Dalam postingan blog ini, kami mengupas bagaimana teknik elektro—perpaduan antara listrik dan teknologi informasi—mengubah masyarakat modern dan bagaimana penerapannya di berbagai bidang.
Menurut Anda, apa yang dipelajari oleh 'Departemen Teknik Elektro'? Biasanya, ketika orang mendengar kata 'listrik', yang pertama kali terlintas di benak mereka adalah listrik statis, sesuatu yang mungkin Anda rasakan di hari musim dingin yang dingin dan kering. Mereka juga membayangkan daya yang menggerakkan lampu, yang memungkinkan orang tetap aktif di ruangan terang di malam yang gelap, atau listrik yang digunakan untuk menjalankan peralatan rumah tangga yang memudahkan hidup. Contoh-contoh yang baru saja disebutkan dengan tepat menggambarkan listrik, komoditas penting masyarakat modern yang sering kita jumpai di sekitar kita. Namun, orang sering kali kesulitan memahami apa yang terjadi ketika listrik dan teknik dipadukan.
Dahulu kala, departemen ini bernama 'Departemen Teknik Elektro', tetapi baru-baru ini berubah menjadi 'Departemen Teknik Elektro dan Informasi'. Mengapa namanya diubah? Apa hubungan antara listrik dan informasi? Meskipun kemungkinan ada beberapa alasan untuk perubahan nama tersebut, saya ingin menjelaskan jenis penelitian yang dilakukan di Departemen Teknik Elektro melalui alasan yang menurut saya paling signifikan.
Dalam teknik elektro, 'listrik' secara umum dapat dibagi menjadi listrik sebagai energi dan listrik sebagai sinyal. Saya khususnya tertarik pada bidang yang membahas listrik sebagai sinyal, dan teknologi ini telah berkembang pesat, hingga berdampak besar pada industri lain. Bahkan, teknologi ini juga diterapkan dalam bidang energi listrik itu sendiri. Untuk menjelaskan medan energi listrik terlebih dahulu, akan lebih mudah untuk memahami energi sebagai sumber daya yang menggerakkan benda.
Sebagai energi, listrik diproduksi di pembangkit listrik, ditransmisikan ke seluruh negeri, dan digunakan untuk mengoperasikan berbagai perangkat. Oleh karena itu, para ahli di bidang energi listrik meneliti cara menghasilkan listrik secara efisien, cara menyimpan sumber energi ini dalam baterai, dan cara meminimalkan kerugian serta mentransmisikan listrik secara hemat biaya.
Dibandingkan dengan sumber energi lain, seperti energi termal, energi listrik sangat terorganisir. Hal ini memungkinkan transmisi jarak jauh dengan kerugian minimal dan membuatnya cocok untuk dikonversi menjadi bentuk energi lain. Karena energi listrik sangat cocok untuk menangani besarnya jumlah energi yang digunakan manusia, kehidupan tanpa listrik di masyarakat modern tak terbayangkan. Semua ini berkat kontribusi para insinyur listrik.
Sekarang, mari kita jelaskan listrik sebagai sinyal. Listrik sebagai sinyal merupakan konsep yang lebih komprehensif daripada listrik sebagai daya. Pertama, dengan mempertimbangkan definisi sinyal, dalam teknik elektro, sinyal dapat didefinisikan sebagai besaran fisis yang menyampaikan informasi. Secara spesifik, di antara berbagai besaran fisis seperti suhu, kecepatan, suara, dan tekanan, sinyal mengacu pada tegangan yang menyampaikan informasi. Ada bidang pemrosesan sinyal, yang secara efisien menerima sinyal dan memprosesnya menjadi bentuk yang dapat kita pahami, dan ada bidang komunikasi, yang menangani perangkat seperti radio atau telepon yang mengirim dan menerima sinyal-sinyal ini. Secara harfiah, bidang ini adalah disiplin ilmu yang menangani sinyal itu sendiri.
Agar teknologi ini dapat digunakan dengan mudah kapan pun dan di mana pun, kita membutuhkan teknik yang lebih canggih. Ada bidang sirkuit, yang menciptakan sirkuit untuk memperkuat dan menyimpan sinyal yang telah dikirim jauh melalui komunikasi sehingga kekuatannya berkurang. Ada juga bidang semikonduktor, yang memproduksi perangkat semikonduktor yang menyusun sirkuit ini. Lebih lanjut, ada bidang fisika dan perangkat elektronik, yang menciptakan perangkat yang mampu mengubah sinyal yang telah diproses menjadi tampilan visual. Terakhir, ada bidang sistem, yang memastikan perangkat ini beroperasi dengan andal sebagai suatu sistem, dan bidang komputer, yang memproses informasi yang terkandung dalam sinyal. Oleh karena itu, listrik sebagai sinyal bukan sekadar tegangan; melainkan informasi berharga yang harus ditangani dengan sangat hati-hati.
Belakangan ini, bidang penelitian di bidang teknik elektro telah berkembang pesat, sehingga membutuhkan ruang yang cukup luas hanya untuk memperkenalkan subbidangnya. Kali ini, kami akan menjelaskan teknologi teknik elektro yang diterapkan pada MRI. MRI merupakan gabungan dari berbagai teknologi teknik elektro. Pada dasarnya, MRI membutuhkan elektromagnet yang kuat. Anda mungkin ingat pelajaran sains di sekolah dasar tentang pembuatan elektromagnet dan melihat pola yang digambar oleh serbuk besi yang tertarik padanya. Elektromagnet yang terpasang pada MRI jauh lebih kuat, sehingga Anda tahu bahwa Anda tidak dapat memasukkan benda logam apa pun ke dalam pemindaian MRI.
Elektromagnet yang kuat ini menyelaraskan molekul-molekul air dalam tubuh kita searah dengan medan magnetnya. Faktanya, meskipun jarang kita rasakan, lebih dari 90% gaya di alam semesta adalah gaya elektromagnetik. Gaya elektromagnetik biasanya berada dalam kesetimbangan, sehingga sulit dirasakan oleh manusia. Namun, ketika keseimbangan ini terganggu, fenomena seperti listrik statis atau kilat terjadi. Kembali ke MRI, ketika molekul air yang berada dalam kesetimbangan menerima gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertentu, mereka mulai bergetar. Hal ini serupa dengan efek resonansi di mana petikan senar pada alat musik gesek menghasilkan nada tertentu. Itulah sebabnya MRI disebut 'Pencitraan Resonansi Magnetik'.
Ketika dirangsang, molekul air yang bergetar memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi tertentu. Intensitas gelombang yang dipancarkan ini bervariasi tergantung pada kepadatan air di dalam jaringan tubuh. Dengan prinsip ini, penerima menangkap sinyal, memperkirakan struktur jaringan tubuh, dan mengubah informasi ini menjadi gambar yang dapat diinterpretasikan oleh dokter. Mesin MRI awal membutuhkan waktu lama untuk memperoleh sinyal, terkadang menyebabkan pasien mengalami klaustrofobia.
Awalnya, para insinyur listrik yang berspesialisasi dalam pemrosesan sinyal mendedikasikan diri mereka pada penelitian MRI untuk mengurangi ketidaknyamanan pasien dan memungkinkan pencitraan yang lebih cepat bagi lebih banyak pasien. Hasilnya, gambar yang hampir tidak dapat dibedakan dari aslinya dapat diperoleh dengan menggunakan sinyal yang jauh lebih sedikit daripada sebelumnya. Baru-baru ini, teknologi MRI telah berkembang pesat hingga memungkinkan pengamatan pergerakan jantung secara real-time. Teknologi ini memainkan peran penting dalam pemrosesan informasi biologis secara dramatis.
Dengan demikian, teknik elektro kini tidak hanya mencakup perangkat elektronik yang tertanam dalam kehidupan kita, tetapi juga kedokteran, pencitraan 3D, pemrosesan informasi, dan bahkan kecerdasan buatan. Atas nama listrik, teknik ini berkembang ke ranah yang tak terbayangkan. Ke depannya, teknik elektro akan berkembang melampaui pemrosesan sinyal sederhana menjadi bidang di mana komputer memproses sinyal secara lebih cerdas.
