acecook

Các nhà nghiên cứu tối ưu hóa in 3D cho các thiết kế phức tạp với AI "tự cải thiện"

Trí tuệ nhân tạo
14/09/2024 17:11
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Bang Washington đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để điều chỉnh các quy trình in 3D, nhằm tạo ra các mô hình thận và tuyến tiền liệt được thiết kế tối ưu.
aa

Các kỹ thuật sản xuất bồi đắp thông thường, như in 3D, thường đòi hỏi nhiều giờ để tinh chỉnh. Việc sản xuất một thiết kế hoạt động tốt không chỉ là khoa học mà còn là nghệ thuật. Tuy nhiên, giới hạn này đang dần bị phá vỡ nhờ vào nghiên cứu tại Đại học Bang Washington. Thay vì phải điều chỉnh và kiểm tra thủ công các tham số thiết kế, Kaiyan Qiu, Jana Doppa và nhóm nghiên cứu của họ đã tận dụng khả năng của AI để in các mô hình chuẩn bị phẫu thuật của thận và tuyến tiền liệt.

Các nhà nghiên cứu tối ưu hóa in 3D cho các thiết kế phức tạp với AI

Tiến trình cải thiện mô hình tuyến tiền liệt (trên) và thận (dưới)

Mô hình cơ quan chuẩn bị phẫu thuật

Mô hình cơ quan chuẩn bị phẫu thuật là bản sao ba chiều của cơ quan sẽ được phẫu thuật. Các mô hình này được thiết kế dựa trên dữ liệu thực từ chụp CT, MRI và các kỹ thuật khác, để mô phỏng vị trí của các tĩnh mạch, động mạch, khối u và các đặc điểm quan trọng khác, làm cho mỗi mô hình trở nên đặc thù cho từng bệnh nhân.

Mục đích của mô hình này là giúp các bác sĩ phẫu thuật luyện tập trước khi thực hiện trên bệnh nhân, vì mỗi người có những khác biệt về vị trí các đặc điểm trên cơ quan. Đối với các cơ quan quan trọng như thận, bác sĩ có thể thực hành trên nhiều mô hình trước khi tiến hành phẫu thuật. Hơn nữa, chúng là công cụ tốt để đào tạo sinh viên y khoa và giải thích cho bệnh nhân về tình trạng cơ thể của họ và cách phẫu thuật sẽ giúp đỡ.

Trí tuệ nhân tạo "tự cải thiện"

Trong nghiên cứu tại Đại học Bang Washington, các cải tiến mô hình dựa trên AI đã được thực hiện cho máy in 3D viết mực trực tiếp (DIW) bằng phương pháp Tối ưu hóa Bayesian. Trong quá trình này, các tham số quan trọng như tốc độ vòi phun, áp lực phân phối, chiều cao lớp, v.v., được thay đổi tự động. Sử dụng thị giác máy và hình ảnh, AI đo lường hoặc tính toán các chỉ số quan trọng về cơ quan, như độ xốp và độ chính xác hình học. Các tham số đầu vào được điều chỉnh dựa trên dữ liệu từ các chỉ số này. Thông qua thử nghiệm, hơn 60 lần lặp lại đã được thực hiện để in một mô hình thận và tuyến tiền liệt chuẩn bị phẫu thuật được tối ưu hóa.

Các nhà nghiên cứu tối ưu hóa in 3D cho các thiết kế phức tạp với AI
Quá trình tối ưu hóa và thiết kế của các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Washington

Mục tiêu chính của dự án này không phải là tạo ra các mô hình thận và tuyến tiền liệt, mà là chứng minh tính hợp lệ của thuật toán Tối ưu hóa Bayesian trong môi trường học máy và AI. Khi phương pháp này được xác nhận, nó có thể được mở rộng để ứng dụng cho các mô hình cơ quan khác và các bộ phận phức tạp trong sản xuất, như cảm biến và pin.

Cuối cùng, thuật toán này xử lý mô hình tuyến tiền liệt tốt hơn so với mô hình thận, nhưng nó cho thấy rằng phương pháp này có tính khả thi. Thuật toán có thể được điều chỉnh một chút để cải thiện tính hữu dụng của mô hình thận, có thể bằng cách sử dụng thêm các đầu vào hoặc tìm hiểu lý do tại sao các thay đổi ở các lần lặp cuối không ảnh hưởng nhiều đến thiết kế cuối cùng.

Các nhà nghiên cứu tối ưu hóa in 3D cho các thiết kế phức tạp với AI
Kỹ thuật AI Tối ưu hóa Bayesian có thể mở đường cho việc in 3D các cấu trúc phức tạp trong các ứng dụng y tế và những ngành công nghiệp quan trọng khác như điện tử và hàng không vũ trụ.

In 3D các thiết kế phức tạp

Trong tương lai không xa, dữ liệu có thể được chuyển trực tiếp từ thiết bị quét sang máy in 3D, tăng tốc quá trình từ phát hiện vấn đề đến việc bác sĩ phẫu thuật thực hành, cuối cùng là cứu sống nhiều người. Hơn nữa, khi nhiều mô hình này được tạo ra, một cơ sở dữ liệu về các đặc điểm tương tự có thể được theo dõi. Nếu một đường đi của động mạch cụ thể qua một cơ quan cuối cùng dẫn đến tắc nghẽn, có thể vấn đề này sẽ được chẩn đoán và điều trị nhanh hơn, cải thiện chất lượng và kéo dài cuộc sống của bệnh nhân.

Minh Thành (Theo ControlAutomation)

nam-moi
Tin bài khác
Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Valmet Oyj và Công ty TNHH Industries Equipment and Solution (IESC) đang hợp tác cung cấp và triển khai hệ thống điều khiển phân tán (DCS) cùng hệ thống điều tốc điện cho hai nhà máy thủy điện Đăklo 1 và Đăklo 3 tại tỉnh Quảng Ngãi.
Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Nhìn lại toàn bộ hành trình phân tích từ Kỳ 1 đến Kỳ 4, có thể nhận ra một thực tế không dễ chịu nhưng cần được gọi tên: Việt Nam không thiếu nghị quyết, chiến lược hay chương trình KHCN, nhưng cần một kiến trúc đổi mới thống nhất, nơi các chủ thể cùng vận hành theo một logic chung.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/2/2026: Tuổi Mùi dễ gặp xui xẻo, tuổi Thân tài lộc dồi dào

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/2/2026: Tuổi Mùi dễ gặp xui xẻo, tuổi Thân tài lộc dồi dào

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 20/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Việc phân tích cụ thể vai trò khoa học, công nghệ đến phát triển lực lượng sản xuất và đổi mới mô hình hợp tác công - tư là cần thiết để phát huy triệt để thế mạnh khoa học, công nghệ phục vụ phát triển. Đây là phương thức được nhiều quốc gia áp dụng thành công và tạo đột phá phát triển.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 19/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thúc đẩy phát triển các  trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Thúc đẩy phát triển các trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Trung tâm dữ liệu là trụ cột của thế giới số hiện nay, nhưng mức tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng cùng những tác động đến môi trường đang đặt ra nhiều thách thức. Khi phát triển bền vững trở thành yêu cầu tất yếu trong hoạt động kinh doanh, các đơn vị vận hành phải đối mặt với bài toán phức tạp: làm sao để “xanh hóa” trung tâm dữ liệu mà vẫn bảo đảm hiệu suất và hiệu quả vận hành ở đẳng cấp quốc tế. Siemens - tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới - mang đến các giải pháp hạ tầng thông minh, lấy tự động hóa làm nền tảng, nhằm tối ưu hiệu quả, giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên và hiện thực hóa các mục tiêu xanh. Ông Samir Borkar, Giám đốc mảng Trung tâm Dữ liệu của Siemens khu vực châu Á - Thái Bình Dương (APAC), sẽ chia sẻ về những cách tiếp cận sáng tạo này.
Kỳ 4: Doanh nghiệp nội địa - trụ cột của năng lực công nghệ

Kỳ 4: Doanh nghiệp nội địa - trụ cột của năng lực công nghệ

Sau khi nhìn lại những giới hạn của chuyển giao công nghệ trong Kỳ 3, một câu hỏi nổi lên với tính chất bản lề, ai là chủ thể trung tâm của quá trình tích lũy và làm chủ công nghệ? Câu trả lời, dù đôi khi không được thừa nhận đầy đủ, vẫn rất rõ ràng - đó là doanh nghiệp nội địa.
Xiaomi 17 Pro “đốt pháo hoa” màn hình phụ, nâng cấp mạnh camera dịp Tết

Xiaomi 17 Pro “đốt pháo hoa” màn hình phụ, nâng cấp mạnh camera dịp Tết

Xiaomi vừa phát hành bản cập nhật phần mềm Tết Nguyên Đán cho dòng Xiaomi 17 Pro, bổ sung loạt tính năng hiển thị độc đáo trên màn hình phụ phía sau cùng nhiều cải tiến đáng chú ý về camera, hướng đến nhu cầu chụp ảnh - quay video dịp lễ hội.
Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới

Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay xin trân trọng giới thiệu toàn văn bài viết của Tổng Bí thư Tô Lâm: Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới.
Bộ GDĐT điều chỉnh 5 nội dung trong Quy chế tuyển sinh đại học năm 2026

Bộ GDĐT điều chỉnh 5 nội dung trong Quy chế tuyển sinh đại học năm 2026

Ngày 15/02, Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) công bố Thông tư số 06/2026/TT-BGDĐT ban hành Quy chế tuyển sinh các ngành đào tạo trình độ đại học và ngành Giáo dục Mầm non trình độ cao đẳng.
song-gia-tri