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)

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Siêu vật liệu lưu trữ năng lượng nhiều hơn 160 lần, mở đường cho thế hệ robot thông minh mới

Siêu vật liệu lưu trữ năng lượng nhiều hơn 160 lần, mở đường cho thế hệ robot thông minh mới

Hiện, bước đột phá từ các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) đang đưa công nghệ lưu trữ năng lượng lên một tầm cao mới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 04/4: Đà giảm vẫn chưa dừng lại

Nhận định phiên giao dịch ngày 04/4: Đà giảm vẫn chưa dừng lại

Dự báo trong phiên giao dịch ngày 4/4, VN Index có thể tiếp tục chịu áp lực bán mạnh, đặc biệt từ các lệnh margin call và hoạt động thanh lý tài khoản. Tuy nhiên, lực cầu bắt đáy có thể xuất hiện vào phiên chiều khi nhiều cổ phiếu đã chiết khấu sâu từ 10-15%.
Mỹ tuyên bố áp thuế 46%, Thủ tướng yêu cầu lập ngay tổ phản ứng nhanh

Mỹ tuyên bố áp thuế 46%, Thủ tướng yêu cầu lập ngay tổ phản ứng nhanh

Sáng 3/4, Thủ tướng Phạm Minh Chính chủ trì cuộc họp của Thường trực Chính phủ với các bộ, ngành nhằm đánh giá tình hình, thảo luận về các giải pháp trước mắt và lâu dài sau khi Mỹ tuyên bố mức áp thuế mới đối với hàng hóa nhập khẩu từ nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam.
Vươn mình trong hội nhập quốc tế

Vươn mình trong hội nhập quốc tế

Tạp chí Tự động hoá Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn bài viết với tiêu đề "Vươn mình trong hội nhập quốc tế" của Giáo sư, Tiến sĩ, Đại tướng Tô Lâm - Tổng Bí thư Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/4/2025: Tuổi Mão bấp bênh, tuổi Thân cực may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/4/2025: Tuổi Mão bấp bênh, tuổi Thân cực may mắn

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 4/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 03/4: Cơn địa chấn từ tin áp thuế, VN Index sụt giảm kỷ lục

Thị trường chứng khoán ngày 03/4: Cơn địa chấn từ tin áp thuế, VN Index sụt giảm kỷ lục

Ngày 3/4 sẽ đi vào lịch sử thị trường chứng khoán Việt Nam như một trong những phiên giao dịch đen tối nhất khi VN Index lao dốc không phanh, giảm tới 87,99 điểm (-6,68%). Cơn hoảng loạn bùng phát sau thông tin Mỹ áp thuế đối ứng đã khiến thị trường chìm trong "biển lửa" với 517 mã giảm giá, trong đó 282 mã chạm sàn.
Hàng nghìn học sinh trên cả nước tham gia thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán

Hàng nghìn học sinh trên cả nước tham gia thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán

Sáng ngày 2/4, Hệ thống thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán trên nền tảng TNMATH chính thức khởi động. Ca thi đầu tiên lúc 8h sáng đã thu hút hàng nghìn học sinh lớp 12 trên cả nước tham gia với những kết quả bất ngờ.
Công nghệ đang hỗ trợ các tổ chức tài chính như thế nào?

Công nghệ đang hỗ trợ các tổ chức tài chính như thế nào?

Trong bối cảnh ngày nay, các tổ chức tài chính phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng về việc tuân thủ các quy định phức tạp khi áp dụng những tiến bộ công nghệ. Tuân thủ quy định là một phần quan trọng trong lĩnh vực ngân hàng, bảo hiểm, đầu tư, đảm bảo ổn định tài chính, bảo vệ khách hàng khỏi gian lận và các rủi ro pháp lý. Vì thế, Công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp các tổ chức này quản lý tuân thủ hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa quy trình.
Phương án quy đổi xét tuyển Đại học Bách khoa Hà Nội có điểm gì mới và khác biệt?

Phương án quy đổi xét tuyển Đại học Bách khoa Hà Nội có điểm gì mới và khác biệt?

Liên quan đến vấn đề xét tuyển đại học năm 2025, PGS. Vũ Duy Hải, Trưởng Ban Tuyển sinh - Hướng nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội đã chia sẻ với Tạp chí Tự động hóa Ngày nay thông tin về phương án quy đổi điểm trúng tuyển tương đương giữa các phương thức, theo Quy chế Tuyển sinh đại học năm 2025 của Bộ GDĐT.
Hướng dẫn triển khai mạng VPN công nghiệp sử dụng SCALANCE M87x và S615

Hướng dẫn triển khai mạng VPN công nghiệp sử dụng SCALANCE M87x và S615

Trong bối cảnh các trạm điều khiển từ xa ngày càng phổ biến, nhu cầu kết nối an toàn, ổn định và bảo mật qua mạng di động 3G/4G là vô cùng cần thiết. Bài viết này trình bày chi tiết cách thiết lập một mạng VPN sử dụng thiết bị công nghiệp SCALANCE M874-3 / M876-4 (VPN Client) và SCALANCE S615 (VPN Server), kết nối qua mạng internet công cộng bằng giao thức IPSec VPN.
siement
Quảng cáo
moxa