Ekologi Laut Tropis

Sejarah Penemuan dan Perkembangan Teknologi Akustik Secara Global Hingga Perkembangannya di Indonesia

Nama : Melkyanus
NIM : 1610716210010
Program Studi Ilmu Kelautan
Fakultas Perikanan dan Kelautan
Universitas LAmbung MAngkurat

A.    Sejarah Penemuan dan Perkembangan Teknologi Akustik Secara Global

Dimulai sekitar tahun 1490 yang bersumber dari catatan  harian Leonardo da vinci yang menuliskan : “Dengan menempatkan ujung pipa yang panjang didalam laut dan ujung lainnya di telinga anda, dapat mendengarkan kapal-kapal laut dari kejauhan”. Ini mengindikasikan bahwa suara dapat berpropagasi di dalam air. Ini yang disebutkan dengan Sonar pasif (passive Sonar) karena kita hanya mendengar suara yang ada.

Gambar 1. Leonardo da Vinci

(Sumber : Google.com)

Pada abad ke 19, Jacques and Pierre Currie menemukan piezoelectricity, sejenis kristal yang dapat membangkitkan arus listrik jika kristal tersebut ditekan, atau jika sebaliknya jika kristal tersebut dialiri arus listrik maka kristal akan mengalami tekanan yang akan menimbulkan perubahan  tekanan di permukaan kristal yang bersentuhan dengan air. Selanjutnya signal suara akan berpropagansi didalam air. Ini yang selanjutnya  disebut dengan Sonar Aktif (Active Sonar).

Gambar 2.  Jacques and Pierre Currie

(Sumber : Google.com)

Perkembangan akustik lebih lanjut dapat dilihat pada Perang Dunia pertama khususnya digunakan untuk pendeteksian kapal-kapal selam yang ada dibawah laut. Pendeteksian ini menggunakan 12 hydrophone (setara dengan microphone untuk penggunaan di darat) yang diletakan memanjang di bawah kapal laut untuk mendengarkan sinyal suara yang berasal dari kapal selam.

Gambar 3. Hydrophone

(Sumber : Google.com)

Perkembangan akustik kelautan makin pesat ketika Perang Dunia di mulai. Penggunaan torpedo yang menggunakan sinyal akustik untuk mencari kapal musuh adalah penemuan yang hebat pada jaman itu. Pada saat itu ilmu tentang akustik hanya di fokuskan untuk keperluan-keperluan militer.

Pada akhir perang dunia II barulah pengetahuan tentang akustik lebih berkembang atau makin meluas. Bukan hanya untuk keperluan militer saja tapi juga untuk keperluan non–militer diantaranya : mempelajari proses perambatan suara didalam medium air, penelitian sifat-sifat akustik dari air dan benda-benda bawah air, pengamatan benda-benda dari echo yang mereka hasilkan, pendeteksian sumber-sumber suara bawah air, komunikasi dan penetapan posisi dengan alat akustik bawah air.

 Pemahaman fisik proses akustik maju cepat selama dan setelah Revolusi Ilmiah. Terutama Galileo Galilei (1564-1642), tetapi juga Marin Mersenne (1588-1648) mandiri, menemukan hukum lengkap bergetar string (menyelesaikan ilmu Pythagoras dan mulai 2000 tahun sebelumnya). Galileo menulis gelombang yang dihasilkan oleh getaran dari tubuh yang nyaring, dan menyebar melalui udara, yang di bawa ke tympanum dari telinga stimulus yang menafsirkan pikiran sebagai suara. Sebuah pernyataan yang luar biasa yang menunjuk awal fisiologis dan psikologis akustik. Pengukuran eksperimental dari kecepatan suara di udara telah dilakukan berhasil antara tahun 1630-1680 oleh sejumlah peneliti dan yang paling menonjol Mersenne. Sementara itu Newton (1642-1727) meneliti yang hubungan untuk kecepatan gelombang dalam zat padat landasan akustik fisik ( Principia, 1687).

Pada abad ke-18 melihat kemajuan besar dalam akustik para matematikawan menerapkan teknik baru kalkulus untuk menguraikan teori-teori propagasi gelombang suara. Pada abad ke-19 tokoh utama akustik matematika Helmholtz dari Jerman, mengkonsolidasi bidang akustik fisiologis, dan Rayleigh dari Inggris, yang menggabungkan pengetahuan sebelumnya dengan penelitianya sendiri ke lapangan dalam karya monumental-nya "Teori Sound ". Pada abad ke-19 juga, Wheatstone, Ohm, dan Henrymengembangkan analogi antara listrik dan akustik. Abad ke-20 melihat perkembangan aplikasi teknologi semakin tumbuh pesat. Aplikasi tersebut pertama kali di aplikasikan melalui pekerjaan Sabine's ground breaking dalam akustik arsitektur, diikuti Underwater akustik digunakan untuk mendeteksi kapal selam pada Perang Dunia pertama. Rekaman suara dan telepon memainkan peranan penting dalam transformasi global masyarakat.

Gambar 4. Penerapan Akustik 

Walaupun pengukuran kecepatan suara telah dilakukan sejak tahun 1927 oleh, ahli Fisika Swiss dan ahli Matematika Perancis, tetapi secara komersial Akustik Kelautan mulai dikembangkan oleh Inggris pada Perang Dunia II Pada permulaan Perang Dunia II tersebut, diketemukanlah ASDlC (Anti Submarine Detection Investigating Committee), suatu instrumen akustik yang digunakan untuk mendeteksi kapal selam (submarine) (Urick, 1983).  Untuk tujuan-tujuan damai, khususnya dalam eksplorasi dam eksploitasi sumberdaya hayati laut, baru dilakukan setelah Perang Dunia III. Secara garis besar sampai dekade (dasawarsa 80-an), kiranya dapat kita catat beberapa kemajuan penting yang telah dicapai oleh para ahli Akustik Kelautan seperti tertera berikut ini:

1.      Dekade 1945 - 1955

Pada periode ini, pengalaman pendeteksian ikan yang diperoleh sebelumya (khususnya oleh ahli Norwegia yang bernama Sund, 1935) mulai dimanfaatkan untuk membantu pemenuhan permintaan akan pangan dan protein. Kemudian pada tahun 1950, seorang ahli Norwegia juga (Devold) berhasil mendeteksi dan melokalisir gerombalan ikan Atlanto scandian herring yang sedang Mencari ikan. Selanjutnya pada musim dingin 1950- 1951, Devold berhasil juga mendeteksi gerombolan ikan herring dewasa yang akan melakukan pemijahan. Setelah alat pendeteksian akustik menjadi alat baku (standard), bukan saja untuk kapal-kapal peneliti perikanan tetapi juga untuk armada penangkapan, ikan (fishing fleets, terutama oleh negara-negara Scandinavia dan Uni Soviet.

2.      Dekade 1955 - 1965

Pada permulaan periode ini berkat pengembangan daerah penangkapan ikan misalnya dengan ditemukannya sistem-upwelling di dunia, maka produksi ikan sangat meningkat. Oleh Perserik.atan Bangsa bangsa PBB dimulailah dibuat proyek, pengembangan di Somalia, kemudian dengan cepat disusul oleh negara-negara penangkap ikan yang memiliki penangkapan ikan jarak jauh (long-distance fleets)seperti Jepang dan Uni Soviet. Ekspansi tersebut pads prinsipnya adalah berkat peningkatan penggunaan instrumen pendeteksian ikan baik horizontal (sonar) maupun vertical (echo sounder). Beberapa negara maju secara berlomba-lomba membuat instrumen kelautan tersebut, yakni Norwegia, Inggris Perancis, Amerika, Jerman, Jepang dan Uni Soviet. Kuantifikasi dari pendugaan stok ikan dilakukan dengan melihat echogram, sehingga hanya bisa menentukan saat-saat yang tepat untuk mengoperasikan alat penangkapan ikan.

3.      Dekade 1965 - 1975

Pada permulaah periode ini, produksi ikan dunia mulai merosot sehingga penangkapan ikan harus dilakukan dengan hati-hati dengan memperhitungkan kemelimpahan stoknya. Dengan demikian, maka mulailah dikembangkan metode akustik untuk stock assessment dalam rangka manajemen stok ikan yang bersangkutan. Dalam periode ini mulai dikembangkan pulse counter oleh Inggris untuk menghitung jumlah individu target (ikan). Selanjutnya oleh Norwegia diketemukan Analog Echo Integrator untuk menghitung total biomass dari suatu perairan, yang disursvai yang kemudian dikenal dengan namaSIMRAD QM-Echo Integrator. Ternyata kemudian analog echo integrator ini relatif mahal untuk diproduksi. secara komersial dan sangat sulit untuk dikalibrasi yakni untuk mengkonversi nilai integrasi echo menjadi estimasi biomass. Dengan adanya berbagai kesulitan tersebut, Amerika (University of Washington di Seattle) mulai meneliti dan mengembangkan digital echo integrator. Terobosan ini dimungkinkan karena diketemukan alat pemrosesan sinyal (echo signal processor) yang baru dan berkat bantuan teknologi komputerisasi, khususnya minicomputer. Selanjutnya untuk pengukuran in situ target strength, oleh ahli fisika & matematika Amerika (Ehrenberg) diketemukanlah dual-beam acoustic systemyang kemudian disusul dengan dikembangkannya towed-underwater vehicle yang selanjutnya menjadi keunggulan komparatif dari produksi Amerika.

4.      Dekade 1975 - 1985

Walaupun ide split-beam system pertama kali ditemukan di Amerika, tetapi untuk penerapan teknologinya dikembangkan oleh Norwegia yakni dengan diproduksinya SIMRAD split-beam acoustic system. Sistem ini yang merupakan keunggulan teknologi yang dimiliki Norwegia sebenarnya merupakan pengembangan dari SIMRAD QD-Echo Integrator (digital echo integrator) yang memiliki kelemahan dalam mendapatkan nilai in situ target strength. Jadi jelaslah bahwa kalau di Norwegia pengembanganscientific echo sounder dipusatkan pada split-beam acoustic system, maka di Amerika pengembangan difokuskan pada dual-beam acoustic system yang secara real time dapat menghitung nilai target strength (TS), volume backscattering strength (SV) dan kemudian biomass atau jumlah ikan. Jepang pun tidak tinggal diam dalam rangka inovasi teknologi canggih di bidang akustik kelautan ini yakni dengan diketemukannya frequency-diversity acoustic system dan quasi-ideal-beam acoustic system. Sistem yang pertama dikembangkan oleh Japan Radio Company (JRC), sedangkan sistem yang kedua dikembangkan oleh FURUNO dan akhir-akhir ini secara teknologi Memiliki kedudukan yang sejajar dengan dual-beam acoustic system America dam split-beam acoustic system' Norwegia.

Pada saat sekarang ilmu akustik dimanfaatkan untuk aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat  tangkap, bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada didaerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyai target strenghyang berbeda-beda.

  Secara garis besar, penggunaan dari Motode akustik ini adalah sebagai berikut :

a.       Pada survai sumberdaya hayati laut

-          untuk menduga spesies ikan,

-          untuk menduga ukuran dari ikan,

-          untuk menduga kemelimpahan (stok) ikan, plankton dan sebagainya.

b.      Pada budidaya perairan

-          untuk penentuan jumlah atau biomass ikan di dalam Penned fish,

-          untuk pengukuran ukuran dari individu penned fish,

-          untuk memantau kesehatan dan aktivitas ikan dengan telemetering tags.

c.       Pada studi tingkah laku ikan dan organisme laut lainnya :

-          pergerakan ikan (migrasi vertikal dan horizontal),

-          tingkah laku/orientasi (tilt angle),

-          reaksi penghindarandari kapal/alat penangkapan ikan (avoidance reactions),

-          respon terhadap stimuli.

d.      Pada penangkapan ikan

-          penampilan alat penangkapan ikan,

-          selektivitas alat penangkapan ikan

e.       Lain-lain, misalnya mempeiajari perambatan suara di air laut, sifat-sifat akustik dari air laut dan target/obyek di air laut, pendeteksian sumber suara dan komunikasi di air laut.

B.  Perkembangan Teknologi Akustik di Indonesia

Perkembangan akustik kelautan di Indonesia makin intensif pada decade tahun 70 –an. Pada decade ini, ilmu tentang akustik diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan ilmu tentang akustik ini dapat di lihat di Negara Inggris dan di beberapa Negara lain seperti Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman dan sebagainya.

Perkembangan selajutnya adalah diketemukannya digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.

Pada saat sekarang ilmu akustik di manfaatkan untuk aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap, bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan, memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.

Aplikasi akustik dalam tingkah laku ikan meliputi pergerakkan migrasi ikan dengan acoustic tagging, orientasi target (tilt angle), reaksi menghindar terhadap gerak kapal survei dan alat tangkap, respon terhadap rangsangan/stimuli cahaya, suara, listrik, hidrodinamika, komia, mekanik dan sebagainya. Aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap ikan meliputi pembukaan mulut trawl dan kedalaman, selektivitas penagkapan dengan melihat ukuran ikan target.

Teknologi akustik mengalami perkembangan pesat di indonesia salah satunya adalah penggunaan teknologi dalam bidang:

a. Bidang Komunikasi. Pada zaman dahulu alat-alat komunikasi masih belum berkembang. Orang dahulu menggunakan alat yang sederhana sebagai alat komunikasi salah satu contohnya adalah menggunakan kentongan bambu untuk memanggil masyarakat agar berkumpul dalam suatu tempat atau dengan menggunakan metode surat menyurat untuk mengetahui kabar. Pada zaman pengaruh budaya islam bedug digunakan sebagai alat komunikasi dan petunjuk waktu. Sedangkan orang-orang yunani mengembangkan telegraf optik dengan menggunakan api obor diatas benteng. Huruf-huruf dikirim dengan mengkombinasikan beberapa api obor tersebut. Dalam perkembangan berikutnya, radio ditemukan oleh clark maxwell pada 1816 edwin H. Armstron (1930) menemukan radio transistor. Radio transistor kemudian berkembang keseluruh dunia termasuk di Indonesia. Pada 1940-an berdirilah stasiun pemancar RRI Jakarta dan sejak saat itu, berita dapat disebarluaskan melalui siaran radio RRI. Selanjutnya ditemukan pula telepon, televise dan sistem Komunikasi Satelit Domestik (SKSD). Penemuan teknologi alat komunikasi menyebabkan perhubungan antar manusia, antar daerah dan antar negara menjadi cepat dan mudah dilakukan. Dan sekarang hampir disetiap keluarga di Indonesia dapat menggunakan teknologi akustik tersebut dengan mudah mulai dari televisi, radio dan telepon.

b. Bidang Navigasi, Pada bidang navigasi ini salah satu teknologi yang sangat pesat perkembanganya adalah penggunaan Drone. Drone satau sering disebut dengan pesawat UAV atau Unmanned Aerial Vehicle merupakan pesawat tanpa awak yang menjadi salah satu teknologi perkembangan pesat di dunia terutama di Indonesia. Tidak hanya dimanfaatkan dalam dunia militer, drone juga dapat digunakan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti kesehatan, pengiriman barang dan bahkan berselfie. Drone dilengkapi dengan keadaan yang berbeda dari teknologi seni seperti infra-merah kamera (UAV militer), GPS dan laser (UAV militer). Cara kerja drone yaitu memanfaatkan kendali jarak jauh atau sistem remote dimana pilote memegang kontrol dari darat. Selain itu, drone dapat di control menggunakan smartphone karena drone memiliki chip komputer serupa arduino namun lebih kompleks. Chip ini membuat drone dapat mengolah gambar dari kamera yang terpasang padanya kemudian mengirimkan hasilnya ke smartphone yang digunakan sebagai control.

c. Bidang Kedokteran (USG), Penggunaan ultrasonik dalam bidang kedoketran ini pertama kali diaplikasikan untuk kepentingan terapi bukan untuk mendiagnosi suatu penyakit. Hasil penelitian william fry (Universitas Illinois) dan Russel Meyers (Universitas Lowa) membuktikan bahwa gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk menghancurkan sel-sel basal ganglia pada penderita penyakit parkinsons. Kemampuan gelombang ultrasonik dalam menghancurkan sel-sel atau jaringan berbahaya ini kemudian secara luas diterapkan pula untyk penyembuhan penyakit-penyakit lainya. Misalnya untuk penderita arthritis, haemorrhoids, asma, thyrotoxicosis, ulcus pepticum (tukak lambung), kaki gajah dan bahkan untuk terapi penderita nyeri dada. Kemudian teknologi semakin pesat dari tahun ke tahun hingga pada tahun 1980-an ditemukan metode untuk penentuan ukuran janin dalam kandungan dan pada tahun 1990-an menghasilkan teknologi digital yang memungkinkan sinyal gelombang ultrasonik yang diterima manghasilkan tampilan gambar suatu jaringan tubuh lebih jelas. Cara kerja yang memanfaatkan gelombang ultrasonik yaitu pertama: gelombang akan diterima transducer kemudian gelombang tersebut diproses sedemikian rupa dalam komputer sehingga bentuk tampilan gambar akan terlihat pada layar monitor. Transducer yang digunakan terdiri dari transducer penghasil gambar dua dimensi atau tiga dimensi.

     Berkat penemuan-penemuan spektakuler tersebut, alat USG sampai saat ini sepertinya menjadi alat wajib seorang dokter ahli obstetri ginekologi. Apalagi setelah diketahui bahwa USG tidak menimbulkan efek samping baik terhadap kesehatan janin maupun kesehatan si ibu.

Sumber:

Supriatna, Nana., 2006. Sejarah Kelas XII Jilid 3. Hal.85 https://books.google.co.id/books?isbn=9797586006 (Online: diakses pada 25 September 2016). Tim Penyusun. 2013. Modul Praktikum Akustik Kelautan : Pengertian Dasar dan Cara Kerja Metode Akustik. Universitas Sriwijaya : Inderalaya.

Wirza, Elfira., 2008. Rekonstruksi Sinyal. FMIPA UI. Jakarta.