Covid-19 dan Pentingnya Penelitian Matematika

Sejauh hukum-hukum matematika merujuk kepada kenyataan, mereka tidaklah pasti; dan sejauh mereka pasti, mereka tidak merujuk kepada kenyataan. - Albert Einstein

Penelitian Covid-19 Menggunakan Matematika

Penyebaran Covid-19 di seluruh dunia sejauh ini membuat banyak ilmuwan melakukan penelitian tentang model virus, cara berkembang, menyebar dan sebagainya untuk mengantisipasi penyebaran yang lebih mematikan dan mengancam kehidupan manusia.

Matematika merupakan salah satu bidang ilmu penting yang digunakan untuk memprediksi penyebaran virus corona di seluruh dunia. Tentunya, prediksi tersebut digunakan untuk mengetahui seberapa besar perluasannya sehingga memudahkan upaya penanganan.

Salah satu penelitian penting yang sempat dianggap remeh oleh Menteri Kesehatan Republik Indonesia, Agus Terawan adalah penelitian matematik yang dilakukan oleh sekolompok peneliti di Universitas Harvard.

Lima peneliti dari Harvard T.H. Chan School of Public Health, Harvard University ini melakukan riset terhadap penyebaran Covid-19 yang awalnya ditemukan pada Desember 2019 di Kota Wuhan, Provinsi Hubei, China.

Model penelitian yang digunakan adalah Model Regresi Poisson dengan menghitung jumlah kasus Covid-19 yang terkonfirmasi di luar daratan China terhadap jumlah penumpang penerbangan internasional langsung dari Bandara Wuhan ke negara lain.

Model Regresi Poisson adalah salah satu bagian materi Mata Kuliah Statistika Matematika yang sempat dipelajari oleh penulis pada saat proses menjalani studi S1 yang menyatakan peluang jumlah peristiwa yang terjadi pada periode waktu tertentu dengan syarat apabila rata-rata kejadian tersebut diketahui dan dalam waktu yang saling bebas sejak kejadian terakhir. 

Selain itu, model ini juga dapat digunakan untuk menghitung jumlah kejadian pada interval tertentu seperti jarak, luas, maupun volume.

Kembali pada penelitian yang dilakukan oleh para peneliti Harvard, salah satu hasil yang diperoleh dari penelitian tersebut adalah Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki peluang terinfeksi virus, bahkan para peneliti mengatakan bahwa Indonesia seharusnya sudah terinfeksi virus corona.

Sejatinya, berdasarkan cara penyebaran virus corona, tanpa penelitian ini juga, kita harusnya percaya bahwa penyebaran virus corona di Indonesia sudah ada pada saat wabah virus corona sudah merebak di Wuhan dan berhasil menjangkiti beberapa negara. Pasalnya, pada saat China berperang melawan corona, masih ada penerbangan dari Kota Wuhan ke Indonesia dan beberapa negara yang terinfeksi.

Namun, perlunya sebuah penelitian atau riset yang tidak terkesan menggiring sebuah opini untuk meresahkan masyarakat tetapi didasarkan pada data dan fakta yang diolah dalam sebuah kerangka teori yang sudah dipercaya dari tahun ke tahun.

Setelah Indonesia dinyatakan positif corona dan meningkat begitu cepat, Pusat Pemodelan Matematika dan Simulasi Institut Teknologi Bandung (ITB) juga melakukan sebuah pemodelan matematika untuk memprediksi laju penyebaran Covid-19 di Indonesia.

Para peneliti menggunakan Richard's Curve (Kurva Richard) dan Metode Least Square dalam ilmu Statistik Matematika dengan memasukan berbagai laporan data kasus COVID-19 secara akumulatif dari berbagai macam negara seperti China, Iran, Italia, Korea Selatan, dan Amerika Serikat.

Pemodelan Kurva Richard

Hasilnya menyatakan bahwa akhir Maret 2020 sebagai puncak epidemi dan petengahan April 2020 sebagai akhir epidemi dengan jumlah kasus maksimal melampaui 8000 kasus.

Pemodelan Kurva Richard dan Metode Least Square ini pernah digunakan untuk menentukan awal, puncak, dan akhir endemik SARS di Hong Kong dan terbukti cukup akurat.

Pada bulan Februari, Pakar Matematika Universitas Sebelas Maret (UNS)  Surakarta, Dr.  Sutanto menyatakan bahwa penyebaran Covid-19 di Wuhan, Tiongkok  sudah memasuki level bahaya.

Pernyataan ini berdasarkan pemodelan matematika Model S-I-R (Susceptible-Infected-Recovery) yang menyatakan bahwa jumlah penduduk yang berstatus Susceptible, Infected dan Recovery di kota Wuhan pada setiap interval waktu akan berubah-ubah. Secara matematis, kota akan bersih dari virus corona, kalau jumlah orang berstatus infected adalah nol atau semua sudah masuk dalam kategori Recovery.

Model Matematika SIR (Website UNS)

Oleh karena itu, perlu dilakukan dua hal yaitu menerapkan physical distancing agar orang-orang sehat tidak bersentuhan dengan orang yang terinfeksi dan mengupayakan vaksinasi terhadap kelompok orang yang sudah terinfeksi sehingga sehat kembali.

Matematika Di Mata Orang Awam dan Pemerintah

Sejauh mana anda sebagai orang awam percaya pada penelitian Matematika? Apakah anda tergolong dalam kelompok Menteri Terawan yang menganggap penelitian matematika sebatas hitungan matematis 1+1=2 atau 1-1=0?

Ataukah anda memahami pernyataan Albert Einstein bahwa "sejauh hukum-hukum matematika merujuk kepada kenyataan, mereka tidaklah pasti; dan sejauh mereka pasti, mereka tidak merujuk kepada kenyataan" yang mana matematika hanya hidup di alam gagasan, bukan di realita atau kenyataan yang tidak harus dipercaya?

Maka saatnya merubah persepektif anda bahwa memang matematika tak merujuk kepada kenyataan tetapi menyampaikan sebuah pesan bahwa gagasan matematika itu ideal dan steril atau terhindar dari pengaruh manusia yang sejatinya lebih baik dipercaya daripada gagasan-gagasan non-matematis.

Memang, gagasan-gagasan non-matematis atau gagasan sosial sangat penting dalam kehidupan tetapi harusnya kita lebih percaya pada idealisme matematika yang terhindar dari pengaruh manusia itu. Namun, pada kenyataannya kebanyakan orang lupa bahwa Matematika punya peran dan kontribusi penting dalam sejarah perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia.

Matematika selalu berkembang dari waktu ke waktu ketika temuan baru matematika berinteraksi dengan penemuan ilmiah baru. Penelitian matematika selalu menyajikan ilmu pengetahuan dan wawasan baru dalam dunia pendidikan dan teknologi.

Isak Newton, Leonard Euler dan tokoh-tokoh matematika lainnya adalah tokoh-tokoh dunia yang membuktikan matematika sebagai ilmu penting dalam kehidupan sehari-hari. Dan kini, matematika masih digunakan di seluruh dunia sebagai alat penting di berbagai bidang termasuk ilmu alam, teknik, kedokteran dan ilmu sosial.

Beberapa teman saya membuat pemodelan matematika penyakit Tuberculosis, HIV dan lain sebagainya sebagai syarat menyelesaikan studi S1. Umumnya, pemodelan terhadap penyakit menggunakan model SIR yang tidak jauh berbeda seperti yang diterapkan pakar matematika UNS untuk penyebaran virus corona di Wuhan.

Ada beberapa yang meneliti tentang faktor-faktor yang mempengaruhi gisi buruk dan stunting. Ada juga yang meneliti tentang faktor-faktor yang mempengaruhi kemiskinan dan lain sebagainya menggunakan analisis regresi dan ilmu lainnya dalam matematika.

Selain itu, ada beberapa teman saya yang meneliti tentang budaya antrian di SPBU, Rumah Sakit dan Bank yang memberikan solusi pelayanan yang lebih baik. Dan masih banyak penerapan matematika yang tidak disebutkan satu persatu dalam artikel ini.

Penulis sendiri menyelesaikan studi S1 dengan melakukan pemodelan pembagian air minum oleh PDAM Kota Kupang. Penelitian ini berdasarkan keluhan masyarakat Kota Kupang yang merasa diperlakukan tidak adil dalam pembagian air bersih, dimana di beberapa daerah jarang mendapatkan air minum dibandingkan dengan daerah lainnya.

Penelitian ini bertujuan untuk menolong PDAM Kota Kupang untuk membagikan air secara merata kepada seluruh masyarakat kota Kupang secara adil tanpa ada yang merasa kelebihan maupun kekurangan atau jika kelebihan maupun kekurangan harusnya dialami secara bersama-sama.

Hanya saja, pemerintah lebih banyak percaya pada penelitian yang dilakukan oleh pemerintah sendiri daripada penelitian yang datang dari lingkungan akademis. 

Penulis menyebut Badan Pusat Statistik sebagai salah satu instansi pemerintah yang paling banyak menerapkan penelitian matematika dalam upaya pembangunan bangsa.

Terlepas dari penelitian-penelitian akademis yang mubasir di depan pemerintah, BPS merupakan instansi plat merah yang menunjukkan kesadaran negara bahwa matematika adalah ilmu penting yang dapat digunakan sebagai instrumen untuk membangun dan memajukan sebuah negara.

Model Matematika 

Model matematika adalah representasi penyederhanaan dari sebuah realita yang kompleks menggunakan bahasa matematika berupa persamaan, sistem persamaan atau ekspresi-ekspresi matematika yang lain seperti fungsi maupun relasi.

Juga, perlu asumsi-asumsi atau pendekatan-pendekatan maupun pembatasan-pembatasan yang didasarkan atas eksperimen maupun observasi terhadap realita kompleks tersebut dalam menentukan dan mengembangkan serta menurunkan model.

Akan tetapi, Frank R. Giordano dkk pada bukunya yang berjudul A First Course in Mathematical Modeling, menyebut Model matematika sebagai idealisasi dari fenomena dunia nyata yang tidak pernah menjadi representasi lengkap atau sempurna.

Artinya penggambaran sebuah fenomena atau peristiwa dunia nyata dalam bahasa matematika tidak sempurna karena sangat banyak variabel yang mempengaruhi sebuah peristiwa sehingga akan membuat pemodelan matematikanya ekstra kompleks.

Misalnya gerakan sebuah sepeda motor. Secara sederhana gerakan sepeda motor akan dipengaruhi oleh tarikan gas. Tapi, bagaimana kalau terdapat pengaruh lain misalnya tekanan angin ban yang kurang dan dapat mempengaruhi laju sepeda motor? Atau kualitas mesin sepeda motor yang sudah tua dan mempengaruhi laju kecepatannya?

Lalu apakah tidak ada satupun model matematika yang dapat merepresentatikan keadaan dunia nyata secara sempurna sehingga penelitian-penelitian pemodelan matematika tidak dapat dipercaya?

Ada beberapa alasan untuk mempercayai penelitian pemodelan matematika. Pertama, matematika adalah bahasa yang sangat presisi dalam merumuskan ide-ide dan mengidentifikasi asumsi-asumsi.

Kedua, matematika merupakan bahasa yang ringkas, dengan aturan-aturan yang terdefinisi dengan baik untuk melakukan manipulasi. Dan ketiga, semua hasil yang diperoleh matematikawan yang teruji ratusan tahun dapat digunakan.

Model-model matematika yang baik dapat memberi penjelasan yang bernilai dan menghasilkan suatu kesimpulan yang setidaknya dapat menggambarkan dunia nyata sebaik mungkin.

Sampai pada titik ini, penulis tiba pada sebuah konklusi bahwa penelitian-penelitian matematika bukan penelitian yang sebatas hitungan matematis yang tidak memiliki kepastian, sejatinya penelitian matematika merupakan gagasan paling cepat dan tidak kalah akurat dalam menjelaskan sebuah fenomena ke dalam bahasa matematis yang paling sederhana dan juga menawarkan sebuah solusi untuk menyelesaikan kompleksitas sebuah masalah.

Salam!

Neno Anderias Salukh

Referensi: satu; dua; tiga; empat; lima; enam.