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)

vcca2026
Tin bài khác
Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Bài báo này trình bày một bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp bậc hai mới với khả năng khuếch đại điện áp cao và số lượng linh kiện được tối ưu hóa, phù hợp cho các ứng dụng năng lượng tái tạo.
Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Việt Nam của Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae ngày 2/5 tại Hà Nội, hai bên đã nhất trí các định hướng lớn để đưa quan hệ Đối tác chiến lược toàn diện Việt Nam - Nhật Bản tiến vào giai đoạn phát triển mới.
Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Trong dòng chảy của văn minh nhân loại, mỗi kỷ nguyên đều được định danh bởi một nguồn lực trung tâm kiểu như đất đai của nông nghiệp, than & thép của công nghiệp và nay là dữ liệu của… xã hội số. Nhưng dữ liệu không chỉ là tài nguyên, nó là bóng dáng của con người trong thế giới số hóa. Khi mỗi hành vi, mỗi lựa chọn đều được ghi lại và phân tích, câu hỏi không còn là công nghệ có thể làm gì, mà là con người sẽ trở thành gì trong trật tự mới ấy.
Redmi Pad 2 9.7 ra mắt tại Đông Nam Á: Màn hình 120Hz, pin 7.600mAh, giá từ 4,7 triệu đồng

Redmi Pad 2 9.7 ra mắt tại Đông Nam Á: Màn hình 120Hz, pin 7.600mAh, giá từ 4,7 triệu đồng

Sau loạt thông tin rò rỉ từ tháng 3, Xiaomi chính thức giới thiệu Redmi Pad 2 9.7 tại Malaysia và Singapore. Thiết bị gây chú ý khi chuyển sang kích thước nhỏ gọn hơn, tập trung vào tính di động nhưng vẫn giữ cấu hình đủ dùng trong tầm giá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

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 3/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Đổi mới chưa bao giờ là một hành vi đơn lẻ của thiên tài, mà là kết quả của một dòng chảy tư tưởng âm ỉ qua nhiều thế hệ. Từ những thí nghiệm tưởng tượng của vật lý học, đến những dây chuyền công nghiệp, rồi các phòng lab công nghệ, mỗi bước tiến của văn minh đều mang theo một lớp minh triết riêng. Lần theo những phát ngôn kinh điển của các nhà khoa học, doanh nhân và nhà tư tưởng, ta không chỉ thấy lịch sử của sáng tạo, mà còn nhận ra logic vận hành thầm lặng của thế giới số hôm nay.
E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

Trong bối cảnh nhu cầu xăng dầu tăng cao và yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng ngày càng cấp thiết, Nhà máy Nhiên liệu sinh học Dung Quất đã vận hành trở lại, đảm nhận vai trò cung ứng E100 ổn định cho thị trường. Lợi thế nằm liền kề Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giúp tối ưu khâu pha chế xăng sinh học, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả toàn chuỗi. Sự trở lại này không chỉ mang ý nghĩa về mặt kỹ thuật, mà còn mở ra triển vọng phát triển bền vững cho ngành nhiên liệu sinh học trong nước.
Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Từ những túi rác sinh hoạt trong căn bếp gia đình, nhóm 4 học sinh lớp 11 Trường THPT Nhân Chính (Hà Nội) đã phát triển dự án thùng rác thông minh EcoBin ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm giải quyết bài toán phân loại rác tại nguồn - một thách thức lâu nay trong đời sống đô thị.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Vietcombank siết bảo mật Digibank; Lãi suất ngân hàng 2026 được dự báo giảm; Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

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 2/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri