Gambar 1.12 Skema umum dari kombinasi algoritma yang digunakan

Pertama, dilakukan supervised learning dengan algoritma BPTT untuk

mempelajari pola aktuator setir, pedal gas, dan pedal rem terhadap kondisi sensor

tertentu. Proses pertama ini akan menghasilkan pengemudi buatan awal.

Pengemudi buatan awal akan menjadi dasar untuk proses selanjutnya yaitu

multiobjective evolutionary menggunakan algoritma NSGA II. Pada tahap kedua

ini, akan dilakukan proses evolusi dengan empat buah objektif (dijelaskan pada

bagian 1.6.3.1) agar pengemudi buatan yang dihasilkan nantinya dapat

mengemudi dengan lebih baik namun tetap mempertahankan perilaku pemain

yang dimilikinya. Hal ini penting agar pengemudi buatan masih dapat mengemudi

dengan baik terutama saat berhadapan dengan situasi yang tidak terdapat pada set

data pelatihan dengan supervised learning. Proses multiobjective evolutionary

memungkinkan dihasilkannya lebih dari satu pengemudi buatan akhir. Untuk itu,

bila diperlukan akan dilakukan reduksi dengan teknik klasterisasi menggunakan

algoritma k-means agar pemilihan pengemudi buatan akhir lebih mudah

dilakukan.

1.6.3.1. Ukuran Fitness

Didefinisikan empat ukuran fitness yang mana keempat ukuran tersebut

terkait seberapa baik pengemudi buatan meniru gaya bermain pemain. Dua

diantara ukuran-ukuran tersebut, yaitu ukuran setir dan akselerasi, terinspirasi dari

ukuran yang digunakan oleh Hoorn et al (2009) sedangkan dua ukuran lainnya

yaitu waktu tempuh dan kerusakan terinspirasi dari ukuran yang digunakan oleh

Muñoz et al (2012).

1) Setir

Meminimalkan mean squared error antara perintah setir yang dilakukan

oleh pemain dengan perintah setir yang dilakukan oleh pengemudi buatan

ketika diberikan situasi yang sama dengan pemain. Ukuran ini dapat

dilatih menggunakan supervised learning.

Page 27: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

15

2) Akselerasi

Meminimalkan jumlah mean squared error dari perintah akselerasi dan

mean squared error dari perintah rem yang dilakukan oleh pemain dengan

perintah akselerasi dan perintah rem yang dilakukan oleh pengemudi

buatan ketika diberikan situasi yang sama dengan pemain. Ukuran ini

dapat dilatih menggunakan supervised learning.

3) Waktu tempuh

Meminimalkan mean squared error dari rata-rata waktu tempuh (dalam

detik) yang dibutuhkan pengemudi buatan dengan yang dibutuhkan

pemain untuk mencapai satu putaran pada trek.

4) Kerusakan

Meminimalkan mean squared error antara rata-rata kerusakan mobil

pengemudi buatan dengan kerusakan mobil pemain setelah menjalani satu

putaran pada trek.

Proses supervised learning dengan algoritma BPTT melakukan pelatihan

terkait dua diantara ukuran-ukuran tersebut yaitu ukuran setir dan ukuran

akselerasi. Sedangkan proses multiobjective evolution dengan algoritma NSGA II

melakukan pelatihan terkait keempat ukuran fitness tersebut melalui empat

objektifnya.

1.6.4. Eksperimen

Pada tahap eksperimen akan dicoba konfigurasi jaringan dan parameter

pelatihan berbeda-beda terhadap algoritma BPTT dan NSGA II dalam melakukan

peniruan gaya bermain. Untuk algoritma BPTT akan dilakukan eksperimen

terhadap jumlah hidden neuron dan nilai learning rate yang digunakan.

Sedangkan untuk algoritma NSGA II akan dilakukan eksperimen terhadap nilai

mutation random variance nya. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan konfigurasi

jaringan dan parameter pelatihan terbaik bagi kombinasi algoritma ini.

1.6.5. Evaluasi

Digunakan dua metode untuk mengevaluasi aspek-aspek berbeda dari

pengemudi-pengemudi buatan yang dihasilkan yaitu evaluasi ukuran fitness dan

Page 28: dan ABSTRAK - sinta.unud.ac.id · elemen berikutnya dari suatu urutan ... agent controller for computer games that can ... Penelitian ini disusun dalam rangkaian kegiatan pelaksanaan

16

evaluasi phenomenological. Evaluasi akan dilakukan terhadap pengemudi buatan

awal dan pengemudi-pengemudi buatan akhir hasil dari proses pelatihan

menggunakan konfigurasi jaringan dan parameter pelatihan terbaik yang

didapatkan dari eksperimen sebelumnya. Evaluasi dengan menggunakan ukuran

fitness dilakukan terhadap pengemudi buatan awal dan pengemudi buatan akhir

untuk membandingkan ukuran fitness dari pengemudi buatan yang hanya

dibangun menggunakan algoritma BPTT dan pengemudi buatan yang dibangun

menggunakan kombinasi algoritma BPTT dan NSGA II. Sedangkan pengujian

secara phenomenological dilakukan untuk membandingkan kemiripan secara

visual antara pengemudi-pengemudi buatan yang dihasilkan terhadap pemain

yang ditiru.