acecook

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)

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/1/2026: Tuổi Mão gặp chiến tranh lạnh, tuổi Thân niềm vui sự nghiệp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/1/2026: Tuổi Mão gặp chiến tranh lạnh, tuổi Thân niềm vui sự nghiệp

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 23/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/1: VN Index giằng co, dòng tiền tìm đến nhóm cổ phiếu vừa và nhỏ

Thị trường chứng khoán ngày 22/1: VN Index giằng co, dòng tiền tìm đến nhóm cổ phiếu vừa và nhỏ

Phiên giao dịch chứng kiến VN Index giằng co quyết liệt khi nhiều lần nỗ lực vượt mốc 1.900 điểm nhưng không thành công. Dù chỉ số giảm nhẹ, thị trường lại ghi nhận trạng thái “đỏ vỏ - xanh lòng” khi dòng tiền hoạt động sôi nổi ở nhóm vốn hóa vừa và nhỏ, giúp số mã tăng áp đảo.
Khi khoa học & công nghệ trở thành phép thử của bản lĩnh quản trị

Khi khoa học & công nghệ trở thành phép thử của bản lĩnh quản trị

Khoa học, công nghệ (KHCN), đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số không phải phát kiến mới của thời đại. Điều khiến chúng trở nên thời sự ở Việt Nam hôm nay là việc chúng được đặt vào đúng vị trí trục sinh trưởng của nền kinh tế. Khi ưu tiên được đặt lại, câu hỏi không còn là “làm gì”, mà là “dám đổi đến đâu” và “đổi bằng cách nào để không làm gãy hệ thống”.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Thị trường chứng khoán điều chỉnh phiên thứ hai liên tiếp nhưng đà giảm được thu hẹp về cuối phiên, cho thấy xu hướng tăng của VN-Index vẫn chưa bị phá vỡ. Dòng tiền bắt đáy hoạt động tại một số nhóm ngành như bảo hiểm, dầu khí và hóa chất, trong khi thanh khoản duy trì ở mức cao. Theo các chuyên gia, nhà đầu tư tiếp tục được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ danh mục, chờ vùng giá cao hơn để chốt lời từng phần
Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Chiều 21/1, tại phiên thảo luận ở hội trường, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng đã quyết nghị rút ngắn thời gian làm việc của Đại hội 1 ngày rưỡi so với dự kiến ban đầu.
Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa Electric Corporation vừa tăng cường đầu tư vào Semantum Oy (Phần Lan), đưa công ty này trở thành doanh nghiệp liên kết, qua đó thúc đẩy phát triển các công nghệ mô hình hóa dữ liệu và bản sao số phục vụ chuyển đổi số công nghiệp.
Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng trình bày tham luận về vấn đề “Một số giải pháp đột phá đưa khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trở thành động lực trung tâm của mô hình tăng trưởng mới, nhanh và bền vững trong kỷ nguyên vươn mình bằng tri thức và công nghệ số, trong đó, đổi mới sáng tạo là cơ chế trung tâm để chuyển tri thức và công nghệ số thành năng suất, giá trị gia tăng và tăng trưởng bền vững”.
Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Xây dựng Trần Hồng Minh tham luận về đột phá phát triển kết cấu hạ tầng trong kỷ nguyên mới.
Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Khẳng định việc xác định đối ngoại hội nhập quốc tế là trọng yếu, thường xuyên xuất phát từ yêu cầu khách quan trước những biến động sâu sắc, phức tạp và khó lường của môi trường quốc tế, đồng chí Nguyễn Mạnh Cường, Thứ trưởng Ngoại giao nhấn mạnh, đây cũng là bước phát triển quan trọng về tư duy, theo đó đối ngoại hội nhập quốc tế trở thành một phương thức quan trọng, một công việc thường xuyên liên tục trong xây dựng và bảo vệ Tổ quốc.
Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chịu áp lực bán mạnh trong phần lớn thời gian giao dịch do ảnh hưởng tiêu cực từ thị trường thế giới. Dù lực cầu xuất hiện giúp VN Index rút chân về cuối phiên, trong đó nhóm Dầu khí tăng tốt, chỉ số vẫn đóng cửa trong trạng thái giảm điểm với độ rộng bị sắc đỏ lấn át.
song-gia-tri