Sejarah Perkembangan Sistem Operasi UNIX

UNIX bukanlah system operasi yang dimonopoli oleh satu-satu kumpulan atau syarikat tertentu. Ia adalah hasil gabungan dan idea banyak pihak yang bermula pada tahun 1965. Sebagai seorang penggemar computer terutamanya yang ingin memfokuskan tumpuan pada system operasi, semestinya ingin tahu bagaimana UNIX bermula, bagaimana ia dibangunkan dan di mana ia berada sekarang. 

Mengetahui kepelbagaian version UNIX sekarang membolehkan kita mengetahui dengan jelas sejauh manakah kemampuan UNIX sebagai suatu system operasi yang mantap dan hebat yang digunakan dalam system perkomputeran. Seperti yang diketahui umum, ia bukanlah dibangunkan oleh suatu kumpulan tertentu (contohnya Microsof Corporation yang menghasilkan Windows Operating System). Selain itu perlu diketahui juga bahawa, UNIX bukanlah di hasilkan oleh hackers/pengaturcara  yang terlalu berminat dengan komputer kerana ia terhasil daripada ciptaan dan idea daripada mereka-mereka yang berlatarbekangkan akademik yang kukuh dalam terutamanya dalam bidang matematik dan sains komputer yang bekerja dengan suatu pusat penyelidikan terkemuka yang membangunkan hasil-hasil ciptaan bertaraf industri iaitu Bell Labs. 

Memahami hubungan simbiosis antara UNIX dan komuniti akademik membolehkan kita memahami dengan jelas interaksi pencipta system tersebut dan hubungan sejarah mereka dengan universiti-universiti terkemuka dan juga Bell Labs.

Bagaimana ia Bermula

Semuanya bermula di Bell Labs, makmal penyelidikan yang dimiliki oleh syarikat terkemuka dunia pada masa itu iaitui AT&T. sebaliknya, AT&T tidak berminat untuk membuat keuntungan yang melibatkan pembangunan dan penjualan computer dan juga software termasuk sistem operasi. Dalam pada itu juga, menjadi polisi di Amerika Syarikat untuk tidak membenarkan AT&T menjual perisian kepada umum pada waktu itu. Sebaliknya berlaku pada tahun-tahun sekitar 60an, AT&T merupakan syarikat yang kukuh dalam teknologi tinggi. Tetapi pada tahun 70an, perniagaan telekomunikasi (telefon ciptaan Alexander Graham Bell pada masa itu mengalami kemerosotan). Terdesak dengan keperluan semasa dan keinginan untuk membangunkan suatu sistem multipengguna (multiuser), pelbagaian tugas (multitasking) dan multipemprosesan (multiprocessing) yang belum dimiliki oleh mana-mana syarikat yang berkaitan dengan teknologi perkomputeran dan telekomunikasi pada masa itu, Ken Thompson dari AT&T mengorak langkah memulakannya. 

 Jelasnya tujuan utama pada masa itu ialah untuk menghasilkan sistem operasi yang membolehkan para pengaturcara komputer bekerja serentak dalam suasana yang selesa dan menyeronokkan. Ini yang menghasilkan persekitaran pembangunan UNIX secara berterusan oleh kumpulan pengaturcaraan komputer tersebut.

Ken Thompson dan Denise Ritchie

Tahun 1965-1969

Pada tahun 1965, Bell Labs bergabung dengan Massachuset Institute of Technology (MIT) dan General Electric (GE) dalam kerjasama untuk membangunkan Multics, ‘Multiuser Interactive Operating System’ di atas platform GE645 komputer kerangka utama (mainframe). Walaubagaimanapun, wujud rasa tidak puas hati dengan pembangunannya yang agak perlahan dan menelan belanja yang tinggi, Bell Labs menggugurkan projek Multics pada tahun 1969. tetapi pada tahun itu juga, Ken Thompson yang terlibat dalam projek tersebut, telah menemui  Dennis Ritchie yang telah menyediakan Digital Equipment Corporation PDP-7 minicomputer untuk meneruskan kerja-kerja penghasilan system operasi yang turut sama  digunakan oleh pengaturcara dan para penyelidik pada masa itu. Selepas mereka menyediakan prototaip, Thomson kembali ke Bell Labs dengan kertas cadangan membina system operasi yang baru. System operasi tersebut dinamakan UNIX yang berbeza dengan Multics sebelum ini. Usaha membangunkan UNIX di Bell Labs secara konsisten bermula pada tahun 1971. Versi awal UNIX ditulis menggunakan bahasa pengaturcaraan bahasa himpunan (assembly language) pada platform PDP-11/20. Ia termasuk sistem fail, fork, roff dan ed. Ia digunakan sebagai pemproses teks fail dalam penyediaan paten.

Tahun 1970-1972

Awal 1970 an, UNIX menjadi popular melalui Bell Labs, dan sebagai sistem operasi yang baru yang berkembang pesat, universiti-universiti terkemuka di Amerika Syarikat mempeloporinya. Walaupun ia dinilai sebagai sesuatu yang menarik oleh para ahli akademik, di dalam komuniti perniagaan ia dilihat sebagai suatu keraguan. Dalam usaha untuk meningkatkan lagi kepopoluran UNIX, AT&T telah melesenkan kod sumber (source code) UNIX kepada universiti-universiti yang berminat dengan harga yang berpatutan. AT&T telah banyak memberi kod sumber (source code) dan manual tetapi bukan sokongan teknikal. Lewat 1970-an hampir 70 peratus universiti dan kolej-kolej memiliki sistem operasi UNIX. Pelajar-pelajar sains komputer menggunakan UNIX dan mengubahsuai kod sumbernya (source code) untuk menjadikan UNIX lebih mantap dari pelbagai segi. UNIX ditulis menggunakan bahasa himpunan (assembly language) dan pada asasnya boleh dijalankan atas platform DEC – yang pertama sekali ialah PDP-7 diikuti dengan PDP 11/40, 11/45 dan akhirya 11/70 yang mana mendapat perhatian meluas dari para penggemar teknologi computer.

Tahun 1973-1979

Dalam tempoh ini  perkembangan UNIX menjadi sangat penting dan pantas. Ritchie dan Thompson, menulis semula kernel UNIX menggunakan bahasa pengaturcaraan C peringkat tinggi (high level C language). Sekarang UNIX boleh di complied dan di jalankan atas pelbagai platform komputer. Dalam beberapa bulan, ia boleh dijalankan atas pelbagai perkakasan (hardware) dan pengubahsuaian nya menjadi lebih senang. Dan sekali lagi Thompson dan rakan-rakan akademiknya terus menerus membangunkan UNIX lebih dari sekadar pemprosesan teks dan pengaturcaraan.

Pada masa ini, UNIX didatangkan dengan versi 6. ini adalah keluaran pertama UNIX berbentuk komersil yang dibeli oleh satu syarikat Whitesmith.Inc dan menamakan versi komersil UNIX ini sebagai Idris (kelakar bukan).

Dalam tahun 1975, Thompson melawat Berkeley untuk menghabiskan cuti sabatikalnya dan membawa UNIX versi 6 dan memasangkannya di platform PDP11/70. pada masa ini, Bill Joy dan dan Chuck Haley (pelajar sains komputer di Berkeley University) menggunakan versi 6 dalam pengajian mereka dan keduanya menjadi sangat penting dalam pembangunan sistem UNIX di Berkeley. Projek pertama yang dimulakan menggunakan versi 6 ialah pembangunan ex editor. Joy dan Haley begitu berminat dalam sistem operasi UNIX terutamanya di peringkat kernel (bahagian paling penting dalam sistem operasi). Joy mengubahsuai kernel UNIX dan menamakannya sebagai Berkeley Software Distribution (BSD). Kemudian diikuti dengan penciptaan vi (teks editor) dan pembangunan C shell. 1BSD dikeluarkan pada tahun 1975. keluaran kedua pada tahun 1978 dimana Joy telah menambah keupayaan sokongan ‘virtual memory’ di mana sesuatu program masih boleh dijalankan walaupun ia memerlukan lebih ‘physical memory’ yang diperlukan pada masa semasa program dijalankan. UNIX versi 7 dikeluarkan oleh Bell Labs yang mana ia boleh di jalankan atas platform yang lain dengan pelbagai pembaharuan. Lewat 1970 an juga DARPA (badan yang bertanggungjawab dalam memberikan geran dalam penyelidikan) memutuskan untuk menempatkan Universal Computing Environment di Berkeley menggunakan UNIX dan menggunakannya secara meluas. Keluaran 4.1 BSD, DARPA menyumbangkan sesuatu yang penting dalam peningkatan keupayaan UNIX. Sistem fail fast meningkatkan keupayaan UNIX dengan menghalang berlakunya defragmentation failed dan ditingkatkan lagi dalam keluaran 4.2 BSD.

Bill Joy

Tahun 1982-1983

 AT&T secara rasminya mengeluarkan versi beta UNIX pertama untuk sektor komersil pada tahun 1982. Tahun 1983, AT&T mengeluarkan UNIX yang stabil dan mantap pertama dan di namakan System III (System 1 dan II tidak wujud). Walaupun System III berasaskan UNIX versi 7, ia tidak dilengkapkan dengan C shell dan vi editor.Berdasarkan pada keluaran System III, AT&T melihat masa depan UNIX yang cerah dan mengeluarkan System V. (System IV tidak dikeluarkan secara komersil dari AT&T). System V termasuk editor _{curse  (screen oriented software libraries)} dan _{init (UNIX boot up)}. Awal 1980 an, Joy menamatkan pengajian di Berkeley dengan memegang Ijazah Lanjutan (master degree) dalam bidang electrical engineering dan menubuhkan Sun Microsystem (SUN adalah singkatan daripada Stanford University Network).

 

Milestones in the Development of UNIX

1965   Bell Laboratories joins with MIT and General Electric to develop Multics.

1970   Ken Thompson and Dennis Ritchie develop UNIX.

1971   The B-language version of the OS runs on a PDP-11.

1973   UNIX is rewritten in the C language.

1974   Thompson and Ritchie publish a paper and generate enthusiasm in the academic community. Berkeley starts the BSD program.

1975   The first licensed version of BSD UNIX is released.

1979   Bill Joy introduces “Berkeley Enhancements” as BSD 4.1.

1982   AT&T first markets UNIX. Sun Microsystems is founded.

1983   Sun Microsystems introduces SunOS.

1984   About 100,000 UNIX sites exist worldwide.

1988   AT&T and Sun start work on SVR4, a unified version of UNIX.

1988   OSF and UI are formed.

1989   AT&T releases System V, release 4.

1990   OSF releases OSF/1.

1992   Sun introduces Solaris, which is based on System V, release 4. SunOS,

which is based on BSDF UNIX, will be phased out.

1993   Novell buys UNIX from AT&T.

1994   Solaris 2.4 is available.

1995   Santa Cruz Operation buys UNIXware from Novell. SCO and HP

announce a relationship to develop a 64-bit version of UNIX. Solaris 2.5

is available.

1997   Solaris 2.6 is available.

1998   Solaris 7 is available.

2000   Solaris 8 is available.

Teknologi Tanpa Wayar di Masa Hadapan

Pada masa hadapan, perkhidmatan tanpa wayar berasaskan lokasi dikenalpasti sebagai kunci utama di dalam mengeksplotasi kecanggihan teknologi tanpa wayar pada masa akan datang. Pada waktu itu, perkhidmatan berasaskan lokasi akan menjadi ‘lombong emas’ kepada syarikat telekomunikasi mahupun syarikat pemasaran dalam meningkatkan keuntungan masing-masing. Pada masa kini, terdapat beberapa teknologi tanpa wayar berasaskan lokasi yang telah mampu kita gunakan, sebagai contoh pengesanan lokasi pengguna di dalam peta Google, tanpa menggunakan bantuan isyarat daripada satelit, ie. GPS yang sedang berleluasa di gunakan di dalam laman sosial seperti Facebook dan Twitter. Pengguna juga turut bermanfaat daripada perkhidmatan berasaskan lokasi ini, di mana pencariah arah, maklumat dan senarai kenalan boleh didapatkan melalui peta dengan menggunakan konsep direktori awam seperti Yellow Pages.

Taktik pemasaran juga akan berubah dengan begitu dinamik, di mana pemasaran berdasarkan lokasi akan menjadi sebagai pemangkin kepada pemasaran digital. Teknologi pemasaran ini hanya perlu mengesan kedudukan pengguna peranti bergerak tersebut dan akan menghantar mesej kepada pengguna mengenai kewujudan kedai syarikat tersebut beberapa meter di hadapan pengguna dan mesej turut mengandungi jualan terkini syarikat tersebut dan mencadangkan beberapa produk lain yang boleh dimanfaatkan oleh pengguna. Malahan, syarikat tersebut mampu menganalisa mengenai biodata pengguna tersebut daripada laman sosial beliau, seperti Facebook dan Twitter, dan membuat cadangan mengenai beberapa produk yang sesuai dengan cara hidup pengguna tersebut. Di sini boleh di lihat bahawa maklumat peribadi pengguna boleh digunakan dan dimanipulasi oleh syarikat-syarikat untuk manfaat mereka di dalam melariskan jualan pada masa hadapan. Jadi tidak hairanlah pada masa hadapan, akan ada pengguna yang sanggup membayar pada harga yang begitu tinggi agar maklumat peribadi mereka tidak didedahkan  secara umum. 

 Selain daripada isu maklumat peribadi, keselematan pengguna bakal terancam pada masa akan datang, terutamanya daripada penggodam dan juga virus. Pada masa hadapan, dijangkakan semua pengguna akan berkongsi maklumat peribadi mereka melalui jaringan sosial. Ini boleh menimbulkan konflik yang serius di dalam masyarakat, di mana perlindungan identiti dan maklumat peribadi menjadi salah satu cabaran utama di dalam memastikan teknologi tanpa wayar tidak menimbulkan isu dan risiko kepada pengguna. Salah satu penyelesaian ialah dengan memperkenalkan identiti unik untuk setiap pengguna peranti bergerak tersebut, ataupun Mobile DNA. Mobile DNA tersebut mampu menyimpan semua rekod transaksi dan juga maklumat-maklumat berkaitan pengguna. Untuk memastikan data tersebut tidak disalahgunakan, Mobile DNA hanya boleh dicapai oleh pelaksana sistem undang-undang sahaja seperti polis.

Selain daripada bermanfaat untuk pengguna, pada skala besarnya, teknologi tanpa wayar pada masa hadapan dijangka akan mengubah rupabentuk rangkaian topografi. Diramalkan hampir semua kawasan bandar utama akan diliputi oleh jaringan tanpa wayar, seperti WiMAX dan WiFi, di mana ianya boleh didapati secara percuma atau dibiayai oleh pihak berkuasa tempatan. Selain daripada itu, peranti bergerak dijangkakan akan menjadi sumber pemasaran terbesar, mengatasi komputer peribadi serta media massa elektronik lain yang berada di pasaran sekarang. Pada waktu itu, dianggarkan sebanyak 50% daripada seluruh populasi manusia di muka bumi akan mempunyai sekurang-kurangnya satu peranti bergerak, termasuklah di benua Afrika. Pada masa kini, benua tersebut mempunyai kadar tembusan rangkaian tanpa wayar yang begitu rendah. Ini disebabkan oleh masalah geografi dan juga faktor ekonomi, hingga melibatkan kos yang begitu tinggi untuk memasang sebuah tapak pemancar. Namun, usaha ke arah membangunkan rangkaian tanpa wayar masih dijalankan di benua berikut. Dan pada masa hadapan, dijangkakan benua Afrika akan menyaksikan penggunaan peranti bergerak untuk tujuan kempen politik.

Kempen politik tanpa wayar ini bukan sesuatu yang baru lagi di Amerika Syarikat (AS). Pada tahun 2008, dunia menyaksikan kemenengan calon kulit hitam pertama di AS, di mana Barack Obama telah dipilih sebagai Presiden AS. Selain daripada berkempen dari tempat ke tempat, parti politik beliau turut memanfaatkan teknologi komunikasi, di mana peranti bergerak turut digunakan sebagai salah satu platform untuk berkempen, di mana maklumat-maklumat dan manifesto parti beliau dihantar secara berleluasa kepada semua pengguna-pengguna peranti bergerak di dalam AS. Dasar politik dalaman menyebabkan Korea Utara menghentikan segala maklumat Internet dari dunia luar. Namun dengan kelebihan dan kemudahan yang boleh ditawarkan oleh teknologi tanpa wayar pada masa hadapan, tidak hairanlah jika kita bakal menyaksikan saingan sengit di antara Korea Utara dan Kutub Utara untuk mendapatkan capaian Internet! Korea Utara dikekang oleh dasar politik manakala Kutub Utara pula dibataskan oleh faktor cuaca yang begitu ekstrem.

Sektor perubatan turut bermanfaat di dalam memanfaatkan potensi sepenuhnya teknologi tanpa wayar. Dijangkakan pengguna pada masa hadapan hanya perlu bergantung kepada peranti bergerak untuk memantau keadaan kesihatan pengguna. Di dalam kata lain, peranti bergerak tersebut akan menjadi sebagai doktor peribadi kita! Peranti bergerak, dengan bantuan sensor-sensor kesihatan akan mampu memantau keadaan kesihatan peribadi pengguna. Selain daripada memantau keadaan kesihatan, aplikasi kesihatan tersebut akan memberi maklumat kepada hospital atau klinik kesihatan dari masa ke semasa supaya doktor atau pegawai kesihatan dapat memberikan cadangan atau membuat tindak balas lanjut terhadap pesakit tersebut. Ini berguna untuk pesaki-pesakit kronik seperti pesakit jantung, pesakit kanser ataupun pesakit yang baru sahaja keluar daripada teater pembedahan. Pada masa kini, terdapat beberapa aplikasi yang telah dibangunkan untuk tujuan itu, antaranya ialah aplikasi SmartHeart pada iPhone yang mampu mengesan perubahan denyutan nadi jantung seseorang pengguna dan memberi peringatan dan juga cadangan untuk memperbaiki tahap kesihatan pengguna tersebut. Antara aplikasi lain untuk peranti keluaran Apple ialah iHealth yang mampu mengesan kadar tekanan darah seseorang pesakit dan aplikasi lain ialah Withings Scale dan FitBit, antara aplikasi-aplikasi yang sudah mendapat tempat di dalam teleperubatan dan dijangkakan menjadi platform awal untuk menawarkan kawalan kesihatan untuk pengguna peranti bergerak.

Sektor pendidikan turut berpeluang memanfaatkan sepenuhnya teknologi tanpa wayar pada masa hadapan. Dengan kecanggihan peranti bergerak dan juga kelajuan jalur lebar berganda, kelas pembelajaran mampu di lakukan di mana-mana sahaja! Malahan, pada masa itu, pendidikan turut terbuka kepada semua golongan tanpa mengira usia! Ini dapat membangunkan masyarakat berpengetahuan, ataupun k-worker. Pada waktu itu, fungsi dan tugas sebagai pensyarah juga akan berubah – jika dahulu sesi kelas perlu dilakukan di dalam bilik kuliah, mungkin sesi pembelajaran boleh dilakukan di mana-mana sahaja.

Akhir sekali, generasi sekarang amat sukar menerima penggunaan talian telefon tetap, sebagai contoh perkhidmatan telefon berbayar menggunakan wang syiling yang masih digunakan oleh generasi-generasi terdahulu, terutamanya bagi mereka yang duduk di kawasan luar bandar. Mungkin mereka tidak sedar bahawa satu hari nanti, generasi muda pada masa hadapan kekok untuk menerima hakikat yang generasi sekarang pernah menggunakan peranti bergerak untuk membuat panggilan telefon! Terdapat kajian-kajian yang giat dilakukan, di mana komunikasi sesama manusia mampu dilakukan dengan hanya menghantarkan isyarat impuls sahaja! Mungkin teknologi ini memerlukan masa berpuluh tahun lagi untuk dicapai, tetapi ahli-ahli sains pada masa sekarang sedang berusaha untuk membangunkan pengantaramuka yang akan membenarkan manusia untuk untuk berkomunikasi secara langsung melalui rangkaian otak sesama manusia melalui isyarat komputer. Jadi tidak hairanlah jika di dalam masa 50 tahun akan datang ilmu telepati bakal menjadi realiti! Pada masa itu, pembedahan implan perlu dilakukan untuk pengguna menikmati perkhidmatan tersebut. Sebagai tambahan, alat paparan LCD dan peranti masukkan turut menjadi sebahagian daripada anggota tubuh badan kita, di mana paparan LCD boleh diletakkan di dalam kanta mata. Antara risiko yang perlu di ambil kira ialah apabila berlakunya serangan virus ataupun godaman. Pada ketika itu, kesan serangan bukan sahaja melibatkan maklumat digital, malahan, mungkin dapat menjejaskan kesihatan mental seseorang!

Jika semua ramalan tersebut bertukar menjadi realiti, tidak mustahil dalam masa terdekat kita akan menikmati kemajuan di dalam teknologi tanpa wayar ini. Dari aspek urusan harian kita dan juga keselematan pengguna, teknologi tanpa wayar akan memberi fungsi yang begitu selesa dan mudah, di mana urusan harian dapat dilakukan melalui telunjuk jari sahaja!

Sebagai penutup, teknologi tanpa wayar bergerak maju pada kadar yang begitu laju. Mungkin ramalan tersebut hanya tinggal menjadi khayalan semata-mata – hanya masa sahaja menentukan. Persoalan utama ialah sejauh manakah kita sebelum dapat menikmati teknologi tanpa wayar tersebut? Adakah masa hadapan tersebut dapat dikecapi dalam masa terdekat atau lebih tertumpu kepada generasi akan datang? Adakah mampu untuk kita mengadaptasi teknologi tersebut untuk manfaat harian kita pada masa hadapan? Pelbagai persoalan berlegar di kepala, namun apa yang pastinya, setiap teknologi baru yang diperkenalkan ada kebaikan dan keburukan sendiri. Manusia seharusnya tahu membezakan yang baik dan buruk demi kebaikan bersama.

Perkembangan Teknologi Pengimejan Dalam Perubatan

Ramai yang mengetahui secara umum alat pengimejan bioperubatan (biomedical imaging) dan mungkin pernah melalui prosedur yang menggunakan alat tersebut seperti imbasan Sinar-X dan juga ultrasound. Namun mungkin tak ramai yang mengetahui dengan mendalam tahap teknologi yang membolehkan alat tersebut berfungsi, manfaat yang diperolehi daripadanya serta perkembangan peralatan  sedemikian yang merupakan gabungan pelbagai disiplin bidang sains dan teknologi dalam penciptaannya. Dalam artikel ini saya akan menjelaskan secara ringkas tentang teknologi pengimejan dalam perubatan, yang lazimnya disebut sebagai radiologi. Istilah radiologi digunakan disebabkan teknologi ini melibatkan penggunaan radiasi. Walaubagaimanapun tidak  semua radiasi bersifat mengion seperti Sinar-X. Contohnya seperti radiasi ultrasound dan Magnetic Resonance Imaging (MRI) yang tidak bersifat mengion.

Diagnosis Secara Kurang Invasif

Antara manfaat umum terbesar pengimejan perubatan adalah membolehkan diagnosis dilakukan tanpa sebarang prosedur yang memerlukan pembedahan. Sebelum adanya teknologi tersebut, diagnosis hanya dapat dibuat secara tidak langsung melalui gejala atau  simptom penyakit ataupun melalui biopsi (analisis sampel daripada badan). Kadangkala situasi keadaan badan yang tidak normal hanya diketahui setelah melalui sesuatu pembedahan. Diagnosis sedemikian masih wujud dan masih digunakan, namun pengimejan bioperubatan membolehkan penyakit kronik seperti kanser diketahui lebih awal.

Sinar-X Pencetus Revolusi

Pengimejan bioperubatan moden boleh dikatakan bermula dengan penemuan Sinar-X oleh W. C. Roentgen pada tahun 1895 (Sinar-X juga dinamakan Sinar Roentgen). Sinar-X adalah gelombang elektromagnet yang mempunyai panjang gelombang antara 0.01 hingga 10 nanometer (nm) dan tenaga antara 120 voltan elektron (eV) hingga 120 (keV). Maka dari segi panjang gelombang ia berada antara Sinar Gamma yang lebih bertenaga dan Sinar Ultraungu (UV). Penemuan ini melayakkan Roentgen menerima Hadiah Nobel pertama dalam bidang fizik pada tahun 1901.

Sinar-X yang digunakan untuk tujuan pengimejan bioperubatan adalah sinar ’berkekuatan tinggi’ yang mempunyai tenaga antara 12 hingga 120 keV. Pengimejan Sinar-X lazimnya dibuat dengan satu sumber sinaran dan pengesan terdiri daripada filem foto, sintilator ataupun yang terkini diod semikonduktor. Bahagian badan yang lebih tumpat seperti tulang akan kelihatan lebih cerah kerana lebih menyerap Sinar-X sebaliknya bahagian yang kurang tumpat seperti otot, lemak dan udara akan kelihatan gelap. Proses ini juga disebut sebagai radiografi unjuran kerana imej tulang dan organ akan bertindih antara satu sama lain.

Variasi pada radiografi adalah flouroskopi di mana imej unjuran dibentuk pada pengesan yang terdiri daripada paparan flourescent. Proses ini ditemui oleh Roentgen pada 8 November 1895. Imej akan sentiasa terbentuk maka ia seolah-olah adalah suatu ‘wayang’ Sinar-X. Seterusnya Thomas Edison mencipta flouroskop pertama yang dipasarkan. Penciptaan kamera TV menggantikan paparan flourescent pada tahun 1950-an. Flouroskop terkini menggunakan kamera video berasaskan Charge Couple Device (CCD) dan membolehkan imej dimanipulasi secara digital. Flouroskopi biasanya digunakan bersama ejen kontras untuk melihat bahan tersebut dibawa di dalam badan. Prinsip sama juga digunakan di dalam angiografi di mana satu kateter (catheter) halus dimasukkan ke dalam saluran darah, bagi mengesan saluran darah menggunakan Sinar-X.

                                                                    Proses pengimejan Sinar-X

                                                                 Contoh imej Sinar X

                                         Angiogram menunjukkan saluran darah di sekitar otak

Pengimejan Fungsi Badan

Pengimejan berasaskan Sinar-X hanya menghasilkan imej yang menyifatkan tubuh badan dari segi struktur. Pengesan Sinar-X memberi maklumat dos Sinar-X yang diserap oleh tisu-tisu berbeza di dalam badan. Ada kemungkinan adanya tisu yang berfungsi secara berbeza tetapi kelihatan sama dalam imej Sinar-X. Jika ada tisu yang berfungsi secara luar biasa akibat penyakit, maka adalah perbezaan ini dapat dikesan. Ini adalah tujuan utama pengimejan perubatan nuklear, iaitu untuk membentuk imej dimana tisu yang berbeza fungsi dapat dikenal pasti.

Radionuklida Buatan Pencetus Perubatan Nuklear

Perubatan nuklear melibatkan sumbangan daripada saintis dalam pelbagai bidang yang terdiri daripada pakar-pakar dalam bidang fizik, kimia, kejuruteraan dan perubatan. Bidang perubatan berasaskan teknologi nuklear boleh dikatakan bermula dengan penemuan dan hipotesis bahawa bahan seperti aluminium boleh diubah supaya ia membebaskan radiasi. Ia dinamakan radionuklida buatan (artificial radionucleid) dan penemuan ini diterbitkan oleh pasangan Frederic dan Irene Joliot-Curie pada bulan Februari 1934 dalam penerbitan jurnal terkenal iaitu Nature. Mereka mendapat inspirasi dari kajian terdahulu yang dimulakan oleh Roentgen, H. Becquerel dan ibu-bapa Irene sendiri iaitu pasangan Pierre dan Irene Curie. Becquerel dan pasangan Curie telah menerima hadiah Nobel dalam bidang fizik pada tahun 1903. Pasangan Joliot-Curie mengulangi pencapaian ibu-bapa dan mertua dengan penerimaan hadiah Nobel dalam bidang kimia pada tahun 1935 atas penemuan radionuklida buatan tersebut.

Konsep Perubatan Nuklear

Berbeza dengan pengimejan Sinar-X, di dalam perubatan nuklear, sumber radiasi adalah suatu radionuklida yang disuntikkan kedalam badan. Tisu yang aktif akan menyerap radionuklida tersebut seterusnya membebaskan Sinar Gamma. Detik-detik pembebasan Sinar Gamma ini akan dikesan dengan lebih teliti berbanding pengesan dalam mesin Sinar-X. Ini kerana jumlah sinaran yang dibebaskan pada satu-satu masa adalah jauh lebih sedikit.

Antara radionuklida yang terawal digunakan adalah iodin-131. Ia telah dipopularkan oleh sebuah rencana dalam Jurnal Persatuan Perubatan Amerika pada 7 Disember 1946 tentang rawatan metastasis kanser kelenjar tiroid pada seorang pesakit. Seterusnya technetium-99m yang ditemui pada tahun 1937 mula dipopularkan pada tahun 1960-an dan menjadi radionuklida yang paling banyak digunakan dalam perubatan nuklear sehingga hari ini. Seperti radiografi unjuran menggunakan Sinar-X, dalam pengimejan perubatan nuklear terdapat sebuah pengesan yang dipanggil kamera sintilasi/gamma. Kamera gamma tercipta pada tahun 1960-an oleh H. Anger, yang membawa kepada nama alternatifnya sebagai kamera Anger. Proses pembentukan imej ini dinamakan sebagai sintigrafi (scintigraphy). Ia juga merupakan imej unjuran, maka imej tisu-tisu yang menyerap radionuklida akan bertindih antara satu sama lain.

                                                  Sintigraf kalenjar tiroid menggunak iodin-123

Pengimejan 3 Dimensi

Radiografi dan sintigrafi seperti yang dijelaskan sebelum ini adalah merupakan pengimejan dua dimensi, di mana unjuran dibuat ke atas satu satah. Seperti yang diperkatakan, imej yang diambil akan bertindih di dalam dimensi ketiga (lazimnya daripada depan ke belakang badan). Untuk membolehkan imej badan dihasilkan dengan lebih jelas, ia perlu dibuat dalam 3 dimensi, dan ia boleh dilakukan dengan proses yang dinamakan tomografi.

Tomografi Terhitung (Computed Tomography)

Dalam Tomografi Sinar-X, pasangan sumber dan pengesan Sinar-X berputar dalam bulatan sekeliling pesakit. Melalui pemprosesan Sinar-X yang dikesan, imej badan pada satah bulatan tersebut dapat dihasilkan. Apabila satah-satah berlainan disusun, suatu imej 3 dimensi dapat dibentuk.

Pemprosesan yang diperlukan dalam tomografi telah dapat dilakukan dengan lebih mudah sejak munculnya komputer pada tahun 1960-1970 dan ini membawa kepada penamaan proses ini sebagai tomografi terhitung (computed tomography – CT). Teori asas CT telah diterbitkan oleh A. M. Cormack, seorang ahli fizik zarah pada tahun 1963 (sebenarnya asas matematik tomografi telah dibuat oleh J. Radon pada tahun 1917 tetapi hanya dikembangkan oleh Cormack pada tahun 1972). Aplikasi teori tersebut dibuat oleh G. Hounsfield, seorang jurutera. Ciptaannya membolehkan imbasan CT pertama dibuat di Hospital Atkinson Morley di London pada 1 Oktober 1971 keatas seorang pesakit yang mempunyaan ketumbuhan di otak. Hounsfield seterusnya mencipta mesin CT yang dapat mengimbas keseluruhan badan seseorang pesakit. Usahasama Cormack dan Housfield melayakkan mereka menerima hadiah Nobel dalam bidang fisiologi/perubatan pada tahun 1979. Sehingga kini, keamatan atau intensiti imej CT diukur dalam unit Hounsfield, sempena pencipta teknologi tersebut.

                                                       Pengimejan menggunakan tomografi

                                                   Imej pada satah bulatan selepas diproses

Single Photon Emmision Computed Tomography (SPECT)

Di dalam bidang perubatan nuklear, tomografi turut digunakan oleh D.E. Kuhl pada tahun 1960-an untuk membentuk imej. Dengan memutarkan sebuah pengesan (yang sama  dengan kamera gamma) dalam bulatan sekitar pesakit, imej badan pada satah bulatan tersebut dapat dibentuk dan seterusnya satah-satah berlainan disusun untuk membentuk imej 3 dimensi. Ini dinamakan Tomografi Terhitung Pembebasan Foton Tunggal (single photon emission computed tomography – SPECT).

                                                                             SPECT

Positron Emmision Tomography (PET)

Pada masa yang sama, Kuhl turut menggunakan radionuklida yang membebaskan positron (anti-zarah kepada elektron). Apabila positron bertemu dengan elektron, ia akan membentuk positronium sementara dalam suatu tempoh, sebelum kedua-duanya akan saling memusnah atau membinasa antara satu sama lain. Pembinasaan ini membebaskan dua foton sinar gamma pada arah yang bertentangan antara satu sama lain. Kedua-dua foton ini akan dikesan oleh dua pengesan yang bertentangan pada bulatan sekitar pesakit. Seterusnya pemprosesan secara tomografi dibuat untuk membentuk imej. Walau bagaimanapun, disebabkan adanya dua sinar gamma dibebaskan pada arah bertentangan daripada satu-satu lokasi, penganggaran lokasi tisu yang menyerap radionuklida tersebut adalah lebih jitu berbanding dengan SPECT. Kaedah ini dinamakan Tomografi Pembebasan Positron (positron emission tomography – PET).

                                                                               PET

Penutup

Rencana ringkas ini memberikan penjelasan sepintas lalu tentang perkembangan pengimejan bioperubatan merentasi jangka masa hampir seabad bermula dengan penemuan Sinar-X pada hujung abad ke-19 hingga tahun 1970-an. Dekad tersebut juga menjadi satu titik penting dalam perkembanga kaedah pengimejan moden iaitu Magnetic Resonance Imaging (MRI). Sonografi diagnostik (ultrasound) juga sudah makin meluas di pasaran pada dekat itu. Kedua-dua kaedah pengimejan ini berbeza daripada pengimejan berasaskan sinar-X dan pengimejan nuklear dimana MRI dan sonografi tidak menggunakan radiasi mengion. InsyaAllah dalam siri rencana akan datang saya akan menyelami kedua-dua kaedah pengimejan tersebut di samping perkembangan pengimejan pelbagai modaliti yang menggabungkan lebih daripada satu kaedah pengimejan bioperubatan.

GPS : Teknologi Penting Masa Kini

 

 Secara global sistem yang digunakan untuk menentukan sesuatu tempat dikenali sebagai Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS). Sistem ini baru sahaja diperkenalkan pada abad ke 21. Ia mula diperkenalkan dengan kewujudan sistem navigasi yang dibina di beberapa negara di dunia. Walaupun beberapa sistem navigasi telah siap dan ada juga yang masih dalam pembinaan, satu-satunya sistem GNSS yang berfungsi sepenuhnya di dunia ialah Sistem Penentududukan Global (GPS). GPS diperkenalkan oleh jabatan pertahanan Amerika. Ia juga dikenali dengan nama rasminya NAVSTAR-GPS.

 

Secara nominal, GPS terdiri daripada 24 satelit yang dilancarkan secara berperingkat bermula dari tahun 1978. GPS hanya beroperasi sepenuhnya pada tahun 1995. Sehingga kini ia mempunyai lebih 30 satelit di angkasa. Pada awalnya GPS dibina untuk tujuan ketenteraan tetapi selepas tahun 1983, ia dibuka unutk kegunaan awam. Ia hanya berlaku selepas kapalterbang Korea yang membawa penumpang awam telah ditembak oleh Kesatuan Soviet (sekarang telah terpecah kepada negara Russia dan lain-lain). Kapal terbang tersebut tanpa disedari telah tersasar memasuki ruang angkasa negara mereka ( ketika Amerika menghadapi Perang Dingin dengan Soviet)

 

Satelit GPS

 

Satelit-satelit GPS mengorbit bumi pada ketinggian 20000 kilometer dengan sudut dongak sebanyak 55 darjah dari satah Khatulistiwa dan mencatatkan tempoh selama 12 jam untuk satu pusingan orbit lengkap. Ini bermakna dalam satu hari, satelit yang sama mengorbit bumi sebanyak dua kali. Dengan kata lain, secara umumnya kita boleh melihat satelit yang sama di angkasa sebanyak dua kali sehari. Terdapat enam gugusan satelit yang mengorbit bumi, yang setiap satunya mempunyai empat satelit. Setiap satelit dibina dengan jangkahayat di angkasa selama lebih 10 tahun. Satelit ini mendapat bekalan tenaga elektrik dari panel suria yang dipasang pada badan atau sayap satelit. Satelit yang baharu akan dilancarkan ke orbit dari semasa ke semasa bagi menggantikan satelit yang lama. GPS beroperasi di bawah kawalan Department of Defence (DoD) yang mempunyai pusat kawalan di Amerika Syarikat. Satelit ini menghantar isyarat kepada pengguna untuk menentukan kedudukan dan masa di mana-mana sahaja mereka berada. Isyarat juga boleh diterima dalam apa jua keadaan cuaca tanpa batasan kecuali isyarat tersebut dimatikan oleh kerajaan Amerika.

 

Gambar : Satelit GPS

 

Apakah isyarat yang digunakan

 

Satelit GPS merupakan satu sistem komunikasi satu hala bagi menghantar isyarat radio untuk kegunaan tentera dan orang awam. Sebaliknya pengguna tidak boleh menghantar isyarat ke satelit tersebut untuk berkomunikasi. Isyarat radio yang digunakan adalah dalam julat jalur UHF (ultra high frequency). Isyarat radio ini bertindak sebagai pembawa kepada isyarat maklumat yang akan diterima oleh alat penerima isyarat GPS yang dimiliki oleh pengguna. Isyarat maklumat yang dihantar adalah dalam bentuk digit. Ia terdiri dari kod rawak semu (pseudorandom code), data efermeris dan data almanak. Kod rawak semu ini merupakan identifikasi bagi satelit yang menghantar isyarat tersebut.

 

Data efemeris pula akan menyatakan kedudukan satelit berkenaan di orbit dan juga kedudukan satelit yang lainnya. Data almanak menyatakan status satelit (sihat atau tidak), memberikan maklumat tarikh dan masa. Ia juga memberikan data yang penting untuk menentukan kedudukan pengguna. Pengguna awam boleh menerima isyarat ini secara percuma dengan syarat kita mempunyai alat penerima GPS. Walaubagaimanapun alat penerima ini perlu dibeli dengan pelbagai harga mengikut kegunaan tertentu. Isyarat yang diterima oleh orang awam ini terlebih dahulu telah disulitkan oleh kerajaan Amerika dan tidaklah sejitu seperti isyarat yang digunakan oleh tentera Amerika dan sekutunya.Hal ini  demikian kerana tujuan utama GPS adalah untuk ketenteraan. Walaubagaimanapun dengan kaedah pemprosesan isyarat yang tertentu dan terkini, kejituan yang baik boleh dihasilkan oleh pengguna awam.

 

Terdapat beberapa faktor yang boleh mengganggu kejituan GPS. Isyarat GPS perlu merambat/bergerak melalui atmosfera seperti lapisan ionosfera dan troposfera menuju ke bumi. Keadaan semulajadi lapisan ini akan melambatkan isyarat tersebut untuk sampai ke bumi.Perisian dan kiraan tertentu boleh digunakan untuk mengurangkan kesan lambatan ini. Isyarat GPS hanya boleh diterima di kawasan lapang dan bukan di dalam bangunan.

 

Isyarat yang diterima juga boleh terhalang oleh objek-objek seperti pokok, bangunan, bukit dan sebagainya. Isyarat yang terpantul oleh halangan ini ada juga yang boleh dikesan  oleh alat penerima GPS tetapi agak lemah. Kesan gangguan ini dikenali sebagai berbilang laluan (multipath). Ala penerima GPS yang biasanya menggunakan jam kuartza kurang jitu untuk segerak dengan isyarat GPS kerana jam GPS terdiri daripada jam atom. Gangguan ini dikenali sebagai ralat jam. Antara gangguan lain termasuklah ralat satelit, ralat alat penerima dan ralat dalam isyarat.

 

Kegunaan

 

Kebanyakan kita menggunakan GPS secara komersil untuk menentukan lokasi sesuatu tempat. Terdapat pelbagai jenis alat penerima isyarat satelit gps di pasaran untuk tujuan ini. Jenis yang popular digunakan untuk tujuan komersial antaranya termasuklah Garmin, Navman dan TomTom. Alat penerima ini boleh memberikan ketepatan kedudukan dalam lingkungan 10 meter dari kedudukan sebenar. Dengan gabungan peta digital dan GPS, pengguna boleh melihat kedudukan mereka pada peta tersebut sama ada dalam kedudukan statik ataupun bergerak. Kini perisian ini boleh didapati dalam telefon mudah alih seperti Nokia, Iphone, Blackberry dan juga alat Pembantu Digital Peribadi (Personal Digital Assistant, PDA) jenis hTC.

 

Persatuan Automobil Malaysia ( Automobile Assosiation of Malaysia, AAM) menggalakkan ahli-ahlinya memasang penjejak pintar (AAM smart tracker) untuk menjejak kenderaan yang dicuri. Penjejak pintar ini menggunakan GPS untuk mengesan lokasi kenderaan tersebut. Memandangkan banyaknya berlaku kemalangan jalanraya berpunca daripada bas yang dalam perjalanan jauh, maka kerajaan telah menyarankan agar pengusaha bas melengkapkan kenderaan penumpang tersebut dengan alat penerima GPS. Dengan itu pengusaha bas boleh memantau kelajuan bas yang dipandu serta kedudukan bas juga boleh diketahui. Satu ketika dahulu teksi di KLIA juga dilengkapkan dengan sistem GPS. Di Indonesia, teksi kepunyaan syarikat Blue Bird, misalnya dilengkapkan dengan sistem ini. Kenderaan mewah seperti BMW dan Mercedes juga telah siap dipasang dengan GPS.

 

Kanak-kanak boleh menggunakan jam tangan yang dilengkapi dengan alat penerima GPS seperti jenis Wherify. Dengan itu ibubapa atau penjaga boleh menjejak lokasi anak mereka sekiranya mereka sesat atau hilang. Untuk tujuan pemetaan dan ukur yang memerlukan bacaan yang lebih jitu dengan ketepatan kurang dari satu meter, alat penerima yang jauh lebih mahal digunakan seperti Trimble, Leica, Navtech dan sebagainya. Contohnya Jabatan Ukur dan Pemetaan Malaysia (JUPEM) menggunakan alat penerima jenis Trimble untuk menentukan kedudukan untuk membina peta. Dalam ketenteraan, kedudukan yang jitu sangat diperlukan untuk pelancaran peluru berpandu bagi memastikan ia tidak tersasar ke tempat lain yang boleh membahayakan orang awam.

 

Rusia merupakan pemaju yang kedua penting dengan sistemnya yang diberi nama Sistem Navigasi Orbit Global (Global’naya Navigagatsionnaya Sputnikovaya Systema, GLONASS). Mereka telah mula beroperasi sejak tahun 1976. mereka juga telah melancarkan satelit ini untuk tujuan ketenteraan dan boleh digunakan oleh orang awam. Walaupun ia memberikan kejituan lebih baik daripada GPS tetapi isyarat yang dihantar agak tidak konsisten dan tidak dipantau dengan baik.

 

Baru-baru ini China juga telah melancarkan satelit navigasinya yang dikenali sebagai Beidou (Big Dipper). Menyedari kepentingan satelit navigasi ini dan untuk mengelakkan kebergantungan kepada satelit Amerika Syarikat, Kesatuan Eropah telah mula melancarkan satelit navigasi mereka iaitu Galileo. Sistem satelit ini dibina dan dikendalikan oleh orang awam. India juga akan melancarkan satelitnya yang dikenali sebagi Sistem Satelit Navigasi Wilayah India ( Indian Regional Navigational Satellite System, IRNSS). Di samping itu GPS pula sekarang ini dalam fasa pemodenan untuk menambahbaik lagi perkhidmatan mereka untuk ketenteraan dan juga orang awam.