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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Kỳ 10: Hành trình xanh và những câu hỏi còn để ngỏ

Kỳ 10: Hành trình xanh và những câu hỏi còn để ngỏ

Một hành trình xanh đáng tin không phải hành trình không có câu hỏi khó. Trái lại, nó đáng tin vì dám đi qua câu hỏi khó bằng dữ liệu, minh bạch và năng lực sửa sai. Sau những chiếc xe điện, trạm sạc, tài xế, nhà máy, viên pin và tham vọng đi ra thế giới, điều còn lại không phải lời khen. Điều còn lại là một niềm tin có điều kiện.
Đưa AI đến gần hơn với bài toán thực tế của nông nghiệp

Đưa AI đến gần hơn với bài toán thực tế của nông nghiệp

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong nông nghiệp đang chuyển dần từ câu chuyện công nghệ sang những bài toán cụ thể trên đồng ruộng: nhận diện sâu bệnh, quản lý vùng trồng, sử dụng vật tư hiệu quả, dự báo sản xuất, truy xuất nguồn gốc và hỗ trợ nông dân ra quyết định.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/10/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh phân tâm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/10/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh phân tâm

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 4/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú: Từ bác sĩ gây mê đến người đứng đầu Trường Đại học Y Hà Nội

GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú: Từ bác sĩ gây mê đến người đứng đầu Trường Đại học Y Hà Nội

GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú, Hiệu trưởng Trường Đại học Y Hà Nội, vừa được chỉ định giữ chức Bí thư Đảng ủy Trường Đại học Y Hà Nội khóa XXXII, nhiệm kỳ 2025-2030. Trước khi đảm nhiệm cương vị mới, ông đã có hơn 30 năm gắn bó với ngành Gây mê hồi sức, đồng thời trải qua nhiều vị trí trong giảng dạy, nghiên cứu và quản lý tại ngôi trường có lịch sử lâu đời của Việt Nam.
SCADA chạy tốt mỗi ngày nhưng dữ liệu biến mất sau vài tuần: Vì sao nhà máy cần thêm lớp Historian

SCADA chạy tốt mỗi ngày nhưng dữ liệu biến mất sau vài tuần: Vì sao nhà máy cần thêm lớp Historian

Khi một sự cố chất lượng xảy ra, việc đầu tiên đội kỹ thuật cần làm thường là tra lại dữ liệu vận hành (nhiệt độ, áp suất, tốc độ máy) tại đúng thời điểm xảy ra sự cố để tìm nguyên nhân.
Chọn ống dây dẫn định tuyến nào là tối ưu cho tủ điều khiển?

Chọn ống dây dẫn định tuyến nào là tối ưu cho tủ điều khiển?

Trong tủ điều khiển, rất nhiều dây phải đi từ PLC đến các module I/O; từ nguồn 24 VDC đến cảm biến, van, relay; từ thiết bị đóng cắt, biến tần/servo đến động cơ hay từ terminal đến thiết bị bên ngoài tủ.
TP.Hồ Chí Minh đặt nền móng cho hệ sinh thái kinh tế tầm thấp

TP.Hồ Chí Minh đặt nền móng cho hệ sinh thái kinh tế tầm thấp

Kinh tế tầm thấp đang mở ra một không gian phát triển mới, nơi UAV, robot, xe tự hành và các nền tảng quản lý trên không có thể trở thành hạ tầng của nhiều ngành kinh tế.
Việt Nam - Nhật Bản tạo ra “Cộng hưởng số”

Việt Nam - Nhật Bản tạo ra “Cộng hưởng số”

Hơn 250 lãnh đạo doanh nghiệp công nghệ hai nước đã quy tụ tại Tokyo để tìm kiếm các mô hình hợp tác mới, trong đó AI, công nghệ chuyên sâu và hiện đại hóa hệ thống lõi được xác định là những lĩnh vực mở ra dư địa hợp tác lớn.
Thị trường chứng khoán ngày 2/10: PNJ khớp hơn 76 triệu cổ phiếu, VN Index vẫn lùi về dưới mốc 1.740 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 2/10: PNJ khớp hơn 76 triệu cổ phiếu, VN Index vẫn lùi về dưới mốc 1.740 điểm

VN Index tiếp tục trượt về vùng 1.730–1.740 điểm khi sắc đỏ phủ kín nhiều nhóm ngành. Khối ngoại bán ròng gần 3,4 nghìn tỷ đồng, riêng PNJ bị “xả” gần 1,3 nghìn tỷ nhưng bất ngờ khớp hơn 76 triệu cổ phiếu, tạo nên điểm nóng lớn nhất của phiên.
Bảy mươi năm Bách khoa - Những hành trình trở về

Bảy mươi năm Bách khoa - Những hành trình trở về

Hướng tới kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội (1956-2026), chương trình “Gặp gỡ doanh nhân, cựu sinh viên Bách khoa tiêu biểu 2026” diễn ra ngày 29/9 tại Tòa nhà Cựu sinh viên, trong khuôn khổ chuỗi sự kiện “Bách khoa Ngày trở về 2026”.
master