Pencarian Heuristik (Heuristic Search) - kecerdasan buatan

Heuristik adalah sebuah teknik yang mengembangkan efisiensi dalam proses pencarian, namum dengan kemungkinan mengorbankan kelengkapan (completeness). Fungsi heuristik digunakan untuk mengevaluasi keadaankeadaan problema individual dan menentukan seberapa jauh hal tersebut dapat digunakan untuk mendapatkan solusi yang diinginkan. Jenis-jenis Heuristic Searching: 

1. Generate and Test. 
2. HillClimbing. 
3. Best First Search. 
4. Alpha  Beta  Prunning,Means-End-Anlysis,Constraint Satisfaction, Simulated Anealing, dll

PEMBANGKITAN dan PENGUJIAN (Generate and Test) 

Metode ini merupakan penggabungan antara depth-first search dengan pelacakan mundur (backtracking), yaitu bergerak kebelakang menuju pada suatu keadaan awal. Algoritma: 

• Bangkitkan suatu kemungkinan solusi (membangkitkan suatu tititk tertentu atau lintasan tertentu dari keadaan awal). 
• Uji untuk melihat apakah node tersebut benar-benar merupakan solusinya dengan cara membandingkan node terebut atau node akhir dari suatu lintasan yang dipilih dengan kumpulan tujuan yang diharapkan. 
• Jika solusi ditemukan, keluar. Jika  tidak, ulangi kembali langkah pertama.

Contoh:

 “Travelling Salesman Problem (TSP)” Seorang salesman ingin mengunjungi n kota. Jarak antara tiap-tiap kota sudah diketahui. Kita ingin mengetahui ruter terpendek dimana setaip kota hanya boleh dikkunjungi tepat  1 kal i. Misalkan ada 4 kota dengan jarak antara tiap-tiap kota seperti gambar di bawah ini: 

Penyelesaian dengan metode Generate and Test

PENDAKIAN BUKIT (Hill Climbing)

Metode ini hampir sama dengan metode pembangkitan dan pengujian, hanya saja proses pengujian dilakukan dengan menggunakan fungsi heuristic. Pembangkitan keadaan berikutnya tergantung pada feedback dari prosedur pengetesan. Tes yang berupa fungsi heuristic ini akan menunjukkan seberapa baiknya nilai terkaan yang diambil terhadap keadaan-keadaan lainnya yang mungkin. 

Algoritma Simple HillClimbing 

Kerjakan langkah-langkah berikut sampai solusinya ditemukan atau sampai  tidak ada operator baru yang akan diaplikasikan pada keadaan sekarang: 

• Cari operator yang belum pernah digunakan; gunakan operator ini untuk mendapatkan keadaan yang baru.
• Evaluasi keadaan baru tersebut : 
• Jika keadaan baru merupakan tujuan, keluar 
• Jika bukan tujuan, namun nilainya lebih baik dari pada keadaan sekarang, maka jadikan keadaan baru tersebut menjadi keadaan sekarang. 
• Jika keadaan baru tidak lebih baik daripada keadaan sekarang, maka lanjutkan iterasi. 

Pada simple hill climbing, ada 3 masalah yang mungkin: 

• Algoritma akan berhenti kalau mencapai nilai optimum local 
• Urutan penggunaan operator akan sangat berpengaruh pada penemuan solusi 
• Tidak diijinkan untuk melihat satupun langkah sebelumnya.

Contoh: TSP dengan Simple Hill Climbing 

Disini ruang keadaan berisi semua kemungkinan lintasan yang mungkin. Operator digunakan untuk menukar posisi kota-kota yang bersebelahan. Apabila ada n kota, dan kita ingin mencari kombinasi l intasan dengan menukar posisi urutan 2 kota, maka kita akan mendapatkan sebanyak: 

atau sebanyak 6 kombinasi (lihat gambar dibawah). Fungsi heuristic yang digunakan adalah panjang lintasan yang terjadi 

PENCARIAN TERBAIK PERTAMA(Best-First Search)

Metode ini merupakan kombinasi dari metode depth-first search dan breadth-first search. Pada metode best-first search, pencarian diperbolehkan mengunjungi node yang ada di level yang lebih rendah, jika ternyata node pada level yang lebih tinggi ternyata memiliki nilai heuristic yang lebih buruk. 

Fungsi Heuristik yang digunakan merupakan prakiraan (estimasi) cost dari initial state ke goal state, yang dinyatakan dengan : 

f’(n) = g(n)+ h’(n) 

dimana f’ = Fungsi evaluasi 

g = cost dari ini tial state ke current state

h’ = prakiraan cost dari current state ke goal state 

Contoh : 

Misalkan kita memiliki ruang pencarian seperti pada gambar dibawah. Node M merupakan keadaan awal dan node T merupakan tujuannya. Biaya edge yang menghubungkan node M dengan node A adalah biaya yang dikeluarkan untuk bergerak dari kota M ke kota A. Nilai g diperoleh berdasarkan biaya edge minimal. Sedangkan nilai h’ di node A merupakan hasil perkiraan terhadap biaya yang diperlukan dari node A untuk sampai ke tujuan. h’(n) bernilai ~ jika sudah jelas tidak ada hubungan antara node n dengan node tujuan (jalan buntu). Kita bisa mengurut nilai untuk setiap node.