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)

Bài liên quan
mca
Tin bài khác
Chiến lược phát triển năng lượng mới của Đài Loan: Nhìn từ Energy Taiwan 2025 và Net-Zero Taiwan

Chiến lược phát triển năng lượng mới của Đài Loan: Nhìn từ Energy Taiwan 2025 và Net-Zero Taiwan

Đài Loan mặc dù không phải là thành viên chính thức của Liên Hợp Quốc nhưng vẫn tự nguyện cam kết mạnh mẽ trong ứng phó biến đổi khí hậu, giảm phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Kiên nhẫn chờ đợi VN-Index test vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Kiên nhẫn chờ đợi VN-Index test vùng hỗ trợ

Thị trường bước vào tuần mới trong trạng thái thận trọng khi xu hướng điều chỉnh vẫn chiếm ưu thế. Chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư giữ tỷ trọng cổ phiếu vừa phải và kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định vùng hỗ trợ quanh 1.560 điểm trước khi giải ngân trở lại.
Đột phá từ Đại học Waterloo: Vật liệu mô phỏng cơ bắp giúp robot di chuyển tự nhiên hơn

Đột phá từ Đại học Waterloo: Vật liệu mô phỏng cơ bắp giúp robot di chuyển tự nhiên hơn

Một đội ngũ quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học Waterloo (Canada) dẫn đầu vừa phát triển thành công một loại vật liệu mới. Vật liệu này có thể hoạt động như "cơ bắp nhân tạo" linh hoạt, hứa hẹn thay thế các động cơ và máy bơm cứng nhắc trong robot, giúp chúng di chuyển một cách tự nhiên và uyển chuyển hơn.
Sắc màu truyền thống và hiện đại hòa nhịp trong Triển lãm “Đôi mắt người Sơn Tây”

Sắc màu truyền thống và hiện đại hòa nhịp trong Triển lãm “Đôi mắt người Sơn Tây”

Triển lãm mỹ thuật “Đôi mắt người Sơn Tây” sẽ diễn ra từ ngày 1/11 đến 7/11 tại Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam, quy tụ 69 tác phẩm của các họa sĩ sinh ra, lớn lên hoặc gắn bó với vùng đất Sơn Tây (Hà Nội) - mảnh đất giàu truyền thống văn hóa và nghệ thuật.
Hà Nội tăng tốc chuyển đổi số trong quản lý giao thông với hệ thống camera AI

Hà Nội tăng tốc chuyển đổi số trong quản lý giao thông với hệ thống camera AI

Với gần 2.000 camera giao thông ứng dụng AI sắp đi vào hoạt động, Hà Nội đang từng bước hiện thực hóa mục tiêu trở thành đô thị thông minh. Hệ thống mới được kỳ vọng sẽ nâng cao hiệu quả quản lý, giảm tải cho lực lượng chức năng và mang lại trải nghiệm giao thông văn minh cho người dân.
Cần một đạo luật tổng thể cho chuyển đổi số quốc gia

Cần một đạo luật tổng thể cho chuyển đổi số quốc gia

Hệ thống pháp luật về chuyển đổi số đã hình thành với nhiều đạo luật chuyên ngành, song các quy định còn phân tán, thiếu tính liên kết và chưa điều chỉnh toàn diện quá trình chuyển đổi số quốc gia.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2025: Tuổi Tý có phần mệt mỏi trong công việc, Tuổi Dần gặp nhiều vận may về tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2025: Tuổi Tý có phần mệt mỏi trong công việc, Tuổi Dần gặp nhiều vận may về tài lộc

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 03/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

Nếu một sáng đẹp trời bạn ra đường, thấy chiếc taxi chạy bon bon mà ghế lái trống không, xin đừng hoảng hốt! Đó không phải phim viễn tưởng Hollywood, mà chính là công nghệ điều khiển tự động (Autonomous Vehicles) đang gõ cửa đời sống hằng ngày. Thế giới đã quen với điện thoại thông minh, nhà thông minh và nay đến lượt “tài xế thông minh” - người bạn đồng hành không bao giờ than mệt, không cãi nhau với bạn và tuyệt nhiên… không uống rượu bia trước khi cầm lái.
Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) vừa thực hiện một bước đi được mô tả là “mang tính lịch sử cho tương lai của giao thông tự hành” với việc ra mắt đội xe tải điện tự lái thương mại đầu tiên của quốc gia tại khu công nghiệp Al Jazeera Al Hamra, một trung tâm tiên tiến cho các dự án quy mô lớn.
Cách quản lý dữ liệu thiết bị cho IoT và AI

Cách quản lý dữ liệu thiết bị cho IoT và AI

Các nhà sản xuất thiết kế các thiết bị hiện đại tích hợp cảm biến, vi điều khiển (MCU), bộ vi xử lý (MPU) và bộ xử lý thần kinh (NPU) thường phải đối mặt với những thách thức đáng kể trong việc lựa chọn công nghệ giải pháp dữ liệu phù hợp. Sự lựa chọn là rất quan trọng: lựa chọn sai có thể gây ra hiệu suất không thể đoán trước, bỏ lỡ thời hạn dự án và thiết kế lại tốn kém.
song-gia-tri