Penulis: Melinda Permata Putri - 251012000039
Mata Kuliah: Big Data Analysis and Data Visualisation
Topik: Deep Learning, Computer Vision, dan Analisis Data
Halo rekan-rekan mahasiswa!
Di era modern ini, tantangan terbesar dalam pengelolaan sampah perkotaan sering kali terletak pada efisiensi proses pemilahan awal. Kecerdasan buatan (Artificial Intelligence / AI) hadir sebagai solusi melalui otomatisasi klasifikasi sampah berbasis citra digital. Sebagai mahasiswa yang sedang mendalami Big Data Analysis & Data Visualisation sekaligus mempersiapkan riset tesis, artikel ini mengupas perbandingan mendalam antara dua arsitektur deep learning yang sedang mendominasi literatur: EfficientNet dan Vision Transformer (ViT).
Mari kita bedah performa, karakteristik arsitektur, dan hasil analisis visualisasinya berdasarkan studi literatur ilmiah terkini!
1. Mengapa Klasifikasi Sampah Itu Menantang?
Secara teoretis, membedakan sampah organik, kertas, plastik, logam, kaca hingga baterai terlihat sederhana bagi manusia. Namun bagi sistem komputer, ini adalah tugas yang kompleks. Faktor-faktor seperti variasi bentuk objek, pencahayaan yang buruk, latar belakang yang rumit (background clutter) hingga kemiripan visual antar-material (misalnya botol plastik bening dan kaca transparan) sering kali menurunkan akurasi model.
Dalam literatur riset, dua pendekatan arsitektur utama yang sering digunakan adalah:
- Convolutional Neural Network (CNN) dengan EfficientNet: Unggul dalam ekstraksi fitur lokal secara efisien menggunakan parameter yang relatif sedikit.
- Vision Transformer (ViT / Hybrid HR-ViT): Menggunakan self-attention mechanism untuk menangkap konteks global dari seluruh bagian gambar secara simultan.
2. Bedah Performa dan Tabel Komparasi Model
Berdasarkan studi literatur terkini, berikut adalah tabel komparasi empiris dari beberapa model mutakhir yang merangkum arsitektur, dataset hingga metrik evaluasinya:
Tabel 1: Komparasi Performa dan Keunggulan Arsitektur Model Deep Learning
| Model Arsitektur & Studi | Jumlah Kelas & Dataset | Akurasi (Accuracy) | F1-Score / Macro F1 | Keunggulan Utama |
|---|---|---|---|---|
| EfficientNet-B0 (Kurniawan et al., 2025) |
6 Kelas (TrashNet Benchmark) |
88.50% | 0.87 | Parameter sangat ringkas (~6.06M) & inferensi cepat. |
| EfficientNet-B3 (Agustiani et al., 2025) |
6 Kelas (4.650 Citra) |
93.00% | 0.93 | Stabilitas tinggi, minim overfitting, AUC-ROC: 0.92. |
| HR-ViT (Hybrid Model) (Husein et al., 2025) |
6 Kelas (4.650 Citra) |
98.27% | 0.98 | Fitur lokal CNN + Global self-attention ViT. |
3. Visualisasi Data dan Metrik Analisis Kinerja
Dalam mata kuliah Big Data Analysis and Data Visualisation, penyajian hasil eksperimen memegang peran krusial dalam menafsirkan perilaku model secara kuantitatif maupun visual. Berikut adalah bentuk visualisasi data utama yang digunakan dalam analisis riset ini:
A. Grafik Kurva Pelatihan (Training & Validation Curves)
Visualisasi di bawah ini merepresentasikan pola konvergensi model (Loss & Accuracy) selama proses training dan validation berlangsung:
Akurasi vs Epochs
Loss Penurunan (Loss Values)
Interpretasi Visual: Nilai akurasi pelatihan mencapai ~98% dan validasi ~93.5%, sedangkan grafik loss terus menurun mendekati nol. Hal ini membuktikan proses konvergensi model berjalan sangat stabil tanpa indikasi overfitting.
B. Visualisasi Matriks Kebingungan (Confusion Matrix Heatmap)
Berikut adalah representasi matriks visual (heatmap) yang memetakan performa prediksi model terhadap kelas aktual pada pengujian multi-kelas:
Confusion Matrix Heatmap (Prediksi vs Kelas Aktual)
| Aktual \ Prediksi | Battery | Glass | Metal | Organic | Paper | Plastic |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Battery | 73 | 0 | 3 | 0 | 1 | 0 |
| Glass | 0 | 68 | 4 | 0 | 1 | 4 |
| Metal | 0 | 4 | 70 | 0 | 6 | 3 |
| Organic | 0 | 0 | 0 | 76 | 0 | 1 |
| Paper | 1 | 0 | 0 | 0 | 75 | 1 |
| Plastic | 0 | 4 | 3 | 0 | 1 | 69 |
Analisis Heatmap: Angka terbesar terkonsentrasi di jalur diagonal utama (seperti 73 untuk Battery, 76 untuk Organic, 75 untuk Paper), menunjukkan tingkat ketepatan prediksi model yang sangat tinggi. Kekeliruan paling signifikan terjadi antara Plastik vs Logam dan Plastik vs Kaca akibat kemiripan pantulan cahaya (glare).
C. Kurva Karakteristik Operasi Penerima (ROC-AUC Curve)
Skor Area Under Curve (AUC) Per Kelas
Interpretasi Visual: Nilai AUC mendekati 1.0 pada seluruh kelas sampah menandakan kemampuan diskriminasi model yang sangat handal dalam membedakan setiap kategori tanpa memicu False Positive yang tinggi.
4. Kesimpulan & Proyeksi untuk Tesis
Dari hasil komparasi literatur dan visualisasi data di atas, kita dapat menarik garis besar untuk implementasi riset:
- Pilih EfficientNet (B0-B3): Jika prioritas riset kamu adalah efisiensi komputasi, ukuran model yang ringkas, dan kecepatan eksekusi tinggi (sangat cocok untuk perangkat edge atau sistem smart bins berbasis IoT) berkat teknik compound scaling.
- Pilih Vision Transformer: Jika fokus riset mengincar tingkat akurasi tertinggi (mencapai 98.27%) dengan kemampuan pemahaman konteks global yang kompleks, meskipun membutuhkan tuning parameter yang cermat dan sumber daya komputasi yang lebih besar.
💬 Diskusi Interaktif:
Menurut rekan-rekan, untuk implementasi nyata di fasilitas pemilahan sampah perkotaan, apakah efisiensi kecepatan EfficientNet lebih krusial dibandingkan keunggulan akurasi ViT? Tulis pendapat kalian di kolom komentar bawah ya!
Referensi Utama:
- Kurniawan, T., Khadijah, & Kusumaningrum, R. (2025). An Efficient Model for Waste Image Classification Using EfficientNet-B0. Jurnal Teknik Informatika (JUTIF), 6(3), 1147–1158. https://doi.org/10.52436/1.jutif.2025.6.3.4417
- Husein, A. M., Harahap, B. B., Simatupang, T. F., Baeha, K. S., & Sinambela, B. K. (2025). A Hybrid Vision Transformer Model for Efficient Waste Classification. Jurnal Ilmu Komputer dan Informasi, 18(2), 261–275. https://doi.org/10.21609/jiki.v18i2.1545
- Agustiani, S., Junaidi, A., Aryanti, R., & Kamil, A. A. B. (2025). Waste Classification using EfficientNetB3-Based Deep Learning for Supporting Sustainable Waste Management. Bulletin of Informatics and Data Science, 4(1), 62–70. https://ejurnal.pdsi.or.id/index.php/bids/article/view/108