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
Chiến lược quan hệ quốc tế

Chiến lược quan hệ quốc tế

Quan hệ quốc tế (IR) của một quốc gia định nghĩa các tương tác chính thức, chính sách đối ngoại và mối quan hệ của quốc gia đó với các quốc gia khác, các tổ chức quốc tế và các chủ thể phi nhà nước trong các lĩnh vực an ninh, thương mại và quan hệ đa phương. Quan hệ quốc tế tập trung vào việc nghiên cứu và quản lý quan hệ đối ngoại tổng thể, không chỉ dừng lại ở việc hợp tác với đối tác mà còn bao gồm quản lý, ứng phó và đối trọng với các đối tượng của quốc gia thông qua ngoại giao, chính sách đối ngoại và đàm phán, đồng thời tăng cường hội nhập quốc tế để thúc đẩy hợp tác kinh tế, chính trị và văn hóa. IR thực sự là công cụ chiến lược giúp giữ vững môi trường hòa bình, thu hút đầu tư, công nghệ và định hình luật chơi quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

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 5/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông mới đây chính thức công bố hệ thống nhận diện thương hiệu mới, đánh dấu bước ngoặt chiến lược sau gần 70 năm gắn bó với người tiêu dùng Việt. Đây đồng thời là tuyên ngôn chiến lược khởi đầu một chặng đường mới: Từ nhà sản xuất đèn và phích nước truyền thống, Rạng Đông tái định vị thành Doanh nghiệp công nghệ, cung cấp giải pháp thông minh - Xanh và bền vững, đáp ứng những nhu cầu mới của thị trường và người dùng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Thị trường chứng khoán được dự báo sẽ tiếp tục rung lắc khi áp lực chốt lời tại nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn gia tăng sau nhịp tăng mạnh. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ các cổ phiếu có nền tảng tốt, vận động tích cực, đồng thời hạn chế mua đuổi nhóm trụ và chỉ giải ngân tại các nhịp điều chỉnh hợp lý.
Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Đó là phân tích của ông Tim Daiss, người theo dõi các thị trường năng lượng, phát triển bền vững và địa chính trị tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương, dựa theo nghiên cứu thực tế và báo cáo của Nikkei Asia (một tạp chí tin tức tiếng Anh hàng đầu châu Á, thuộc sở hữu của Nikkei Inc - Tập đoàn Truyền thông khổng lồ của Nhật Bản, hồi cuối tháng 4).
Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Tập đoàn ABB vừa giới thiệu dòng robot cộng tác tốc độ cao mới mang tên PoWa, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thu hẹp khoảng cách giữa robot cộng tác (cobot) và robot công nghiệp truyền thống. Theo hãng, thế hệ cobot mới được thiết kế nhằm giải quyết một khoảng trống lâu nay trên thị trường: cobot thường thiếu tốc độ và tải trọng cho các ứng dụng sản xuất công nghiệp, trong khi robot công nghiệp lại quá phức tạp và quy mô lớn đối với nhiều nhiệm vụ cộng tác.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều 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 4/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Bài báo này trình bày một bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp bậc hai mới với khả năng khuếch đại điện áp cao và số lượng linh kiện được tối ưu hóa, phù hợp cho các ứng dụng năng lượng tái tạo.
Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Việt Nam của Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae ngày 2/5 tại Hà Nội, hai bên đã nhất trí các định hướng lớn để đưa quan hệ Đối tác chiến lược toàn diện Việt Nam - Nhật Bản tiến vào giai đoạn phát triển mới.
Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Trong dòng chảy của văn minh nhân loại, mỗi kỷ nguyên đều được định danh bởi một nguồn lực trung tâm kiểu như đất đai của nông nghiệp, than & thép của công nghiệp và nay là dữ liệu của… xã hội số. Nhưng dữ liệu không chỉ là tài nguyên, nó là bóng dáng của con người trong thế giới số hóa. Khi mỗi hành vi, mỗi lựa chọn đều được ghi lại và phân tích, câu hỏi không còn là công nghệ có thể làm gì, mà là con người sẽ trở thành gì trong trật tự mới ấy.
vn-web
song-gia-tri