trien-lam-quoc-te

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)

Tin bài khác
[E-Magazine] THACO ứng dụng công nghệ hiện đại,  kiến tạo chuẩn mực mới

[E-Magazine] THACO ứng dụng công nghệ hiện đại, kiến tạo chuẩn mực mới

Năm 2025 là năm thứ ba và cũng là năm bản lề của kế hoạch 5 năm để đến hết năm 2027, THACO đạt mục tiêu trở thành Tập đoàn công nghiệp đa ngành mang tầm khu vực, hội nhập hoàn toàn vào kinh tế quốc tế với quản trị trên nền tảng số một cách toàn diện, phát triển bền vững ổn định.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2025: Tuổi Tuất sự nghiệp phát triển, tuổi Thìn chịu áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2025: Tuổi Tuất sự nghiệp phát triển, tuổi Thìn chịu áp lực

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 31/3/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Vì sao các công ty robot của Mỹ phải đẩy mạnh chiến lược quốc gia?

Vì sao các công ty robot của Mỹ phải đẩy mạnh chiến lược quốc gia?

Các công ty robot của Mỹ đang đẩy mạnh chiến lược robot quốc gia, bao gồm cả việc thành lập một văn phòng liên bang tập trung để thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp này trong bối cảnh Trung Quốc đang coi robot thông minh là ưu tiên hàng đầu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: VN Index có thể tiếp tục dao động trong biên độ 1.280-1.350 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: VN Index có thể tiếp tục dao động trong biên độ 1.280-1.350 điểm

Sau chuỗi ngày giảm điểm liên tiếp, VN Index hiện đang tiến sát vùng hỗ trợ quan trọng 1.295-1.300 điểm trong bối cảnh áp lực bán từ khối ngoại vẫn chưa giảm nhiệt. Phiên giao dịch đầu tuần ngày 31/3 được dự báo sẽ là thời điểm then chốt để đánh giá liệu thị trường có thể tìm được đáy ngắn hạn hay tiếp tục điều chỉnh sâu hơn.
Khai trương Trung tâm ươm tạo và đào tạo bán dẫn (VSIC)

Khai trương Trung tâm ươm tạo và đào tạo bán dẫn (VSIC)

Sự kiện đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc phát triển hệ sinh thái và nguồn nhân lực ngành công nghiệp bán dẫn Việt Nam, mở ra cơ hội hợp tác và phát triển trong lĩnh vực này.
Brazil khánh thành nhà máy điện ethanol đầu tiên biến mía thành điện

Brazil khánh thành nhà máy điện ethanol đầu tiên biến mía thành điện

Ethanol được coi là yếu tố trung tâm trong bức tranh năng lượng của Brazil - quốc gia sản xuất và tiêu thụ ethanol từ mía lớn nhất thế giới.
Rõ người, rõ việc, rõ thời gian, rõ kết quả, rõ trách nhiệm để đánh giá, đo lường, kiểm tra, giám sát

Rõ người, rõ việc, rõ thời gian, rõ kết quả, rõ trách nhiệm để đánh giá, đo lường, kiểm tra, giám sát

Ngày 26/3/2025, Chính phủ ban hành Nghị quyết số 66/NQ-CP về Chương trình cắt giảm, đơn giản hóa thủ tục hành chính liên quan đến hoạt động sản xuất, kinh doanh năm 2025 và 2026, Chương trình có bốn nội dung, đó là: Quan điểm, mục tiêu, nội dung nhiệm vụ và giải pháp cụ thể và kinh phí thực hiện.
Nhiều đại học đồng loạt mở rộng quy mô

Nhiều đại học đồng loạt mở rộng quy mô

Để mở rộng quy mô đào tạo, nâng tầm vị thế trong nước, thúc đẩy nghiên cứu khoa học, đổi mới sáng tạo để hội nhập quốc tế, nhiều đại học công bố xây thêm cơ sở đào tạo mới.
Tối ưu hóa tham số bộ điều khiển trượt cho robot song song phẳng

Tối ưu hóa tham số bộ điều khiển trượt cho robot song song phẳng

Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một phương pháp mới để tối ưu hóa các tham số của bộ điều khiển trượt bằng cách sử dụng thuật toán tối ưu hóa bầy đàn.
Khởi động Cuộc thi Solve for Tomorrow - Kiến tạo tương lai năm 2025

Khởi động Cuộc thi Solve for Tomorrow - Kiến tạo tương lai năm 2025

Samsung Solve for Tomorrow 2025 dự kiến thu hút khoảng 160.000 học sinh tham gia khóa học trực tuyến cùng 2.400 bài thi tham dự được gửi từ các trường THCS và THPT trên cả nước. Chủ đề của cuộc thi năm nay tập trung vào phát triển bền vững.
Quảng cáo
moxa