MatematikawanAnalisis data eksplorasiMedali Sains NasionalAnggota Akademi

John Tukey

John Wilder Tukey adalah seorang matematikawan dan statistikawan Amerika Serikat yang dikenal atas pengembangan FFT, plot kotak, penciptaan 'bit' dan 'perangkat lunak', serta pelopor ilmu data dan analisis data eksploratif.

1. Kehidupan Awal dan Pendidikan

John Wilder Tukey lahir di New Bedford, Massachusetts, pada tahun 1915. Ayahnya adalah seorang guru bahasa Latin dan ibunya seorang guru privat. Pendidikan awalnya sebagian besar diberikan di rumah oleh ibunya, dengan hanya beberapa mata pelajaran seperti bahasa Prancis yang ia ikuti di kelas reguler. Ia kemudian melanjutkan pendidikan tinggi di Brown University, di mana ia meraih gelar B.A. dalam bidang kimia pada tahun 1936 dan gelar M.S. juga dalam kimia pada tahun 1937. Setelah itu, Tukey pindah ke Princeton University, dan pada tahun 1939 ia berhasil meraih gelar PhD di bidang matematika dengan disertasi doktoralnya yang berjudul "On denumerability in topology".

2. Karier Profesional

John Wilder Tukey memiliki karier profesional yang sangat beragam dan berpengaruh, meliputi peran akademis, penelitian industri, serta konsultasi untuk berbagai organisasi.

2.1. Universitas Princeton

Setelah Perang Dunia II, Tukey kembali ke Princeton University, di mana ia membagi waktunya antara tugas-tugas di universitas dan pekerjaannya di AT&T Bell Laboratories. Pada usia 35 tahun, ia telah menjadi profesor penuh. Pada tahun 1965, Tukey menjabat sebagai ketua pendiri Departemen Statistik di Princeton, yang menandai awal dari pengakuan resmi terhadap bidang statistik sebagai disiplin ilmu tersendiri di universitas tersebut.

2.2. AT&T Bell Laboratories

Di Bell Labs, John Tukey berperan penting dalam pengembangan metode statistik untuk komputer. Salah satu kontribusi utamanya di sana adalah penciptaan istilah "bit" pada tahun 1947, yang menjadi fondasi komputasi digital. Karyanya di Bell Labs mencerminkan pendekatannya yang inovatif dalam menggabungkan statistik dengan teknologi yang berkembang pesat.

2.3. Peran Konsultatif dan Penasihat

John Tukey dikenal sebagai konsultan yang sangat dicari oleh berbagai organisasi dan lembaga pemerintah. Selama Perang Dunia II, ia bekerja di Kantor Penelitian Kontrol Api (Fire Control Research OfficeBahasa Inggris) dan berkolaborasi dengan Samuel Wilks serta William Cochran. Ia bahkan diklaim membantu dalam desain pesawat mata-mata U-2. Pada tahun 1962, Tukey terpilih sebagai anggota American Philosophical Society.

Dari tahun 1960 hingga 1980, ia membantu merancang jajak pendapat untuk jaringan televisi NBC, yang digunakan untuk memprediksi dan menganalisis hasil pemilihan umum. Selain itu, ia juga menjabat sebagai konsultan untuk Educational Testing Service, Xerox Corporation, dan Merck & Company. Pada era 1970-an dan awal 1980-an, Tukey memainkan peran kunci dalam desain dan pelaksanaan Penilaian Nasional Kemajuan Pendidikan (National Assessment of Educational ProgressBahasa Inggris).

Ia juga terlibat dalam komite American Statistical Association yang menghasilkan laporan kritik terhadap metodologi statistik dari Laporan Kinsey yang berjudul Statistical Problems of the Kinsey Report on Sexual Behavior in the Human Male. Laporan ini merangkum bahwa "pemilihan acak tiga orang akan lebih baik daripada kelompok 300 orang yang dipilih oleh Bapak Kinsey", menyoroti ketidakpastian dalam metodologi survei Kinsey.

2.4. Penghargaan dan Kehormatan

Atas kontribusinya yang luar biasa di bidang ilmu pengetahuan, John Tukey menerima beberapa penghargaan bergengsi. Pada tahun 1973, ia dianugerahi National Medal of Science oleh Presiden Richard Nixon. Kemudian pada tahun 1982, ia menerima IEEE Medal of Honor "atas kontribusinya terhadap analisis spektral proses acak dan algoritma transformasi Fourier cepat (FFTBahasa Inggris)."

3. Kontribusi Ilmiah Utama

John Tukey memberikan inovasi dan metode signifikan yang sangat memengaruhi bidang matematika, statistik, dan ilmu komputer, khususnya dalam analisis data.

3.1. Algoritma Fast Fourier Transform (FFT)

Salah satu kontribusi ilmiah paling terkenal dari John Tukey adalah pengembangan bersama algoritma transformasi Fourier cepat (Fast Fourier TransformFFTBahasa Inggris) dengan James Cooley pada tahun 1965. Algoritma ini merevolusi cara pemrosesan sinyal digital dan komputasi dilakukan, memungkinkan perhitungan transformasi Fourier diskrit menjadi jauh lebih efisien. Dampaknya terasa luas di berbagai bidang, termasuk teknik, ilmu alam, dan teknologi informasi.

3.2. Analisis Data Eksploratif (EDA) dan Teknik Statistik

John Tukey dianggap sebagai pelopor utama dalam praktik statistik dan analisis data secara umum. Ia sangat menekankan pentingnya memiliki sikap yang lebih fleksibel terhadap analisis data dan untuk secara cermat menjelajahi data guna melihat struktur dan informasi apa yang mungkin terkandung di dalamnya. Pendekatan ini ia sebut "analisis data eksploratif" (Exploratory Data AnalysisEDABahasa Inggris), yang dianggap sebagai pelopor ilmu data modern. Pada tahun 1977, ia memperkenalkan plot kotak (box plotBahasa Inggris) dalam bukunya "Exploratory Data Analysis", yang menjadi alat visualisasi data yang sangat populer.

Selain plot kotak, Tukey juga berkontribusi pada pengembangan berbagai teknik statistik penting lainnya:

  • Pada tahun 1970, ia memberikan kontribusi signifikan terhadap apa yang sekarang dikenal sebagai metode jackknife, yang juga disebut Quenouille-Tukey jackknife.
  • Beberapa teknik dan konsep statistik diberi nama sesuai namanya, termasuk uji jangkauan Tukey, distribusi lambda Tukey, uji aditif Tukey, lemma Tukey, dan jendela Tukey.
  • Ia juga menciptakan beberapa metode yang kurang dikenal seperti trimean dan median-median line, yang merupakan alternatif yang lebih sederhana untuk regresi linier.
  • Pada tahun 1974, bersama dengan Jerome H. Friedman, ia mengembangkan konsep projection pursuit, sebuah teknik untuk menemukan proyeksi berdimensi rendah yang menarik dari data berdimensi tinggi.

3.3. Fondasi Ilmu Data

John Tukey dianggap oleh beberapa kalangan sebagai bapak ilmu data, setidaknya ia memelopori banyak fondasi kunci dari apa yang kemudian dikenal sebagai ilmu data. Pada tahun 1960-an, Tukey menantang dominasi "analisis data konfirmatori" (confirmatory data analysisBahasa Inggris), yaitu analisis statistik yang didorong oleh konfigurasi matematika yang kaku. Ia menyadari pentingnya ilmu komputer bagi analisis data eksploratif (EDABahasa Inggris). Meskipun banyak karyanya berfokus pada tampilan statis (seperti plot kotak) yang dapat digambar tangan, ia menyadari bahwa grafika komputer akan jauh lebih efektif untuk mempelajari data multivariat. Program PRIM-9, program pertama untuk melihat data multivariat, digagas olehnya pada awal 1970-an. Penggabungan analisis data dan ilmu komputer inilah yang sekarang disebut ilmu data.

4. Penciptaan Istilah Kunci

John Tukey dikenal karena menciptakan atau mempopulerkan beberapa istilah kunci yang memiliki dampak besar, terutama dalam bidang teknologi.

Saat bekerja dengan John von Neumann dalam desain komputer awal, Tukey memperkenalkan kata "bit" sebagai portmanteau dari "binary digit". Istilah "bit" pertama kali digunakan dalam sebuah artikel oleh Claude Shannon pada tahun 1948, yang kemudian menjadi unit dasar informasi dalam komputasi.

Selain itu, John Tukey juga dikreditkan dengan penggunaan kata "perangkat lunak" (softwareBahasa Inggris) yang pertama kali diterbitkan. Meskipun ada klaim lain mengenai penciptanya, penggunaan kata ini oleh Tukey dalam makalahnya di jurnal American Mathematical MonthlyBahasa Inggris pada tahun 1958 adalah yang pertama kali tercatat dalam publikasi. Ini menunjukkan visi jauh ke depan tentang pentingnya komponen non-fisik dalam sistem komputasi.

5. Filosofi dan Pendekatan Analisis Data

John Tukey mengartikulasikan perbedaan penting antara analisis data eksploratif (exploratory data analysisEDABahasa Inggris) dan analisis data konfirmatori (confirmatory data analysisCDABahasa Inggris). Ia meyakini bahwa banyak metodologi statistik terlalu menekankan pada CDA. Meskipun ia percaya pada kegunaan memisahkan kedua jenis analisis ini, ia menunjukkan bahwa terkadang, terutama dalam ilmu alam, pemisahan ini bermasalah dan ia menyebut situasi tersebut sebagai "sains yang tidak nyaman" (uncomfortable scienceBahasa Inggris).

A. D. Gordon merangkum prinsip-prinsip Tukey untuk praktik statistik sebagai berikut: Kegunaan dan batasan statistik matematika; pentingnya memiliki metode analisis statistik yang kuat (robustBahasa Inggris) terhadap pelanggaran asumsi yang mendasari penggunaannya; kebutuhan untuk mengumpulkan pengalaman tentang perilaku metode analisis spesifik guna memberikan panduan penggunaannya; pentingnya memungkinkan kemungkinan data memengaruhi pilihan metode analisisnya; kebutuhan bagi para statistikawan untuk menolak peran "penjaga kebenaran yang terbukti" dan menolak upaya untuk memberikan solusi sekali-untuk-selamanya serta over-unifikasi subjek yang rapi; sifat iteratif analisis data; implikasi dari peningkatan kekuatan, ketersediaan, dan biaya fasilitas komputasi; serta pelatihan statistikawan.

Gaya ceramah Tukey juga digambarkan tidak biasa. Peter McCullagh menggambarkan ceramah yang diberikan Tukey di London pada tahun 1977, di mana Tukey "berjalan ke podium, seorang pria besar seperti beruang yang mengenakan celana longgar dan kemeja rajutan hitam." McCullagh mencatat cara Tukey yang lambat dan disengaja dalam menulis daftar judul di papan tulis. Ia kemudian berbalik menghadap penonton, bertanya "Komentar, pertanyaan, saran?", lalu memanjat podium dan duduk bersila menghadap penonton, menunggu respons.

6. Kehidupan Pribadi

Aspek kehidupan pribadi John Tukey yang diketahui publik terutama berpusat pada latar belakang keluarganya dan bagaimana hal itu memengaruhi pendidikan awalnya. Ia dibesarkan di New Bedford, Massachusetts, sebagai putra seorang guru bahasa Latin dan seorang guru privat. Pendidikan awalnya di rumah oleh ibunya mencerminkan pendekatan non-tradisional yang mungkin telah membentuk pola pikirnya yang inovatif dan eksploratif dalam bidang keilmuan.

7. Kematian

John Tukey pensiun dari karier profesionalnya pada tahun 1985. Ia meninggal dunia di New Brunswick, New Jersey, pada tanggal 26 Juli 2000, pada usia 85 tahun.

8. Warisan dan Evaluasi

Karya dan pemikiran John Tukey meninggalkan dampak jangka panjang yang signifikan pada bidang ilmu pengetahuan, terutama dalam statistik dan ilmu data, serta pada masyarakat luas.

8.1. Evaluasi Positif dan Pencapaian

John Tukey diakui secara luas atas inovasi dan pencapaiannya yang mengubah lanskap statistik dan ilmu komputer. Pengembangan algoritma transformasi Fourier cepat (FFTBahasa Inggris) bersama James Cooley merevolusi pemrosesan sinyal dan komputasi. Pengenalan plot kotak (box plotBahasa Inggris) dalam bukunya "Exploratory Data Analysis" pada tahun 1977 memberikan alat visualisasi data yang intuitif dan banyak digunakan. Banyak metode statistik, seperti uji jangkauan Tukey, distribusi lambda Tukey, dan uji aditif Tukey, diberi nama menurut namanya, menunjukkan kedalaman dan luasnya kontribusinya. Perannya sebagai pelopor ilmu data, dengan penekanannya pada analisis data eksploratif (EDABahasa Inggris) dan hubungan antara analisis data dan ilmu komputer, telah membentuk arah pengembangan bidang yang kini sangat penting ini.

8.2. Kritik dan Kontroversi

Meskipun sebagian besar kontribusi John Tukey diterima secara positif, keterlibatannya dalam kritik terhadap Laporan Kinsey menimbulkan beberapa diskusi. Ia menjadi bagian dari komite American Statistical Association yang menghasilkan laporan berjudul Statistical Problems of the Kinsey Report on Sexual Behavior in the Human Male. Laporan ini secara tajam mengkritik metodologi statistik yang digunakan dalam Laporan Kinsey, yang mencoba menyimpulkan perilaku seksual berdasarkan sampel yang dianggap bias. Pernyataan komite bahwa "pemilihan acak tiga orang akan lebih baik daripada kelompok 300 orang yang dipilih oleh Bapak Kinsey" menyoroti keprihatinan serius mengenai validitas penemuan laporan tersebut karena pemilihan sampel yang tidak representatif. Kritik ini menunjukkan komitmen Tukey terhadap ketelitian metodologi statistik, bahkan jika itu berarti menantang penelitian yang populer.

8.3. Pengaruh Lintas Generasi

Metode, ide, dan warisan intelektual John Tukey terus memengaruhi penelitian dan praktik di bidangnya hingga saat ini. Filosofinya tentang analisis data eksploratif (EDABahasa Inggris), yang mendorong para ilmuwan untuk berinteraksi langsung dengan data dan mencari pola tanpa prasangka, menjadi dasar bagi ilmu data modern. Konsepnya tentang penggabungan analisis data dan ilmu komputer, yang ia sebut sebagai ilmu data, telah menjadi disiplin ilmu yang berkembang pesat. Prinsip-prinsip statistik yang ia artikulasikan, seperti pentingnya metode yang kuat (robustBahasa Inggris) terhadap pelanggaran asumsi, sifat iteratif analisis data, dan peran statistikawan sebagai penjelajah daripada "penjaga kebenaran yang terbukti," tetap relevan dan membentuk cara para praktisi mendekati masalah data. Demikian pula, alat-alat visualisasi data seperti plot kotak dan algoritma transformasi Fourier cepat (FFTBahasa Inggris) yang ia kembangkan telah menjadi standar industri dan terus digunakan secara luas oleh para ilmuwan, insinyur, dan analis data di seluruh dunia.

9. Publikasi

Berikut adalah daftar karya-karya penting yang ditulis atau disunting oleh John Wilder Tukey, yang memberikan gambaran tentang cakupan penelitiannya:

  • Andrews, David F.; Bickel, Peter J.; Hampel, Frank R.; Huber, Peter J.; Rogers, W. H.; Tukey, John Wilder (1972). Robust estimates of location: survey and advances. Princeton University Press.
  • Basford, Kaye E.; Tukey, John Wilder (1998). Graphical Analysis of Multiresponse Data. Chapman & Hall/CRC Press.
  • Blackman, R. B.; Tukey, John Wilder (1959). The measurement of power spectra from the point of view of communications engineering. Dover Publications.
  • Cochran, William Gemmell; Mosteller, Charles Frederick; Tukey, John Wilder (1953). Statistical problems of the Kinsey report on sexual behavior in the human male. Journal of the American Statistical Association.
  • Cooley, James W.; Tukey, John W. (1965). An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series. Math. Comput.
  • Hoaglin, David C.; Mosteller, Charles Frederick; Tukey, John Wilder (eds.) (1983). Understanding Robust and Exploratory Data Analysis. Wiley.
  • Hoaglin, David C.; Mosteller, Charles Frederick; Tukey, John Wilder (eds.) (1985). Exploring Data Tables, Trends and Shapes. Wiley.
  • Hoaglin, David C.; Mosteller, Charles Frederick; Tukey, John Wilder (eds.) (1991). Fundamentals of exploratory analysis of variance. Wiley.
  • Morgenthaler, Stephan; Tukey, John Wilder (eds.) (1991). Configural polysampling: a route to practical robustness. Wiley.
  • Mosteller, Charles Frederick; Tukey, John Wilder (1977). Data analysis and regression: a second course in statistics. Addison-Wesley.
  • Tukey, John Wilder (1940). Convergence and Uniformity in Topology. Princeton University Press.
  • Tukey, John Wilder (1977). Exploratory Data Analysis. Addison-Wesley.
  • Tukey, John Wilder; Ross, Ian C.; Bertrand, Verna (1973). Index to statistics and probability. R & D Press.

Karya-karya pilihan John W. Tukey, disunting oleh William S. Cleveland:

  • Brillinger, David R. (ed.) (1984). Volume I: Time series, 1949-1964. Wadsworth, Inc.
  • Brillinger, David R. (ed.) (1985). Volume II: Time series, 1965-1984. Wadsworth, Inc.
  • Jones, Lyle V. (ed.) (1985). Volume III: Philosophy and principles of data analysis, 1949-1964. Wadsworth & Brooks/Cole.
  • Jones, Lyle V. (ed.) (1986). Volume IV: Philosophy and principles of data analysis, 1965-1986. Wadsworth & Brooks/Cole.
  • Cleveland, William S. (ed.) (1988). Volume V: Graphics, 1965-1985. Wadsworth & Brooks/Cole.
  • Mallows, Colin L. (ed.) (1990). Volume VI: More mathematical, 1938-1984. Wadsworth & Brooks/Cole.
  • Cox, David R. (ed.) (1992). Volume VII: Factorial and ANOVA, 1949-1962. Wadsworth & Brooks/Cole.
  • Braun, Henry I. (ed.) (1994). Volume VIII: Multiple comparisons, 1949-1983. Chapman & Hall/CRC Press.

10. Pranala luar

  • [https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Tukey/ John Tukey - Biography]
  • [https://www.princeton.edu/~mudd/finding_aids/mathoral/pmc41.htm Interview of John Tukey about his experience at Princeton]
  • [https://www.stat.berkeley.edu/~brill/Papers/life.pdf John W. Tukey: His Life and Professional Contributions] published in The Annals of Statistics
  • [https://www.ams.org/notices/200202/fea-tukey.pdf John Wilder Tukey (1915-2000)] in Notices of the American Mathematical Society
  • [https://cm.bell-labs.com/cm/ms/departments/sia/tukey/index.html Memories of John Tukey]
  • [https://cm.bell-labs.com/cm/ms/departments/sia/tukey/bio.html Short biography] by Mary Bittrich
  • [https://www.nytimes.com/2000/07/28/us/john-tukey-85-statistician-coined-the-word-software.html John Tukey, 85, Statistician; Coined the Word 'Software'] in The New York Times
  • [https://projecteuclid.org/Dienst/UI/1.0/Summarize/euclid.ss/1076102421 "Remembering John W. Tukey"], special issue of Statistical Science
  • [https://mathgenealogy.org/id.php?id=15860 John Tukey - Mathematics Genealogy Project]