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)

mca
Tin bài khác
Triển lãm thành tựu KHCN: Trình làng loạt công nghệ "Make in Vietnam" vươn tầm thế giới

Triển lãm thành tựu KHCN: Trình làng loạt công nghệ "Make in Vietnam" vươn tầm thế giới

Trong khuôn khổ Triển lãm thành tựu Đất nước nhân dịp kỷ niệm 80 năm Quốc khánh, diễn ra từ ngày 28/8 đến 5/9 tại Trung tâm Hội chợ Triển lãm Quốc gia VEC (Đông Anh, Hà Nội), Triển lãm thành tựu của Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) trở thành điểm nhấn thu hút khách tham quan.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/9/2025: Tuổi Dậu tin vui tài lộc, tuổi Tý kẻ xấu hãm hại

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/9/2025: Tuổi Dậu tin vui tài lộc, tuổi Tý kẻ xấu hãm hại

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 1/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỷ niệm Quốc khánh Việt Nam tại Đài Bắc: Cầu nối hợp tác song phương

Kỷ niệm Quốc khánh Việt Nam tại Đài Bắc: Cầu nối hợp tác song phương

Việt Nam đã tổ chức lễ kỷ niệm Quốc khánh tại Đài Bắc vào thứ Sáu (29/8), nhằm tôn vinh mối quan hệ ngày càng gắn bó với Đài Loan.
Đại sứ quán Việt Nam tại Pakistan kỷ niệm 80 năm Quốc khánh

Đại sứ quán Việt Nam tại Pakistan kỷ niệm 80 năm Quốc khánh

Thứ Năm (28/8), Đại sứ quán Việt Nam tại Pakistan đã tổ chức tiệc chiêu đãi nhân dịp kỷ niệm 80 năm Quốc khánh nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, nhằm tôn vinh chặng đường từ giành độc lập đến chuyển mình về kinh tế, đồng thời khẳng định mối quan hệ song phương bền chặt với Pakistan.
Thực hành theo tiêu chuẩn ISO 50001: Cơ hội nào cho doanh nghiệp nhỏ và vừa

Thực hành theo tiêu chuẩn ISO 50001: Cơ hội nào cho doanh nghiệp nhỏ và vừa

Trong guồng quay của chuyển đổi năng lượng và áp lực giảm phát thải, ISO 50001 đang nổi lên như một “hộ chiếu xanh” giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu suất năng lượng, giảm chi phí, tiếp cận chuỗi cung ứng toàn cầu. Với các doanh nghiệp nhỏ và vừa (DNNVV), có nhiều rào cản về nguồn lực và tài chính khiến việc áp dụng tiêu chuẩn này không hề đơn giản. Tuy vậy, nếu biết tận dụng các hỗ trợ sẵn có và từng bước triển khai phù hợp, DNNVV vẫn có cơ hội hiện thực hóa lợi ích từ ISO 50001.
Ngôn ngữ công nghệ kể chuyện lịch sử

Ngôn ngữ công nghệ kể chuyện lịch sử

Tại Trung tâm Hội chợ Triển lãm quốc gia (Đông Anh, Hà Nội), không gian trưng bày trong nhà của Bộ Quốc phòng tại triển lãm “80 năm hành trình Độc lập-Tự do-Hạnh phúc” đã thu hút đông đảo người dân đặc biệt là thế hệ trẻ.
BIDV mang dấu ấn đặc sắc hòa chung Thành tựu 80 năm của Đất nước

BIDV mang dấu ấn đặc sắc hòa chung Thành tựu 80 năm của Đất nước

Nhân dịp kỷ niệm 80 năm Ngày Quốc khánh nước CHXHCN Việt Nam (02/9/1945 – 02/9/2025), Chính phủ tổ chức Triển lãm Thành tựu Đất nước với chủ đề “80 năm Hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc” từ ngày 28/8 đến 5/9/2025 tại Trung tâm Triển lãm Quốc gia, Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/8/2025: Tuổi Thân gặp một vài khó khăn, tuổi Tý tiến triển hiệu quả

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/8/2025: Tuổi Thân gặp một vài khó khăn, tuổi Tý tiến triển hiệu quả

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 31/8/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Vinamilk tạo điểm nhấn tại triển lãm thành tựu đất nước 80 năm

Vinamilk tạo điểm nhấn tại triển lãm thành tựu đất nước 80 năm

Tại Triển lãm “80 năm hành trình Độc lập – Tự do – Hạnh phúc” đang diễn ra tại Hà Nội, không gian trưng bày và trải nghiệm của Vinamilk thu hút đông đảo người dân ghé thăm. Với thiết kế bắt mắt, trải nghiệm tương tác và dùng thử các sản phẩm dinh dưỡng, không gian triển lãm của Vinamilk trở thành một trong những điểm dừng chân được yêu thích của sự kiện.
Hà Nội thức trắng đêm chờ tổng duyệt diễu binh, diễu hành A80

Hà Nội thức trắng đêm chờ tổng duyệt diễu binh, diễu hành A80

Đêm 29, rạng sáng 30/8, bất chấp những cơn mưa bất chợt, hàng ngàn người dân, cựu chiến binh và chiến sĩ vẫn kiên nhẫn thức thâu đêm để chờ đón buổi tổng duyệt diễu binh, diễu hành kỷ niệm 80 năm Quốc khánh 2/9 (A80).
song-gia-tri