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
Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ vừa ban hành Nghị định số 179/2026/NĐ-CP quy định chính sách học bổng dành cho người học các ngành khoa học cơ bản, kỹ thuật then chốt và công nghệ chiến lược nhằm thu hút, đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ phát triển khoa học công nghệ và chuyển đổi số quốc gia. Nghị định có hiệu lực từ ngày 15/7/2026 và áp dụng với thí sinh tuyển sinh từ năm 2025 trở đi.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc 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 25/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh:HNN tăng cường kiểm tra việc giảm lãi suất; VietinBank quý I/2026 tăng trưởng mạnh mẽ; TPBank chi trả thu nhập bình quân 68 triệu đồng/tháng cho nhân viên...
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.
Công ty Cổ phần Pacific Land chuẩn bị xây dựng khu công nghệ cao sinh học hàng đầu khu vực

Công ty Cổ phần Pacific Land chuẩn bị xây dựng khu công nghệ cao sinh học hàng đầu khu vực

Trong nhiều năm tới, Hà Nội đặt mục tiêu đẩy mạnh đổi mới sáng tạo, ứng dụng khoa học - công nghệ và phát triển các ngành công nghiệp có giá trị gia tăng cao. Thành phố đặc biệt quan tâm tới các dự án công nghệ cao, công nghệ sinh học và các mô hình phát triển xanh, bền vững, có khả năng tạo động lực mới cho tăng trưởng kinh tế Thủ đô.
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...
Tăng năng lực phòng thủ trước rủi ro AI và hậu lượng tử

Tăng năng lực phòng thủ trước rủi ro AI và hậu lượng tử

Sự phát triển nhanh chóng của AI và công nghệ lượng tử trong tương lai gần, đang đặt ra những thách thức mới đối với các hệ thống bảo mật truyền thống. Nhiều phương thức mã hóa hiện nay có nguy cơ không còn bảo đảm an toàn trước năng lực xử lý của điện toán lượng tử.
Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đang lấy ý kiến đối với dự thảo Nghị định quy định chi tiết một số điều và hướng dẫn thi hành Nghị quyết số 28/2026/QH16 của Quốc hội về phát triển văn hóa Việt Nam. Trong đó, Bộ đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa.
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.
vn-web
song-gia-tri