‹ Daftar slidePertemuan 2: Teknik Dimensionality Reduction (PCA, SVD, ICA)
Prodi Bisnis Digital · FEB UNDIP
Pembelajaran Dalam dan Pembelajaran Mesin
Teknik Dimensionality Reduction (PCA, SVD, ICA)
Mengapa data berdimensi tinggi perlu "disederhanakan" tanpa kehilangan makna — dan bagaimana caranya.
RPS minggu 2 · 2x50 menit
Bagian 1 dari 4
Mengapa Data Perlu Direduksi?
Dari "kutukan dimensi" ke kebutuhan bisnis riil akan visualisasi dan efisiensi model.
Tujuan Pembelajaran Hari Ini
Sub-CPMK
3
kemampuan inti
Menjelaskan konsep dimensionality reduction, menghitung komponen utama secara manual pada data sederhana, dan membedakan PCA, SVD, ICA berdasarkan tujuan pemakaiannya.
Yang Akan Anda Kuasai
Mengapa data berdimensi tinggi bermasalah untuk model & visualisasi
Intuisi varians maksimum di balik PCA
Langkah hitung PCA dari nol memakai matriks kovarians
Kapan memilih PCA vs SVD vs ICA di kasus bisnis nyata
Masalah: "Kutukan Dimensi" (Curse of Dimensionality)
Semakin banyak variabel/fitur (kolom data), semakin sulit model menemukan pola — dan semakin sulit manusia memvisualisasikannya.
Contoh
200+
variabel nasabah bank
Umur, saldo, frekuensi transaksi, lokasi, jenis kartu, riwayat gagal bayar, dsb — semua dicatat per nasabah oleh bank seperti BCA.
Masalah
2D
batas mata manusia
Manusia hanya bisa memvisualisasikan data secara nyaman dalam 2 atau 3 dimensi (sumbu X, Y, Z) di satu grafik.
Solusi
→ 2
dimensi baru bermakna
Dimensionality reduction memampatkan ratusan variabel menjadi segelintir "sumbu baru" yang tetap menyimpan pola pentingnya.
Analogi: Meringkas "Rapor" Nasabah/Pelanggan
Kasus: Tokopedia Menilai Pembeli
Tokopedia mencatat puluhan variabel per pembeli: frekuensi belanja, nilai transaksi rata-rata, jumlah komplain, waktu respons chat, rating yang diberikan, kategori favorit, dsb.
Dimensionality reduction bisa meringkas semua itu menjadi 2 sumbu utama, misalnya sumbu "loyalitas belanja" dan sumbu "sensitivitas harga" — tanpa membuang informasi penting.
Intinya: kita mencari kombinasi variabel baru yang paling banyak "menangkap" perbedaan antar-pelanggan, bukan sekadar membuang kolom secara acak.
Bagian 2 dari 4
PCA: Principal Component Analysis
Mencari "sumbu pandang" terbaik yang memaksimalkan keragaman data.
Intuisi PCA: Sudut Foto Terbaik
Bayangkan Anda memotret sebuah teko dari berbagai sudut. Beberapa sudut membuat teko terlihat "gepeng" (informasi hilang), sudut lain menampilkan bentuknya jelas.
PCA mencari sumbu (disebut principal component/komponen utama) yang membuat titik-titik data paling menyebar (varians maksimum) — itulah sudut pandang paling informatif.
4 Langkah Konseptual PCA
Alur Proses
1. Pusatkan data (kurangi rata-rata tiap variabel)
2. Hitung matriks kovarians (ukuran hubungan antar-variabel)
3. Cari eigenvector & eigenvalue dari matriks itu
4. Urutkan & pilih komponen dengan varians terbesar
Glosarium cepat:eigenvector = arah sumbu baru; eigenvalue = besar varians yang "dibawa" arah itu. Semakin besar eigenvalue, semakin penting komponen tersebut.
Hitung dari Nol #1: Memusatkan Data
Data sederhana: skor Belanja (X) dan Kunjungan (Y) dari 4 pelanggan Shopee (dalam satuan terstandarisasi).
Langkah
Perhitungan
Nilai
Data X (4 pelanggan)
4, 8, 6, 2
—
Rata-rata X
(4+8+6+2) / 4
5
Data Y (4 pelanggan)
5, 9, 7, 1
—
Rata-rata Y
(5+9+7+1) / 4
5,5
X dipusatkan
4−5, 8−5, 6−5, 2−5
-1, 3, 1, -3
Y dipusatkan
5−5,5, 9−5,5, 7−5,5, 1−5,5
-0,5, 3,5, 1,5, -4,5
Hasil Kunci
0
rata-rata data setelah dipusatkan (selalu 0)
Coba Sendiri: Pusatkan Data lalu Cari Eigenvector
Ubah titik data pelanggan, amati bagaimana pemusatan data dan matriks kovarians menghasilkan arah eigenvector secara langsung.
Hitung dari Nol #2: Matriks Kovarians
Kovarians mengukur apakah X dan Y bergerak searah (positif) atau berlawanan (negatif).
Langkah
Perhitungan
Nilai
Kali X·Y per pelanggan
(-1)(-0,5), (3)(3,5), (1)(1,5), (-3)(-4,5)
0,5; 10,5; 1,5; 13,5
Jumlah hasil kali
0,5 + 10,5 + 1,5 + 13,5
26
Kovarians(X,Y)
26 / (4−1)
8,67
Varians(X)
(1+9+1+9) / 3
6,67
Varians(Y)
(0,25+12,25+2,25+20,25) / 3
11,67
Kesimpulan
+8,67
kovarians positif → belanja & kunjungan naik bersama
Dari matriks ini, perangkat lunak (Python/R) menghitung eigenvector dominan — kurang lebih mengarah ke diagonal naik (X dan Y naik bersama), karena kovariansnya positif dan besar relatif terhadap varians masing-masing.
Bagian 3 dari 4
SVD dan ICA: Dua Saudara PCA
Alat serupa untuk tujuan yang berbeda — akan diperdalam pertemuan minggu depan.
SVD: Singular Value Decomposition
SVD adalah teknik aljabar linear yang lebih umum daripada PCA — bisa dipakai pada matriks apa pun (tidak harus persegi), termasuk mesin di balik sistem rekomendasi.
Konsep Inti
SVD memecah satu matriks data A menjadi tiga matriks lebih sederhana:
A = U × Σ × VT
Σ (sigma) berisi "singular value" — mirip eigenvalue, menunjukkan kepentingan tiap komponen.
Contoh Nyata
Netflix
rekomendasi film
SVD dipakai memecah matriks rating pengguna x film menjadi pola "selera tersembunyi" — dasar collaborative filtering.
ICA: Independent Component Analysis
ICA memisahkan sinyal campuran menjadi sumber-sumber yang independen (bukan sekadar tak berkorelasi seperti PCA).
Analogi Klasik: "Cocktail Party Problem"
Dua mikrofon merekam suara di ruangan berisi dua orang bicara bersamaan. Tiap mikrofon menangkap campuran kedua suara. ICA memisahkan kembali menjadi suara Orang A murni dan Orang B murni.
Beda kunci dengan PCA: PCA mencari arah varians maksimum (data boleh berdistribusi normal); ICA mencari sinyal yang saling independen secara statistik — cocok untuk data campuran seperti sinyal EEG, audio, atau transaksi keuangan yang tercampur beberapa pola.
Coba Sendiri: Visualisasi PCA Interaktif
Geser slider untuk melihat bagaimana PCA memilih sumbu dengan varians maksimum pada awan titik data.
Bagian 4 dari 4
Memilih Teknik yang Tepat
Kapan PCA, kapan SVD, kapan ICA — dan bagaimana ini berhubungan dengan pertemuan berikutnya.
Perbandingan PCA vs SVD vs ICA
Kriteria
PCA
SVD
ICA
Tujuan utama
Varians maksimum
Dekomposisi matriks umum
Sumber independen
Syarat data
Matriks persegi (kovarians)
Matriks apa pun
Sinyal campuran non-Gaussian
Contoh pakai bisnis
Ringkas profil pelanggan
Sistem rekomendasi (Netflix)
Pisahkan sinyal tercampur (EEG, audio)
Output
Komponen tak berkorelasi
U, Σ, V
Komponen independen
Latihan Kelas: Diskusi Kasus
Kasus: Startup fintech Anda punya data 50 variabel per pengguna aplikasi (transaksi, lokasi, device, waktu akses, dsb) dan ingin membuat peta visual 2D segmentasi pengguna untuk tim marketing.
Pertanyaan Diskusi
Teknik mana yang paling tepat: PCA, SVD, atau ICA? Mengapa?
Apa risiko jika hanya memilih 2 variabel mentah tanpa reduksi dimensi?
Waktu
5
menit diskusi kelompok
Jebakan Umum yang Harus Dihindari
Miskonsepsi 1: "PCA membuang variabel yang tidak penting." Salah — PCA membuat kombinasi baru dari SEMUA variabel asli, bukan seleksi variabel.
Miskonsepsi 2: "Komponen utama selalu mudah diinterpretasikan." Sering kali PC1/PC2 adalah campuran matematis abstrak, perlu analisis lanjut untuk memberi makna bisnis.
Praktik baik: selalu standardisasi (samakan skala) variabel sebelum PCA, agar variabel dengan satuan besar (misal: pendapatan dalam Rupiah) tidak mendominasi variabel bersatuan kecil (misal: rating 1-5).
Rangkuman & Menuju Pertemuan Berikutnya
Cheat Sheet Hari Ini
Dimensionality reduction = memampatkan banyak variabel jadi sedikit sumbu bermakna
PCA = cari arah varians maksimum lewat matriks kovarians
SVD = dekomposisi matriks umum (U·Σ·VT), dasar sistem rekomendasi
ICA = pisahkan sinyal campuran jadi sumber independen
Minggu Depan
P3
SVD & ICA mendalam
Kita akan menghitung SVD langkah demi langkah dan membedah ICA lebih matematis. Tugas: baca ringkasan bab dimensionality reduction & kerjakan latihan PCA manual pada dataset yang akan dibagikan.