Dear Tanaka Lab’s student blog reader,

After thesis and defense season, graduation season is coming for final year students. However, for undergrads 2nd year, this season might be different, yet very important, since they have to choose their laboratories. Here we will give a short introduction of how do we do research in Tanaka Shuji Lab, of course, from students' point of view!

General research topic in Tanaka Shuji Lab is about "MEMS".


MEMS (micro electro mechanical systems) is a very small device that is driven by electricity. Examples of MEMS in our daily life are acceleration sensors in smartphones and game consoles, or also microphones in smartphones. MEMS integrates the aspects of mechanical, electrical, optical, thermal, materials, and others, to finally be fabricated by microfabrication technology that is used for semiconductors. Nowadays, MEMS is used in wide applications, such as for automobiles, communications, robotics, biotechnology, medical welfare, infrastructure maintenance, and energy. Even in the hottest topics these days, the so called Internet of Things (IoT), MEMS technology is used to obtain various data for further development of artificial inteligence and deep learning process. Here in Tanaka Shuji Lab, we are prototyping various kind of MEMS, designing state-of-the-art, developing fabrication technologies, new materials, and even making MEMS in the system level that is ready for real application.

According to Tanaka-sensei, here is our research:
http://www.mems.mech.tohoku.ac.jp/research/index_e.html

Because we are doing various researches on MEMS, almost every student are doing totally different things. Even students in the same year, they may have totally different research themes. To accomodate everyone's research, research groups are established in Tanaka Shuji Lab for members whose research themes are closely related. After joining Tanaka Shuji Lab, everyone will belong to any of these groups.

As of FY2015, we are divided into 6 groups in Tanaka Shuji Lab, as follows.

1. Tactile Sensor and System Integration Group
Leader: Assoc. Prof. Masanori Muroyama

2. Packaging, Installation, and Process Group
Leader: Assist. Prof. Hideki Hirano

3. Piezoelectric Material & Device Group
Leader: Assoc. Prof. Shinya Yoshida

4. Accoustic Device Group
Leader: Prof. Michio Kadota

5. Themal, Optical and Bio-device Group
Leader: Assist. Prof. Takashiro Tsukamoto

6. Fraunhofer ENAS Project Center Group
Leader: Assoc. Prof. Joerg Froemel

Basically, we are doing research under supervision of each group leader in daily basis. If something happen in our research, or if we find something interesting, we usually discuss it with the group leader first.

So, does it mean that if we belong to one group we will not know what the other's doing in the other group?

The answer is

.
.
.
.
.


No! Why?

Reason no. 1: Soudankai & Danwakai

In Tanaka Shuji Lab, we have 2 frequent progress report meetings. One is called soudankai, that is basically means consultation, and another one is called danwakai, that basically means seminar. Soudankai is held twice per month for every group, three groups at the same day with some groups are joined. In soudankai, we usually report what we have done in the past 2 weeks, what have we achieved, what problems have we faced, and what are we planning to do in the next 2 weeks. In soudankai, all group leaders and Tanaka-sensei is also there, so we may have some insightful ideas and advice from them.

Danwakai is a bit different than soudankai. Everyone have their turn for presentation around 3-4 times every year, and the presentation is done in front of all lab members. In danwakai, we hold an international conference style presentation with a student as a moderator, which is limited 40 minutes presentation session without any disturbance, and followed by 20 minutes Q&A session. But well, some people deviated from this rule. The presentations are done fully in english, and the materials should be uploaded to the server beforehand, so we have to carefully prepare ourselves. Here, questions may also come from lab members that belong to the other group. This danwakai might be a good training for students to make presentation in a good manner that is easily understandable.

Reason no. 2: Custom of teaching each others

In fabricating a MEMS device, we are using various kinds of processes and machines. To fabricate a good MEMS which process is better, which material is suitable, which machine should we use are of the challenges. And to find the answer, there is no way other than asking people that are more experienced, even people from the other group. Moreover, in MEMS fabrication, we are basically using many different machines, and we have to learn how to operate each machine from each responsible person (student or staff).

Reason no. 3: Open environment

Tanaka Shuji Lab is located in Kyodo-to (Research Bld. M.A.E / A15 on the map) room 113. All students, staffs, and professors are staying in the same room, so it is easier for discussions, even to discuss things that are not related to research. Moreover, Tanaka-sensei's room is also normally opened, so we can enter at anytime if we have something to discuss.


If we have some results, we are also able to go for conferences, and even to write journal papers. Tanaka-sensei said, "Research is to be published in conferences and journal papers!" Experience in giving presentations and writing papers will be very valuable for students. Moreover, by going to conferences we are also able to make discussions with many experts. In Tanaka Shuji Lab, this opportunity is opened for everyone.

Some students wrote their conference experience here:
http://biodevice.blog.fc2.com/blog-category-1.html

Schedule in Tanaka Shuji Lab is 1 year research for bachelors, 2 years research for masters, and 3 years research for doctors. Bachelors deliver their defense in February, and submit their thesis in March for graduation. Masters do their pre-defense in December, make first thesis submission in January, then final defense and final thesis submission in February for graduation. We have to plan our experiments carefully to finish it in time, and not to be hurry near the deadlines. There are also some students who are continuing their research to the next level, i.e. bachelor research to master, or master to doctor.

There is some words from Tanaka-sensei that he usually delivers in the opening lecture for lab members.

"The key points of research process are detailed planning, bold execution and logical consideration. These are important for not only research but also other works.
Another important thing is to get the self-confidence that you completed the research process. In Japanese universities, there are few chances that students experience heavy intellectual or physical loads, if they do not perform research work satisfactorily. The students who did not study hard cannot stand the load of competitive works after graduation. I wish students to acquire both physical and intellectual strength."

Dear Tanaka Lab’s student blog reader, this is Salman, a B4 student.

TOKYO (12/16), The SEMICON Japan 2015 was held in Tokyo Big Sight on 16-18 December 2015. From Tanaka Lab, besides having our own booth which is managed by staffs, five students – Kaneko-san (M2), Suzuki-san (M1), Sato-san (M1), Zhu-san (M1), and me – also attended this event for one day.

Tokyo Big Sight

We arrived at the venue around 10 minutes before its opening, and there were already so many people waiting and doing registration on the reception site. We have already registered beforehand, so we can directly enter the site at the opening.

SEMICON Japan 2015

It was my first experience in attending such industrial fair. It really amazed me, how they can gather many high-level industries, and even research laboratories from university. Those industries and laboratories provided demonstration of their technology, to attract each other for collaboration. Besides that, there was also a job hunting corner for those who are interested. I was quite surprised that some social sciences students also attended the job hunting corner in such science-atmospheric event. This has broadened my mind that we need to collaborate with each other to achieve higher achievement.

Some industries we saw were not unfamiliar for us. DISCO, ULVAC, and Swagelok are of the industries that are familiar to us, since we are dealing with their products also in Tanaka Lab. However, there are also many industries which are unfamiliar for us, and it was interesting to see their technologies, which we have never seen before. One of them was Minimal Fab, which impressed us with their clean room-replacement technology, within many fancy-looks small machines. Moreover, to attract people, Fujikin also arranged a race in making an assembly, the fastest five during the event will receive some prize, which made the event become livelier.

In this event, not only semiconductor technology was presented. Many real things were also presented. For instance, Tesla Motors exhibited their latest electric car which has a very fancy design and offers highly efficient space usage. However, I am still wondering if such electric car is really better than the gasoline-based car which is widely used up to now. Including the car automation which is becoming an interesting topic, is it really that good? We really have to think carefully of the technology before developing it.

Tesla's electric car

We also passed by Tanaka Lab’s booth in the “World of IOT” corner, which was managed by Takoshima-san, and MEMS Park Consortium’s booth in “Tohoku Pavilion” corner, which was managed by Totsu-sensei. Tanaka Lab's booth was placed next to MEMS Park Consortium's booth which was managed by Fukushima Prefectural Koriyama-kita Technical High School that demonstrated their robot which is one of the winner on iCAN 2014.

Tanaka Lab's booth

Thanks to Sato-san for providing the photos. And finally, we would like to thank our sponsor, SEMICON Mirai-College, who has provided us return travel expenses from Sendai to Tokyo.

Tanaka Lab's booth Tanaka Lab's booth

Suzuki-san seems to enjoy this event very much.

Penggaris. Alat ini tentu sudah familiar bagi kita. Kegunaan utama penggaris adalah untuk mengukur panjang, yang di Indonesia umumnya diekspresikan dalam satuan sentimeter. Tapi sebenarnya apa sih sentimeter itu?



Sentimeter, sebenarnya tersusun dari 2 kata; prefiks senti, dan meter. Pertama, mari kita mengenal berbagai prefiks satuan yang biasa digunakan.



Lalu, apa sih “meter” itu? Merujuk pada BIPM (dalam bahasa Prancis: Bureau International des Poids et Mesures; dalam bahasa Inggris: International Bureau of Weights and Measures), sebuah organisasi internasional yang didirikan untuk mengelola sistem satuan internasional (SI, Perancis: Système International d'Unités), definisi “meter” paling mutakhir adalah jarak yang ditempuh oleh cahaya di ruang hampa selama 1/299.792.458 detik. Nah, definisi “meter” ini tentu tidak serta merta datang. Mari kita simak bagaimana definisi “meter” berkembang seiring perkembangan teknologi. 

Sebelum ditetapkan satuan khusus untuk mengukur panjang, orang-orang zaman dahulu terbiasa mengukur panjang dengan membandingkan dengan apapun yang mereka punya. Para filsuf masa lampau kemudian mencetuskan ide untuk membuat suatu ‘pembanding’ standar yang bisa dipakai secara luas di seluruh dunia. Tujuannya agar di masa depan orang-orang tinggal mengalikan pembanding tersebut dengan angka.

Pada tahun 1790, atas berbagai masukan dari para filsuf terdahulu yang telah melakukan berbagai observasi, sebuah organisasi nasional di Perancis merilis suatu definisi untuk meter, yakni panjang sebuah pendulum, yang separuh periodenya adalah selama 1 detik, diukur di 45° LU (Lintang Utara) pada ketinggian permukaan laut. Sederhana sekali definisi awal dari “meter” ini. Pendulum digunakan sebagai standar karena pada masa itu penggunaannya memang sedang populer, terutama di Yunani, pusat pemikiran filsafat masa itu.

Namun, definisi meter yang telah dibuat tak lantas membuat para pemikir masa lampau puas karena menyisakan banyak sekali celah. Bila dibandingkan dengan “meter” yang sekarang, ketidakpastian dari definisi ini bahkan masih sangat besar mengingat pendefinisiannya masih bergantung pada satuan lain (detik) dengan ketidakpastian yang lumayan (1 detik). Selain itu, besarnya gravitasi yang tidak sama di seluruh permukaan bumi juga membuat definisi ini kurang akurat.

Pada tahun 1792, para ilmuwan mulai memasuki percaturan pendefinisian “meter” ini. Atas masukan dari Akademi Sains Perancis, dihasilkan definisi baru “meter”. Untuk menghindari pengaruh perbedaan gravitasi di permukaan bumi, kali ini, panjang “meter” dibandingkan dengan panjang garis khatulistiwa. Satu “meter” kali ini didefinisikan sebagai 10-7 kali seperempat meridian, yang dihitung secara astronomis sebagai jarak dari garis khatulistiwa ke kutub utara bumi melewati kota Paris, Perancis.

Definisi meter kemudian diperbarui pada 1795 dengan metode yang sama (pengukuran panjang garis khatulistiwa), tetapi melalui kota Barcelona, Spanyol. Definisi ini juga masih menyisakan banyak celah karena permukaan bumi tidak rata, dan bentuk bumi juga tidak bulat sempurna yang sulit diekspresikan ukuran seperempatnya secara matematis. Ketidakpastian dari definisi ini adalah sekitar 0,1 mm.

Pada akhir abad ke-18, mulai tercetus ide untuk membuat suatu benda yang panjangnya akan didefinisikan sebagai “meter”. Selama proses pengukuran panjang seperempat meridian untuk pendefinisian “meter” sebelumnya, telah dibuat beberapa batangan dari platinum berdasarkan meteran sementara. Pada 1799, dipilihlah batangan yang panjangnya mendekati definisi “meter” sebelumnya untuk menjadi definisi “meter” yang baru. Batangan ini dikenal sebagai mètre des Archives. Sistem metrik, yaitu sistem pengukuran yang didasarkan pada satuan meter dan diresmikan di Perancis.

Memasuki abad ke-19, “meter” mulai mendunia sehingga banyak aspek dari mètre des Archives yang diragukan orang-orang. Berbagai negara mencoba memakai sistem pengukuran ini dengan membeli sebuah batangan yang dibuat meniru panjang mètre des Archives untuk dijadikan standar di negara masing-masing. Akan tetapi, pada saat itu tidak ada suatu standar yang menjamin bahwa seluruh negara itu mempunyai ukuran “meter” yang sama panjangnya. Salah satu yang menambah keraguan pada standar tersebut adalah pemuaian. Ketidakpastian pengukuran “meter” pada masa ini mencapai 0,01 mm.

Pembuatan batangan untuk definisi “meter”.

Pada 20 Mei 1875, diadakanlah sebuah konferensi di Paris, Perancis, yang menghasilkan berdirinya BIPM, dengan tujuan untuk dijadikan lembaga yang melakukan standarisasi pengukuran, antara lain membuat definisi baru untuk “meter” yang bisa diterima di seluruh dunia. Konferensinya sendiri dijadikan sebuah konferensi rutin yang disebut CGPM (dalam bahasa Inggris: General Conference on Weights and Measures; bahasa Prancis: Conférence Générale des Poids et Mesures).

Pada 1889, akhirnya disepakati suatu definisi “meter” sebagai jarak antarsumbu dari 2 garis tengah yang tertanda di batangan campuran 90% platina dan 10% iridium (yang lebih tahan terhadap tekanan daripada platina murni), dan dibentuk dengan bentuk penampang menyerupai huruf X untuk meminimalkan tekanan akibat torsi  pada tekanan udara standar dan suhu 0°C, didudukkan di atas 2 silinder dengan diameter minimal 1 cm yang secara simetris terletak pada bidang horizontal yang sama dengan jarak 571 mm antar kedua silinder tersebut.

Salah satu batangan “meter” 1889 yang disimpan di Amerika Serikat.

Definisi “meter” ini disimpan oleh BIPM, setelah sebelumnya sebuah industri di London berhasil memproduksi 30 batangan serupa (salah satunya akhirnya menjadi definisi “meter”) dan didistribusikan ke berbagai negara untuk digunakan sebagai standar di masing-masing negara. Satu dari 30 batangan itu disimpan dan ditetapkan menjadi definisi “meter”. Pada masa ini ketidakpastian pengukuran “meter” mencapai 0,1 um.

Seiring berkembangnya teori kuantum dan berbagai eksperimen gelombang, pada 1950, metode pengukuran panjang dengan interferometer mampu menghasilkan pengukuran yang lebih akurat dengan memanfaatkan interferensi gelombang elektromagnetik. Dipilihlah atom kripton 86 yang berwujud gas pada suhu ruangan sebagai standar.

Pada 1960, disepakatilah definisi baru dari “meter”, yakni 1.650.763,73 kali panjang gelombang radiasi transisi antara kulit 2p10 dan 5d5 pada atom kripton 86 di ruang hampa udara. Definisi ini disandarkan pada definisi “angstrom” yang pada masa lalu dibuat dan digunakan untuk pengukuran panjang gelombang, sebagai panjang gelombang garis-garis kadmium di udara. Ketidakpastian definisi “meter” ini sebesar 4 nm.

Ilustrasi interferometer. Gelombang koheren dari sumber yang sama dipantulkan dengan jalur yang berbeda dan direkayasa supaya menghasilkan fase yang berbeda dengan mengatur jarak antara ketiga cermin, untuk mendapatkan panjang gelombang.

Tidak lama setelah itu, sebuah penemuan besar kembali mempengaruhi definisi “meter”. Laser yang monokrom (tersusun atas satu jenis gelombang cahaya, satu warna) dan seluruh cahayanya mempunyai fase yang sama membuat para ilmuwan tertarik untuk kembali memperbarui definisi “meter”. Kekurangan-kekurangan kripton sebagai standar juga mulai terungkap, antara lain garis-garis gelombang kripton menunjukkan ketidaksimetrisan pada kondisi tertentu, sehingga menimbulkan definisi “meter” yang bias, tergantung titik referensi yang diambilnya.

Frekuensi gelombang cahaya laser saat itu didapatkan sebesar 88,376181627 THz sehingga pada 1975 disepakatilah kecepatan cahaya sebesar 299.792.458 m/s di CGPM ke-15. Kemudian, definisi baru dari “meter” ditetapkan pada 1983 sebagai jarak yang ditempuh dalam perjalanan cahaya di ruang hampa selama 1/299.792.458 detik. Konsep pendefinisian “meter” 1983 yang mengacu pada satuan waktu ini sama dengan konsep pertama “meter” yang memanfaatkan pendulum, namun dengan tingkat ketidakpastian yang jauh lebih baik, sekitar 0,1 nm.

Begitulah perkembangan pendefinisian “meter” dari masa ke masa. Jadi, ukuran 1 “meter” itu tidak serta merta ada di atas penggaris, pendefinisiannya erupakan kesepakatan para ilmuwan di seluruh dunia. Ilmu pendefinisian dan standardisasi ukuran ini sendiri dinamakan ilmu metrologi.

Zaman sekarang, pengukuran panjang sudah menjadi hal yang relatif mudah. Untuk mengukur jarak jauh, pantulan gelombang ultrasonik (misalnya suara, yang kecepatan rambatannya sudah diketahui) atau gelombang elektromagnetik (misalnya laser, yang kecepatan rambatannya juga sudah diketahui) bisa digunakan dan dalam sekejap hasilnya didapatkan, dengan memanfaatkaan rekaman interval waktu antara pengiriman sinyal sampai sinyal pantulan diterima. Sementara untuk mengukur benda-benda kecil, mikroskop elektron dan kawan-kawannya dapat digunakan.

Bahan bacaan:

Telah diterbitkan di Rubrik Teknologi Majalah 1000guru edisi Maret 2015.
Biomedical Applications :''

 (وَعَسَى أَن تَكْرَهُواْ شَيْئاً وَهُوَ خَيْرٌ لَّكُمْ وَعَسَى أَن تُحِبُّواْ شَيْئاً وَهُوَ شَرٌّ لَّكُمْ وَاللّهُ يَعْلَمُ وَأَنتُمْ لاَ تَعْلَمُونَ (البقرة: 216

"... Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui." (Al-Baqarah: 216) 

Sebelumnya gak terbayang sih akan ambil major ini. Lha waktu SMA aja pernah (hampir) semua tes blok dalam 1 semester untuk mata pelajaran biologi gak lulus KKM. Alhamdulillah waktu itu terselamatkan salah satu sub-tes blok yang diatas KKM, meskipun UAS-nya juga tipis (gak lolos KKM juga) tapi nilai akhirnya masih lolos. Saking gak senangnya dengan biologi, ketika memilih jurusan kuliah-pun saya memilih jurusan-jurusan yang jauh dari bau-bau biologi.

Department of Bioengineering and Robotics, Tohoku University
Ketika kuliah tingkat awal, saya masih mikir-mikir untuk ambil mata kuliah dasar biologi, meskipun akhirnya diambil juga dan ngos-ngosan. Saat masa awal ini juga saya mulai tertarik dengan MEMS (Micro-Electro-Mechanical System). Tohoku University ini juga ternyata termasuk salah satu yang riset MEMS-nya terdepan.

Masuk tingkat 2, saya mulai lirik-lirik lab MEMS, yang ternyata aplikasinya sangat luas. Mulai dari sistem di kendaraan, optik, elektronik, pertanian, dan sampai kesehatan. MEMS ini ternyata adalah suatu sistem-terdiri atas sensor dan aktuator-berukuran sangat kecil dan berkemampuan dahsyat.

Masuk tingkat 3, saya sudah harus memilih lab dan penjurusan yang sebenarnya. Di Mechanical Engineering Tohoku University, mahasiswa tahun ketiga akan masuk 'penjurusan' yang sebenarnya. Ada 6 pilihan jurusan:
  1. Mechanical Systems and Design
  2. Nanomechanics
  3. Aerospace Engineering
  4. Environmental and Energy Engineering
  5. Quantum Science and Energy Engineering
  6. Bioengineering and Robotics
dan lab MEMS tersebar di setidaknya 3 diantaranya. Di Mechanical Systems and Design ada satu lab MEMS untuk sensor berbasis cantilever beam. Di Nanomechanics ada beberapa lab MEMS untuk optik, elektronik, dan energy harvester. Dan di Bioengineering and Robotics ada beberapa lab MEMS untuk aplikasi kedokteran dan pertanian.

Tactile Sensor Network Array, salah satu produk terbaru S. Tanaka Lab.
Dan sekarang disinilah saya, di S. Tanaka Lab, Advanced Bio-Nano Devices, Department of Bioengineering and Robotics.

Mungkin dulu saya setengah mati tidak senang dengan mata pelajaran biologi, tapi siapa yang tahu sekarang. Belakangan saya sadari, ternyata memang teknologi itu dikembangkan dengan memodelkan manusia dan ciptaan-Nya yang lainnya.

Bioengineering

by on 7/05/2014
Biomedical Applications :''  (وَعَسَى أَن تَكْرَهُواْ شَيْئاً وَهُوَ خَيْرٌ لَّكُمْ وَعَسَى أَن تُحِبُّواْ شَيْئاً وَهُوَ شَ...
“Zaman sekarang mah semua sudah serba digital...”

Seringkah kita mendengar orang berkata begitu? Atau justru kita yang sering berpikir seperti itu? Mengertikah kita dengan apa yang kita ucapkan? Apa makna kata “digital” sebenarnya? Mungkin pertanyaan-pertanyaan seperti ini sering muncul di benak kita semua. Oleh karena itu, mari kita bahas sekilas seputar konsep “digital”.

Dalam kehidupan kita, semua yang terjadi adalah analog, yaitu terus menerus, kontinu. Misalnya, ketika kita menggerakkan tangan kita, yang terjadi adalah tangan kita bergerak secara terus-menerus. Nah, apa yang dilakukan sistem digital adalah seperti bila kita menggerakkan tangan kita secara patah-patah. Dengan interval gerakan patah-patah yang sangat pendek, gerakan tersebut bisa terlihat seperti terus-menerus.

Sistem digital ini digunakan oleh kita, manusia, untuk memodelkan berbagai fenomena yang ada karena sangat sulit bagi manusia untuk mengukur dan mengontrol fenomena analog. Dengan proses digitalisasi, akan lebih mudah bagi kita melakukan pengukuran dan mengontrol berbagai fenomena. Sistem seperti inilah yang digunakan dalam berbagai macam alat digital, mulai dari jam tangan digital, komputer, hingga robot.

Dasar dari sistem digital adalah prinsip sakelar, on atau off. Sakelar on berarti mengizinkan arus listrik untuk mengalir dan sakelar off berarti sebaliknya. Pada sistem digital, yang menjadi media penyampai pesan adalah aliran elektron atau aliran listrik melalui sakelar tadi. Untuk keperluan itu, kitalah yang mengatur masuknya pesan.

Karena sistem digital hanya bisa beroperasi dalam 2 kedudukan (on atau off), untuk memudahkan perhitungan matematis digunakanlah sistem angka biner. Pada dasarnya sistem angka biner sama saja dengan angka berbasis 10 yang kita gunakan. Hanya saja, pada angka berbasis 10 bilangan penyusunnya adalah angka 0 sampai 9, sedangkan pada sistem biner semua bilangan penyusunnya diekspresikan dalam angka 0 atau 1 saja.

Sebagai contoh penggunaan sistem angka biner, angka 2 pada bilangan berbasis 10 diekspresikan dalam bentuk “10” (dibaca: “satu nol”) dalam sistem angka biner. Angka biner digunakan untuk memudahkan penyebutan on dan off menjadi 1 dan 0. Selain itu, dengan menggunakan angka biner, operasi matematika jadi bisa dijalankan dengan menggunakan sakelar.

Dalam sistem sakelar tadi, yang digunakan untuk mengatur dan membagikan pesan (berupa aliran listrik) adalah gerbang logika. Setidaknya ada tiga gerbang logika dasar yang bisa dikombinasikan untuk memperoleh hasil yang lebih rumit, yaitu AND, OR, dan NOT. Gerbang logika ini juga berfungsi sebagai operator untuk angka-angka biner yang merepresentasikan pesan sakelar tadi.

Gerbang logika pada prinsipnya sama dengan prinsip logika matematika. Kondisi on dan off pada sakelar atau 1 dan 0 pada sistem biner merupakan bagian yang sama dengan nilai kebenaran (“benar” atau “salah”) atas suatu pernyataan dalam logika matematika. Gerbang logika ini berperan sebagai penarik kesimpulan pada pernyataan-pernyataan logika matematika.

Gerbang Logika AND

Gerbang logika ini membutuhkan 2 masukan (input) dan menghasilkan 1 keluaran (output). Sesuai namanya, gerbang ini hanya akan menghasilkan keluaran 1 jika kedua masukannya bernilai 1. Gerbang ini mempunyai kesamaan sifat dengan operasi konjungsi pada logika matematika, yaitu nilai kebenaran dua buah pernyataan dihubungkan dengan tanda hubung “dan”. Dalam operasinya, gerbang AND disimbolkan oleh tanda perkalian dot “・”.

Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika AND.
Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika AND.
Ilustrasi mekanisme gerbang logika AND dalam suatu rangkaian lisrik. Q tidak akan menyala kecuali jika kedua sakelar A dan B ditutup.
 Ilustrasi mekanisme gerbang logika AND dalam suatu rangkaian lisrik. Q tidak akan menyala kecuali jika kedua sakelar A dan B ditutup.
Gerbang Logika OR

Gerbang logika ini juga membutuhkan 2 masukan dan menghasilkan 1 keluaran. Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 jika salah satu atau kedua masukannya bernilai 1. Gerbang ini mempunyai kesamaan sifat dengan operasi disjungsi pada logika matematika, yaitu nilai kebenaran dua pernyataan dihubungkan dengan tanda hubung “atau”. Dalam operasinya, gerbang AND disimbolkan oleh tanda penjumlahan “+”.

Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika OR.
Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika OR.

Ilustrasi mekanisme gerbang logika OR dalam suatu rangkaian listrik. Q akan menyala jika salah satu sakelar A atau B ditutup.
 Ilustrasi mekanisme gerbang logika OR dalam suatu rangkaian listrik. Q akan menyala jika salah satu sakelar A atau B ditutup.
Gerbang Logika NOT

Gerbang logika ini hanya membutuhkan 1 masukan dan menghasilkan 1 keluaran. Sesuai namanya juga, gerbang ini berperan untuk membalikkan masukan. Misalnya, masukan 0 setelah melewati gerbang NOT akan menjadi keluaran 1. Gerbang ini mempunyai kesamaan sifat dengan operasi ingkaran pada logika matematika, yaitu ketika nilai kebenaran suatu pernyataan dinegasikan. Dalam operasinya, gerbang NOT disimbolkan dengan “bar”, yaitu garis horizontal di atas variabel input.

Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika NOT.
Tabel kebenaran hubungan antara masukan dan keluaran pada gerbang logika NOT.

Ilustrasi mekanisme gerbang logika NOT dalam suatu rangkaian listrik. Bila sakelar A ditutup, lampu akan mati.
 Ilustrasi mekanisme gerbang logika NOT. Bila sakelar A ditutup, lampu akan mati.
Dari ketiga gerbang logika dasar inilah dikembangkan berbagai operasi yang lebih rumit untuk angka-angka biner. Sakelar-sakelar ini kemudian diperkecil sehingga banyak sakelar yang bisa dioperasikan dan dikombinasikan dalam satu instrumen. Instrumen yang terdiri atas banyak sakelar inilah yang kita sebut sebagai instrumen digital.

Pada aplikasi elektronik, perangkat yang dijadikan gerbang logika adalah dioda atau transistor. Dioda dan transistor dapat beroperasi sendiri secara otomatis dengan menerima beberapa perintah tertentu, tidak seperti sakelar yang harus dioperasikan manusia secara mekanis.

Bahan bacaan:

Telah diterbitkan di Rubrik Teknologi Majalah 1000guru edisi Mei 2014.
Datang ketika musim gugur. [foto oleh Fuad]

Bagaimana sih sistem perkuliahan di Jepang? Mungkin tidak banyak yang punya kesempatan untuk menempuh pendidikan dari program sarjana di sini. Dan mungkin juga banyak yang ragu-ragu untuk berangkat berkuliah di Jepang karena belum mengerti sistem perkuliahannya. Insya Allah ane akan tulis beberapa mengenai perkuliahan ane di Tohoku University ini. Secara umum kurikulum perkuliahannya bisa dilihat disini.

Di Jepang ini, pada umumnya tahun ajaran dimulai di bulan April dan selesai di bulan Maret. Begitu juga di Tohoku University. Meskipun begitu, program kami, program internasional sedikit berbeda. Kami mulai menjadi mahasiswa universitas pada Oktober 2012. Dan Tohoku University ini menetapkan sistem bahwa kami masuk di semester ke-2. Jadi pertama kali kami masuk, secara ofisial, langsung semester 2, karena semester pertamanya sudah terlewati (April 2012-September 2012). Dan untuk kami yang berkuliah di School of Engineering, kelulusan normal tetap di semester 8. Jadilah ukuran kuliah normal 7 semester (dari 2-8), atau bisa lebih cepat 1 semester bila memenuhi beberapa persyaratan. Setelah ini ane akan menyebut semester pertama ane berkuliah di Tohokudai ini sebagai semester kedua.

Di semester kedua ini, Oktober 2012 - Maret 2013, ane mengambil kredit sejumlah 33. Jumlah kreditnya memang fantastis, karena kami dituntut untuk mengejar 'ketertinggalan' satu semester di awal tadi. Apalagi jumlah kredit untuk 1 mata kuliah rata-rata hanya 1 atau 2. Di semester kedua ini, semua mahasiswa mempelajari mata kuliah yang sangat dasar, sehingga sistemnya seperti TPB di ITB dimana mahasiswa dari berbagai macam jurusan ada dalam 1 kelas.

Jadwal kuliah semester kedua.
Mata kuliah yang ane ambil sepertinya mata kuliah standar untuk tingkat dasar. Mari kita bahas satu-persatu.

An Introduction to Information Science B (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantarnya full bahasa Inggris. Materi yang dipelajari adalah dasar-dasar penulisan ilmiah dengan LaTeX, bersama penggambar grafik Gnuplot dan Inkscape di paruh semester pertama. Dan di paruh semester kedua belajar mengenai dasar-dasar bahasa pemrograman C. Karena yang dipelajari hanya dasar, kalau kedepannya ilmunya tidak diprakekkan bisa lupa juga. Alhamdulillah ilmu LaTex dan C ini berguna sekali buat ane bikin laporan sampe sekarang dan belajar programming yang lebih lanjut.

Mineralogy, Petrology, and Geochemistry (2 kredit), mata kuliah pilihan bersama Linear Algebra B, Probability & Statistics, Physics C, Chemistry A, Chemistry C, dan Biology A (ambil minimal 8 kredit). Bahasa pengantarnya full bahasa Inggris. Materi yang dipelajari adalah sekedar pengenalan materials sciences macam struktur atom berbagai jenis material dan yang menentukannya. Sensei-nya lebih banyak memberi paper-paper yang doi tulis sendiri untuk kami baca. Alhamdulillah lumayan bermanfaat sampai sekarang setidaknya ketika masuk kelas materials sciences ane sudah mengenal dasarnya sedikit.

Life and Nature (2 kredit), sebenarnya mata kuliah pilihan, tapi matkul pilihan yang satunya gak bisa diambil, jadilah harus ambil matkul ini. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah mengenai ekosistem. Alhamdulillah ilmu ini menyadarkan ane bahwa engineer pun harus sadar akan ekosistem dan tidak membuat sistem yang aneh-aneh sehingga mengganggu ekosistem.

Basic Japanese 1 (4 kredit), mata kuliah wajib. Belajar bahasa Jepang dari 0 di kelas ini. Luar biasa sekali senseinya macam guru TK mengajarnya, ane tidak pernah bisa tidur di kelas ini. Alhamdulillah pengetahuan ini SUPER berguna buat survive di Jepang ini karena orang Jepang kebanyakan gak bisa bahasa Inggris. Kelas ini bisa di-skip bila punya hasil tes JLPT minimal N3.

Biology A (2 kredit), mata kuliah pilihan, tapi sudah kepalang basah ambil. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah biokimia, mengenai mekanisme yang terjadi dalam sel. Bagi ane sudah cukup mendetail yang dipelajari di mata kuliah ini. Alhamdulillah ternyata mata kuliah ini bermanfaat bagi saya, karena sekarang saya terjerumus ke Bioengineering.

Linear Algebra A (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantarnya full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah dasar-dasar aljabar linear yang sangat dasar, seperti mendalami apa yang sudah kami pelajari semasa SMA. Alhamdulillah bermanfaat sekali matkul ini dalam memberi penjelasan berbagai materi yang akan dipelajari di tingkat-tingkat selanjutnya.

History and Human Society (2 kredit), mata kuliah pilihan, tapi karena kami sudah melewatkan semester pertama, jadilah dari pilihan tersebut tinggal ini yang tersisa. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Mata kuliah ini kadang menarik dan kadang bisa jadi tempat yang tepat buat tidur. Yang dibahas adalah mengenai sejarah kota Sendai dan Tohoku University. Alhamdulillah banyak pengetahuan tentang Tohoku University, yang setidaknya membuat saya bisa menjelaskan bila ada yang bertanya tentang Tohoku University. Juga ada beberapa tour ke beberapa tempat di kampus, yang mungkin jika kami tidak ambil kelas ini tidak akan pernah kesana sampai lulus pun.

Chemistry A (2 kredit), mata kuliah pilihan. Bahasa pengantarnya full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah dasar-dasar mekanika kuantum. Alhamdulillah bisa buat modal buat mempelajari banyak mekanisme kuantum lainnya di tingkat-tingkat lanjutnya.

Economics (2 kredit), mata kuliah pilihan, ada Game Theory atau Management, ane ambil game theory karena terdengar lebih logis dan ane tidak terlalu senang untuk banyak berbicara. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah game theory untung dan rugi. Alhamdulillah lumayan bisa diterapkan ketika mengambil pilihan.

Exercise in Mathematis and Physics I (1 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Di kelas ini dibahas SEMUA teori matematika dan fisika secara singkat dan diberi banyak latihan soal setiap pekannya. Matkul ini inti dari kuliah ane semester kedua ini sepertinya, paling banyak menghabiskan waktu untuk menyelesaikan tugas-tugasnya. Penjelasannya sangat singkat tapi tugasnya advanced, jauh diatas bahkan Calculus C. Biasanya kepala terasa panas dingin sehabis keluar dari kelas ini. Alhamdulillah excercise ini bermanfaat sekali untuk masa depan di Mechanical Engineering.

Overview of Mechanical and Aerospace Engineering (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Di mata kuliah ini beberapa profesor perwakilan dari 6 jurusan di Mechanical Engineering memberi penjelasan tentang jurusannya masing-masing dan labnya masing-masing. Mulai dari jurusan Mechanical System and Design, Nanomechanics, Aerospace Engineering, Bioengineering and Robotics, Quantum Science and Energy Engineering, dan terakhir Environment and Energy Engineering. Alhamdulillah cukup memberi gambaran bahwa di tahun ketiga nanti kami harus memilih laboratorium dan penjurusan.

World of Fine Arts (2 kredit), mata kuliah pilihan, tapi karena kami sudah melewatkan semester pertama, jadilah dari pilihan tersebut tinggal ini yang tersisa. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah tentang persebaran peradaban buddha dari berbagai peninggalan di dunia. Ada beberapa field trip juga. Alhamdulillah menambah pengetahuan tentang Sendai juga.

Chemistry B (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dipelajari adalah dasar-dasar termodinamika. Alhamdulillah lumayan buat modal mengarungi mata kuliah tingkat lanjut.

Health (2 kredit), mata kuliah pilihan dengan Introductory Seminar (minimal 2 kredit). Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Di kelas ini kami seperti hanya mengobrol mengenai sistem kesehatan di Jepang. Karena kami berasal dari berbagai negara yang berbeda, mengenai cara beradaptasi dengan cuaca Jepang dan sistem penjagaan kesehatan di Jepang. Alhamdulillah dialog yang cukup menarik dan bermanfaat untuk kehidupan.

Calculus A (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantar full bahasa Inggris. Yang dibahas adalah mengenai dasar-dasar ilmu kalkulus, seperti mengulang pelajaran SMA dengan lebih mendalam. Alhamdulillah kedepannya banyak bermanfaat untuk menjelaskan dan memodelkan berbagai fenomena.

Physics A (2 kredit), mata kuliah wajib. Bahasa pengantarnya full bahasa Inggris. Yang dibahas adalah mekanika analitis, dibahas dengan mendalam. Melatih untuk berfikir analitis bagi yang sebelumnya menganggap fisika hanyalah hapalan rumus. Alhamdulillah kedepannya ilmu dasar ini sangat diperlukan.

Begitulah kurikulum semester kedua ane. Semester kedua ini masih banyak adaptasi karena segala yang ane hadapi di Jepang ini begitu berbeda dengan yang biasa ane hadapi di Indonesia. Mata kuliah yang banyak dan (ketika itu) ane rasa berat, ternyata seiring berjalannya waktu masih banyak yang lebih berat.

Ganbarou!

Semester 2

by on 4/25/2014
Datang ketika musim gugur. [foto oleh Fuad ] Bagaimana sih sistem perkuliahan di Jepang? Mungkin tidak banyak yang punya kesempatan u...
Being rich is not about how much you have, but about how much you can give.





Tidak berpartisipasi dalam pemilu karena beranggapan bahwa demokrasi haram, juga semua turunannya? Bagaimana bila semua muslim di Indonesia sudah menerimanya..? Yang ikut pemilu tinggallah orang-orang kafir. Yang duduk menjadi anggota dewan orang-orang kafir. Yang duduk menjadi Bupati, Gubernur, dan Presiden juga orang-orang kafir.

Indonesia adalah negara Islam, benarkah..? Kenapa benar, karena mayoritas penduduknya muslim, atau karena pemimpinnya seorang muslim..? Bagaimana kalau semua muslim menarik diri dari demokrasi sedangkan demokrasilah yang tetap dipakai..? Orang kafir akan mengangkat sesamanya menjadi pemimpin kita. Padahal muslim tidak boleh dipimpin kafir. Undang-undang akan disesuaikan dengan keinginan si pembuat undang-undang, orang-orang kafir yang duduk menjadi anggota dewan.. Atau salah..?
Lalu bagaimana? Haruskah golput pada pemilu..?

Apakah gejolak di Mesir adalah sinyal untuk menghentikan dakwah dengan demokrasi..? Ataukah justru itu adalah cambuk bagi kita untuk lebih merapatkan barisan dakwah kita..? Entahlah. Mari kita berpikir, Islam kan untuk orang-orang yang berpikir toh..? :)

*Memasuki tahun 2014, Pemilu pertama seumur hidup. Semoga bisa terus memperbaiki diri, sehingga bisa memilih jalan yang benar.


Well, setelah hidup selama bertahun-tahun dengan selalu ada yang bisa memenuhi hak ini di sekeliling. Sekarang tiba saatnya harus memenuhi sendiri hak tubuh ini, susah sekali. Mungkin sudah saatnya mencari seseorang untuk menolong dalam pemenuhan hak ini? Entahlah.


"Sesungguhnya tubuhmu punya hak atas dirimu, kedua matamu memiliki hak atas dirimu.” (HR. Bukhari dan Muslim)

Hak

by on 12/15/2013
Well, setelah hidup selama bertahun-tahun dengan selalu ada yang bisa memenuhi hak ini di sekeliling. Sekarang tiba saatnya harus memenu...