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
Thị trường chứng khoán ngày 13/7: VN Index lao dốc trong phiên đầu tuần

Thị trường chứng khoán ngày 13/7: VN Index lao dốc trong phiên đầu tuần

Áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần dưới tác động từ diễn biến căng thẳng tại Trung Đông. Dù VN Index giảm gần 28 điểm, lực cầu cuối phiên đã giúp chỉ số thu hẹp đáng kể đà giảm và bảo vệ thành công ngưỡng 1.800 điểm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

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 14/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Không phải ai mua iPad cũng cần bản có kết nối di động hay cấu hình quá cao. Với nhiều nhu cầu học tập, làm việc nhẹ và giải trí, iPad 11 (A16) WiFi 128GB là lựa chọn đáng cân nhắc nếu người dùng hiểu rõ thói quen sử dụng của mình.
[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

Trong lịch sử công nghiệp, ít có lĩnh vực nào âm thầm mà quyết định như đo lường. Từ chiếc thước cơ khí đến cảm biến quang học và trí tuệ nhân tạo, công nghệ đo lường đã chuyển từ “hậu kiểm” sang “điều khiển thời gian thực”. Ba trường hợp tiêu biểu tại Tesla, TSMC và Airbus cho thấy quyền năng ấy đang vận hành ra sao trong lòng các nhà máy hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Sau hai phiên giảm liên tiếp, VN-Index đã đánh mất mốc 1.830 điểm trong bối cảnh thanh khoản duy trì ở mức thấp và tâm lý nhà đầu tư vẫn thận trọng. Các chuyên gia cho rằng rủi ro ngắn hạn đang gia tăng, khuyến nghị nhà đầu tư hạn chế bắt đáy và chờ thị trường kiểm định vùng hỗ trợ quan trọng trước khi giải ngân.
Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Sự kiện quy tụ hơn 200 thủ lĩnh, câu lạc bộ, đội, nhóm thiện nguyện từ khắp ba miền đất nước, đánh dấu chặng đường gần một thập kỷ bền bỉ kết nối yêu thương và chính thức ra mắt Mạng lưới Hội viên VNV hướng tới kỷ nguyên phát triển bền vững.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

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 13/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng là màn cỡ 27 inch, nhưng giá bán có thể chênh đáng kể vì khác độ phân giải, tấm nền, tần số quét, chân đế và cổng kết nối. Hiểu đúng các khoản “đáng trả thêm” sẽ giúp người mua chọn hợp nhu cầu hơn, tránh mua thiếu hoặc mua dư.
10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

Xe ô tô điện đang bước rất nhanh vào đời sống giao thông. Chúng êm hơn, ít bộ phận cơ khí chuyển động hơn, không có động cơ đốt trong, không cần thay dầu máy, không có ống xả, ly hợp hay hệ thống nhiên liệu phức tạp. Vì vậy, về nguyên lý, xe điện có thể giảm đáng kể nhiều hỏng hóc quen thuộc của xe xăng, xe dầu.
"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

Chuyển đổi số đang thúc đẩy các doanh nghiệp sản xuất đầu tư mạnh vào AI, IIoT, điện toán biên và mạng 5G riêng. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng rào cản lớn nhất không nằm ở công nghệ mà ở việc kết nối hai thế giới vốn hoạt động tách biệt: Công nghệ thông tin (IT) và Công nghệ vận hành (OT). Chỉ khi hai lĩnh vực này thực sự hội tụ, nhà máy thông minh mới có thể phát huy tối đa hiệu quả.
vn-web
song-gia-tri