Memprediksi bentuk wajah di masa depan (face aging)

Mr. Brain 5end
Cuplikan akhir episode 5 dari drama Jepang, Mr. Brain, menampilkan hasil prediksi wajah dan suara dari Akiyoshi Kanako yang hilang selama 15 tahun dan kemunculannya setelah menghilang sebagai pelaku pembuhunan.

Sebelum facebook menggunakan algoritma face recognition (pengenal wajah), sebelum China menerapkan algoritma serupa pada kamera pengawas CCTV yang tersebar di seluruh penjuru negaranya, dan sebelum banyak aplikasi android palsu (fake apps) yang beredar dalam bentuk iklan di media sosial, terutama facebook, tentang prediksi wajah anak atau prediksi wajah masa depan, saya memperoleh informasi seputar face recognition atau face prediction atau face aging modelling saat menonton drama Jepang berjudul Mr. Brain. Drama yang mengudara pada tahun 2009 dan dibintangi Kimura Takuya (SMAP) tersebut, mengisahkan tentang peran bidang ilmu neuroscience pada laboratorium forensik. Dan di salah satu episode nya (episode 5 dan 6), memperlihatkan kemampuan laboratorium forensik (atau sepertinya lebih cocok lembaga riset kepolisian) dalam memprediksi wajah sehingga mampu menangkap pelaku kejahatan dan lebih jauh lagi mampu mencegahnya (sebelum kejahatan terjadi). Dari gambar terakhir anak tersebut sebelum dinyatakan menghilang, dalam laboratorium forensik, mereka berhasil membuat sketsa wajah terkini (15 tahun kemudian) dari anak tersebut beserta prediksi suaranya. Memang benar secara fakta bahwa manakala manusia menua, ada beberapa hal yang berubah dari diri seorang manusia, diantaranya adalah bentuk wajah dan suara.

Sebagaimana kebiasaan mahasiswa jebolan sains ketika menonton itu, saya pun bertanya-tanya, apakah mungkin kita bisa memprediksi wajah seseorang di masa depan? Bisakah kita membuat komputer mampu melakukannya? Kalau iya, maka perlu ada penelitian yang mengenai trend perubahan bentuk wajah tersebut dengan sampel yang cukup banyak (meliputi banyak ras dan etnis) agar mendapatkan data dengan tingkat akurasi yang tinggi. Selain sampel yang banyak, tentunya penelitian tentang ini membutuhkan waktu yang tidak sebentar, karena berkaitan dengan perubahan terhadap waktu. Kalau tidak ingin memakan waktu yang lama, maka setidaknya kita harus mampu mencari dan mengumpulkan orang yang memiliki foto 5 tahunan. Setelah kita dapatkan itu, langkah selanjutnya membuat permodelan kuantitatif dan terakhir pembuatan algoritma komputer. Hmmm….kedengarnyan mudah.

Dari sanalah saya terinspirasi untuk mengumpulkan foto-foto dari semejak bayi sampai dengan sekarang. Dan alhamdulillah berhasil terkumpul, seperti dalam gambar di bawah ini.

Metamorfosis
Metamorfosis Hadiyawarman dari tahun 1986 sampai dengan 2018

Lalu setelah foto-foto ini terkumpul, apa yang harus saya lakukan?

Selanjutnya adalah membuat analisa kuantitatif terhadap perubahan wajah. Misal seperti perubahan jarak antara hidung dan bibir atas, dan sebagainya. Perlu adanya pendefinisian bagian-bagian wajah yang pengalami perubahan. Tetapi, sebelum sempat saya melakukan pengukuran, ada beberapa masalah yang muncul. Masalah yang utama dalam analisa kuantitatif pada foto-foto tersebut adalah skala. Dalam berbagai foto tersebut, saya tidak tau apakah skala foto-foto tersebut sama atau tidak antara foto yang satu dengan yang lainnya. Yang dimaksud dengan skala ini adalah apakah ketika foto tersebut diambil, dilakukan pada jarak dan perbesaran lensa yang sama atau tidak. Jarak dan perbesaran ini sangat penting dalam melakukan langkah pengukuran selanjutnya. Apakah hasil pengukuran dari foto tersebut nanti benar-benar menggambarkan kondisi sebenarnya atau tidak? Kalau tidak, tentu pengukuran menjadi tidak akurat. Dan sampai saat ini saya belum mengetahui bagaimana cara mengetahui skalanya, atau setidaknya mengkonfirmasi ketepatan skala pada foto-foto tersebut.

Selain itu, masalah lainnya adalah lack of sample (kurangnya sampel untuk diteliti dan dipelajari). Sampelnya kurang banyak karena foto tersebut hanya milik saya sendiri. Artinya sampelnya cuma satu dan itu tidak bisa memberikan gambaran yang lebih luas mengenai perubahan wajah pada umumnya. Karena boleh jadi, orang lain memiliki perubahan yang berbeda pada wajahnya dalam fungsi waktu.

Oleh karena itulah, sementara ini saya urungkan niat melakukan analisa kuantitatif terhadap foto-foto tersebut sambil mencari cara mengkonfirmasi foto dan juga mengumpulkan sampel. Sampe lainnya yang saya kumpulkan berasal dari foto-foto anak-anak saya. Dan tentunya membutuhkan waktu yang cukup lama sampai mereka tumbuh dewasa. Dan sebagai gantinya saya lakukan analisa kualitatif saja. Maksudnya saya arahkan eksperimen pribadi ini kepada perbandingan dengan hasil penelitian orang lain. Maksudnya gini, mungkin ada peneliti di luar sana yang sudah melakukan penelitian mendalam tentang face aging modelling ini. Akhirnya, saya mencari artikel-artikel ilmiah yang berkaitan dengan hal tersebut. Dan Alhamdulillah saya mendapatkan beberapa paper, diantaranya:

  1. I. Pitanguy, et al., “Defining and Measuring Aging Parameters“, Appl. Math. Comput. 78, 217 (1996)
  2. I. Pitanguy, et al., “Numerical Modeling of Facial Aging“, Plast. Reconstr. Surg. 102, 200 (1998)
  3. F. R. Leta, et al., “A Study of the Facial Aging – A Multidisciplinary Approach“, J. Braz. Soc. Mech. Sci. 22, (2000)
  4. N. Ramanathan, et al., “Computational methods for modeling facial aging: A survey“, J. Vis. Lang. Comput. 20, 131 (2009)

Paper no 1 – 3 berasal dari grup peneliti yang sama di Brazil, sedangkan no. 4 merupakan paper review, yang isinya membandingkan beberapa metode yang dilakukan para peneliti di bidang permodelan facial aging. Dan semua paper di atas termasuk pada golongan paper lama. Paper terbaru terbit pada tahun 2009, ketika film Mr. Brain tayang di televisi Jepang. Artinya, riset semacam ini sudah berlangsung cukup lama dan wajar jika hal tersebut masuk dalam dunia entertain (hiburan).

Lalu apa isi paper tersebut? 

Pada paper no 3 mereka menggunakan 342 sampel wanita kaukasian dengan rentang usia 18-70 tahun yang telah melakukan operasi plastik pada telinga dan 420 orang dengan operasi plastik pada hidungnya. Setelah itu mereka definisikan beberapa variabel pada wajah yang memungkinkan terjadinya perubahan. Untuk lebih lengkapnya silahkan baca langsung di journal tersebut. Gambar hasil penelitian mereka tidak dapat saya tampilkan pada blog ini karena berkaitan dengan hak cipta penerbit. Kesimpulan dari paper tersebut adalah bahwa benar terjadi perubahan parameter pada wajah seiring dengan berjalannya waktu. Selain itu, penelitian mengenai perubahan wajah terhadap waktu membutuhkan pengetahuan dari berbagai bidang studi karena berubahnya ukuran-ukuran parameter wajah disebabkan oleh banyak hal diantaranya obat-obatan, makanan / nutrisi, dan beberapa aspek lainnya. Tetapi studi yang mereka lakukan setidaknya menjadi pelopor di bidang itu. Studi yang lebih komprehensif mengenai hal ini dipaparkan dalam paper review no 4.

Dan bagaimana kesesuaian dengan foto-foto saya di atas?

Sebagaimana yang telah saya sebutkan di atas, bahwa sampai saat ini saya belum bisa melakukan analisa lebih lanjut mengenai kumpulan foto tersebut. Tetapi dari foto tersebut, secara kualitatif dapat kita lihat bahwa ada banyak perubahan pada wajah seiring bertambahnya usia dan bergantinya lingkungan. Yang saya maksud dengan bergantinya lingkungan adalah seperti setelah menikah atau lingkungan tempat tinggal. Seperti yang telah kita ketahui bersama bahwa biasanya seseorang setelah menikah akan meningkat berat badannya. Peningkatan berat badan tentu akan disertai dengan perubahan wajah yang memperlihatkan semakin gemuk dan berisi. Artinya ada efek dari asupan, kondisi kejiwaan, dan juga lingkungan. Lebih jauh lagi, setelah lulus dari HUFS, saya pernah mencoba mendaftar pada salah satu lembaga riset di Korea Selatan, LG electronics. Ketika mendaftar, saya menggunakan foto yang diambil saat kelulusan S1 pada tahun 2008. Saat proses wawancara, pewawancara mengomentari foto tersebut dengan mengatakan “apa yang supervisormu lakukan kepadamu?”. Saya pun bingung, kenapa pertanyaan semacam itu terlontar. Sampai akhirnya beliau mengatakan “mukamu tidak sama dengan foto yang kamu lampirkan”. Artinya ada perubahan pada wajah sebagai dampak dari lingkungan tempat tinggal, dalam hal ini kehidupan kampus dan riset yang sangat ‘menegangkan’, yang membuat senyum lebih sering terangkat dan menghilang.

Adakah hubungan tulisan ini dengan bidang kajian saya saat ini?

Hmmm….jawabannya ada, walaupun sampai saat ini saya masih mencari cara bagaimana merealisasikannya. Bidang yang saya tekuni saat ini adalah mengembangkan perangkat keras dengan menggunakan nanomaterial (nanomaterials for neuromorphic hardware) untuk menunjang kinerja perangkat lunak dari kecerdasan buatan (artificial intelligent (AI) software). Saat ini, bidang AI dan machine learning (ML) banyak sekali diminati. Namun, pada kenyataannya bidang tersebut masih menggunakan mesin komputasi yang konvensional sehingga dalam kinerjanya menguras energi yang cukup besar. Katakanlah superkomputer yang memakan daya kurang lebih 13 MW (summit supercomputer). Tentunya ini energi yang sangat besar walaupun saat ini bisa dikatakan itu adalah teknologi yang terdepan. Pernah membayangkan bagaimana otak manusia bekerja dan berapa daya yang dibutuhkan oleh otak? Otak manusia merupakan satu-satunya benda alami (istilahnya seperti itu) yang memiliki kemampuan luar biasa dalam memproses input dan mampu menyelesaikan permasalahan yang kompleks hanya dengan daya sebesar 30 W saja atau setara dengan daya yang dibutuhkan sebuah bohlam untuk menyala dan menerangi ruangan di rumah kita. Nah, dalam kaitannya dengan AI dan ML, jika algoritma tersebut bekerja pada perangkat keras yg sesuai, tentunya kinerjanya menjadi lebih efektif dan efisien. Nah, bidang kajian saya saat ini adalah mengembangkan perangkat keras yg dapat bekerja layaknya otak, dapat mengingat dan tentunya memproses input yg kompleks seperti mengenali wajah, suara, dan sebagainya sebagaimana pengembangan perangkat lunaknya.

Anyway, begitulah kesimpulan sementara tulisan ini. Semoga bermanfaat.

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s