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)

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Khuyến khích thanh niên tích cực tham gia phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số

Khuyến khích thanh niên tích cực tham gia phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số

Văn phòng Chính phủ vừa có Thông báo số 198/TB-VPCP ngày 24/4/2025 kết luận của Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính tại Chương trình đối thoại với thanh niên năm 2025.
Vai trò của AI trong việc nâng cao hiệu suất máy biến áp

Vai trò của AI trong việc nâng cao hiệu suất máy biến áp

AI cho phép ra quyết định thông minh hơn, thông tin chi tiết dự đoán và kiểm soát hoạt động tốt hơn hỗ trợ nâng cao hiệu suất máy biến áp. Đây là cách AI tạo ra sự khác biệt.
Những giải pháp tài chính - công nghệ  góp phần thúc đẩy hành trình chuyển đổi xanh

Những giải pháp tài chính - công nghệ góp phần thúc đẩy hành trình chuyển đổi xanh

Ngày 21/04/2025, tại Hà Nội, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) cùng Công ty cổ phần FPT đã phối hợp tổ chức Hội thảo "Hành trình chuyển đổi xanh và các giải pháp tài chính - công nghệ". Hội thảo quy tụ các diễn giả là những chuyên gia hàng đầu đến từ World Bank Việt Nam, Ernst & Young Việt Nam, BIDV, FPT; đồng thời thu hút hơn 100 doanh nghiệp tiên phong trong chuyển đổi ESG tham dự.
Liên chi Hội Làm đẹp miền Bắc ra mắt: Kết nối chuyên gia, đón đầu xu hướng AI an toàn

Liên chi Hội Làm đẹp miền Bắc ra mắt: Kết nối chuyên gia, đón đầu xu hướng AI an toàn

Ngày 24/ 4 vừa qua, ngành chăm sóc sức khỏe và sắc đẹp khu vực miền Bắc đã đánh dấu một bước phát triển quan trọng với sự kiện ra mắt Liên Chi Hội Giáo Dục Chăm Sóc Sức Khỏe, Sắc Đẹp và Spa Thẩm Mỹ Miền Bắc. Sự kiện long trọng này được tổ chức tại Trống Đồng Palace, Hà Đông.
Thị trường chứng khoán ngày 25/4: VN Index tăng nhẹ vượt MA20, thị trường phân hóa

Thị trường chứng khoán ngày 25/4: VN Index tăng nhẹ vượt MA20, thị trường phân hóa

Thị trường tiếp tục tăng điểm và vượt nhẹ đường MA20 ngày trong bối cảnh phân hóa rõ nét. Mặc dù chịu áp lực cơ cấu danh mục từ các quỹ ETF và khối ngoại bán ròng, dòng tiền vẫn tập trung vào nhóm vốn hóa lớn giúp chỉ số duy trì đà tăng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2025: Tuổi Ngọ quý nhân phù trợ, tuổi Hợi gặp tiểu nhân

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2025: Tuổi Ngọ quý nhân phù trợ, tuổi Hợi gặp tiểu nhân

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 26/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khung an ninh mạng bảo đảm cho công nghệ hoạt động

Khung an ninh mạng bảo đảm cho công nghệ hoạt động

Các hoạt động công nghiệp ngày càng liên kết với nhau chặt chẽ, kết nối các hệ thống công nghệ hoạt động (OT) và Công nghệ thông tin (CNTT - từng bị cô lập) mang lại mức độ hiệu quả chưa từng có, truy cập dữ liệu theo thời gian thực, kiểm soát chi tiết trên nhiều lĩnh vực như dầu khí, năng lượng, sản xuất, giao thông vận tải và công nghệ thành phố thông minh.
Hà Nội: Ba Đình tiên phong đưa AI vào giáo dục hướng nghiệp cho học sinh THCS

Hà Nội: Ba Đình tiên phong đưa AI vào giáo dục hướng nghiệp cho học sinh THCS

Hội thảo “AI, Tương lai việc làm và vai trò của Nhà trường trong Hướng nghiệp” là bước đi chiến lược nhằm trang bị cho giáo viên THCS tư duy và công cụ mới trong việc định hướng nghề nghiệp cho học sinh thời đại trí tuệ nhân tạo.
Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư

Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư

Ngày 24/4/2025, Trung tâm Xúc tiến Thương mại và Đầu tư TP. Hồ Chí Minh (ITPC) phối hợp cùng Trung tâm Trọng tài Quốc tế Việt Nam (VIAC) đã tổ chức Hội thảo “Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư”.
Những điểm sáng trong công tác cải cách và nâng cao năng lực cạnh tranh tại TP. HCM

Những điểm sáng trong công tác cải cách và nâng cao năng lực cạnh tranh tại TP. HCM

Năng lực cạnh tranh không chỉ là thước đo của sự phát triển, mà còn là chỉ báo rõ ràng về hiệu quả quản lý nhà nước, mức độ hài lòng của doanh nghiệp, cũng như khả năng thu hút đầu tư trong và ngoài nước.
siement
Quảng cáo
moxa