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
Dây chuyền hoàn thiện bề mặt tự động, giảm tới 90% thời gian lập trình

Dây chuyền hoàn thiện bề mặt tự động, giảm tới 90% thời gian lập trình

ABB Robotics vừa giới thiệu hệ thống hoàn thiện bề mặt tự động OmniVance mới, được thiết kế để hỗ trợ các doanh nghiệp tối ưu quy trình chà nhám và đánh bóng trong sản xuất công nghiệp. Theo ABB, giải pháp này có thể giúp giảm tới 90% thời gian lập trình nhờ phần mềm vận hành trực quan và khả năng tự động hóa linh hoạt.
Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội đã ký kết văn bản hợp tác quan trọng với các trường đại học uy tín của Liên bang Nga trong khuôn khổ Hội nghị Hiệu trưởng các trường đại học Việt Nam - Liên bang Nga lần thứ ba.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

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 24/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Các doanh nghiệp công nghiệp trên thế giới đang đối mặt với một nghịch lý nguy hiểm: hệ thống có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu tuân thủ an ninh mạng nhưng vẫn dễ dàng bị tấn công và tê liệt vận hành. Những sự cố gần đây tại Maroc cho thấy khoảng cách ngày càng lớn giữa “tuân thủ quy định” và “khả năng phục hồi thực sự” của hạ tầng công nghiệp số.
Để di sản về Bác luôn

Để di sản về Bác luôn 'sống' trong lòng công chúng

Mỗi không gian tại Khu Di tích Chủ tịch Hồ Chí Minh tại Phủ Chủ tịch là một câu chuyện có chiều sâu, để từ đó công chúng có thể cảm nhận được tư tưởng, đạo đức và phong cách Hồ Chí Minh một cách tự nhiên và chân thực nhất.
Mô-đun IGBT 1,2kV thế hệ mới, giảm tổn thất biến tần tới 19%

Mô-đun IGBT 1,2kV thế hệ mới, giảm tổn thất biến tần tới 19%

Mitsubishi Electric vừa giới thiệu thế hệ mô-đun IGBT 1,2kV mới nhằm nâng cao hiệu suất cho các hệ thống biến tần công nghiệp. Theo hãng, dòng sản phẩm thế hệ thứ tám này có thể giúp giảm tới 19% tổn thất điện năng, qua đó tối ưu hiệu quả vận hành cho robot công nghiệp, máy công cụ và các hệ truyền động động cơ công suất lớn.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để đổi mới toàn diện ngành giáo dục

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để đổi mới toàn diện ngành giáo dục

Thứ trưởng Lê Quân, Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) vừa có buổi làm việc với Tập đoàn iFLYTEK và Viện Phát triển chuyển đổi xanh, chuyển đổi số Việt Nam (IGD) về các giải pháp ứng dụng trí tuệ nhân tạo, nhằm thúc đẩy phát triển toàn diện ngành giáo dục số.
Công nghệ cao, AI và kinh tế tuần hoàn mở hướng phát triển mới cho nông nghiệp Việt Nam

Công nghệ cao, AI và kinh tế tuần hoàn mở hướng phát triển mới cho nông nghiệp Việt Nam

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, yêu cầu giảm phát thải carbon và áp lực nâng cao chất lượng nông sản ngày càng gia tăng, nông nghiệp công nghệ cao đang trở thành xu hướng phát triển tất yếu của nhiều quốc gia. Tại Việt Nam, quá trình chuyển đổi từ mô hình sản xuất truyền thống sang nông nghiệp sinh thái, tuần hoàn và số hóa đang diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt thông qua sự hợp tác giữa các viện nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ và đối tác quốc tế.
90% nhà sản xuất coi chuyển đổi số là ưu tiên bắt buộc

90% nhà sản xuất coi chuyển đổi số là ưu tiên bắt buộc

Rockwell Automation vừa công bố báo cáo thường niên lần thứ 11 về tình trạng sản xuất thông minh, cho thấy các nhà sản xuất toàn cầu hiện không còn tranh luận về việc có nên áp dụng công nghệ số hay không, mà chuyển sang tập trung vào cách triển khai, mở rộng quy mô và tạo ra giá trị thực tế từ các công nghệ này.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/5/2026: Tuổi Dậu rất phát triển, tuổi Hợi cẩn thận đồng nghiệp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/5/2026: Tuổi Dậu rất phát triển, tuổi Hợi cẩn thận đồng nghiệp

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 23/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri