Dunia Atom Dalam Dunia Maya

Dunia Atom Dalam Dunia Maya
Bachtiar Anwar (Lapan-Watukosek)

PERMAINAN kreatif untuk membuat suatu lingkungan 3 dimensi (3D) menggunakan berbagai bentuk dasar, hanya dengan memasangkan satu dengan lainnya, kini banyak dijumpai di toko mainan. Dengan permainan ini anak-anak dilatih untuk menyusun suatu model 3D seperti dunia nyata menurut imajinasi mereka. Dan untuk memacu kreativitas anak, kompetisi membuat model 3D ini pun marak diselenggarakan. Bukan hanya di tingkat lokal atau nasional, bahkan hingga tingkat internasional.
Dengan kemajuan teknologi dunia maya (virtual reality), permainan semacam itu bisa dilakukan dengan komputer. Berbagai perangkat lunak (software) yang memudahkan seseorang memodelkan lingkungan 3D telah diperkenalkan. Sebut saja misalnya 3D Studio Max, Maya 3D, Cosmo Worlds 3D VRML, dan VRCreator. Tentu saja diperlukan keahlian khusus untuk menggunakan perangkat lunak ini secara baik.
Untuk menirukan dunia mikro, misalnya suatu susunan atom, yang umumnya mempunyai sifat perulangan tinggi, pemakaian software interaktif semacam itu jelas menemui kendala. Semisal, diinginkan suatu model struktur NaCl (garam dapur) yang terdiri atas ribuan atom Na dan atom Cl. Membuat perulangan atom secara interaktif tentu akan sangat merepotkan. Meskipun software itu telah menyediakan fasilitas untuk meng-opi sebagian model dan meletakkannya ke posisi lain secara berulang.
Atas dasar untuk mengatasi kendala semacam itu, penulis membuat perangkat lunak aplikasi sederhana yang memudahkan seseorang memodelkan struktur NaCl (Natrium Chloride). Peranti ini dibuat dengan memanfaatkan Virtual Reality Modeling Language (VRML), Hyper-Text Markup Language (HTML) dan Javascript, ditambah browser (HTML dan VRML) untuk visualisasi dunia maya.

**

SENYAWA NaCl dalam keadaan padat mempunyai susunan sederhana. Atom Na dan Cl tersusun teratur membentuk suatu kubus. Setiap atom Na dikelilingi 6 atom Cl dengan jarak yang sama pada arah sumbu-sumbu saling tegak lurus (koordinat Cartesis). Demikian pula sebaliknya, setiap atom Cl dikelilingi 6 atom Na.
Sifat perulangan semacam itu sebenarnya mudah dimodelkan dengan menggunakan bahasa pemrograman. Dalam hal ini, penulis menggunakan Javascript untuk membuat perulangan susunan atom Na dan Cl secara otomatis. Atom Na dan Cl dimodelkan dengan menggunakan objek bola (sphere) dalam dunia maya menurut bahasa VRML.
Untuk memudahkan pengguna (user), suatu interface (antarmuka) dibuat menggunakan HTML agar pengguna bisa memasukkan parameter yang diperlukan. Pengguna bisa memilih ukuran kristal NaCl yang akan dibangun dalam arah sumbu-sumbu x, y dan z. Sebut saja jumlah atom masing-masing sumbu itu adalah nx, ny dan nz.
Untuk membedakan atom Na dan Cl, pengguna bisa memilih warna berbeda bagi kedua atom. Demikian pula ukuran bola yang mewakili atom Na dan Cl. Atom Cl memiliki jumlah elektron lebih banyak dari atom Na. Karena itu kita dapat memberikan radius bola atom Cl lebih besar daripada atom Na. Selanjutnya, untuk memvisualisasikan adanya ikatan antar ion (ikatan ionik), maka atom-atom dihubungkan dengan lengan-lengan yang dibuat menggunakan objek silinder dengan radius tertentu.
Bila pengguna telah memasukkan nilai untuk semua parameter yang diperlukan, dengan melakukan klik pada tombol “Create”, maka kode VRML ditampilkan otomatis pada suatu kotak teks di bawahnya. Selanjutnya, pengguna perlu memindahkan kode ini ke editor teks dan menyimpannya dengan ekstensi ‘.wrl’. File ini siap ditampilkan menggunakan web browser yang disertai VRML plugin.

**

PENULIS telah bereksperimen menciptakan berbagai ukuran stuktur NaCl. Secara umum, semakin besar dimensi struktur NaCl yang dibuat, semakin lama waktu eksekusi untuk membangkitkan kode-kode VRML. Namun, meskipun jumlah total atom Na dan Cl dibuat sama, bila struktur mempunyai dimensi berbeda dalam tiga sumbu (nx, ny, nz), misalnya (1000,1,1), (1,1000,1) dan (1,1,1000), ternyata menghasilkan waktu eksekusi berbeda pula.
Perbedaan ini muncul karena algoritma yang digunakan dalam membentuk atom-atom virtual. Rangkaian atom dalam arah sumbu-x dibuat terlebih dahulu berdasarkan informasi jumlah atom nx. Kemudian rangkaian ini dikopi dalam arah sumbu-y sesuai dengan jumlah atom ny untuk membentuk satu bidang atom virtual. Lalu, bidang atom ini dikopi lagi untuk membentuk struktur 3D yang diinginkan berdasarkan jumlah atom nz.
Dalam pembuatan perangkat lunak ini tidak digunakan komponen yang memerlukan lisensi. Jadi, boleh dikatakan gratis. Hanya diperlukan pengetahuan dalam logika pemrograman maupun penguasaan bahasa HTML, Javascript dan VRML. Dan juga, tentu saja perlu memahami pula sifat-sifat objek yang akan dimodelkan. Selanjutnya, bila penampakan atom Na dan Cl di dalam dunia virtual dibuat sama, kita sebenarnya telah memodelkan susunan atom tipe lainnya, misalnya suatu struktur logam.
Pengembangan perangkat lunak telah dipresentasikan pada Indonesia-Japan Join Conference on Combinatorial Geometry and Graph Theory yang diselenggarakan Departemen Matematika, ITB, dan seminar nasional Teknik Elektro, di Universitas Gajahmada, tahun 2003.
Ide sederhana semacam ini bisa diperluas untuk memodelkan struktur kristal atau molekul yang lebih kompleks. Informasi utama yang diperlukan adalah mengetahui posisi-posisi atom yang akan dimodelkan. Bila kita bisa membuat suatu rumus matematika untuk menentukan posisi-posisi itu, akan memudahkan dalam pemrogramam. Bagi mereka yang berkecimpung dalam bidang kimia, fisika maupun biologi molekuler, perangkat lunak untuk pemodelan dunia atom bisa menjadi peranti berharga bagi dunia pendidikan maupun riset.
Bila kita mengetahui persis struktur DNA, misalnya, memodelkan objek ini pun bukan tidak mungkin. Hanya, diperlukan bahasa pemrograman yang jauh lebih canggih daripada Javascript, seperti C++ atau compiler lainnya. Demikian pula komputer yang digunakan, agar kecepatan eksekusi untuk menuliskan kode-kode VRML dalam jumlah jutaan atau bahkan miliar baris bisa dilakukan dalam waktu relatif singkat. Siapa ingin mencoba?***

Sumber : Pikiran Rakyat (29 April 2004)