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
Ứng dụng AI để quản lý giao thông thông minh

Ứng dụng AI để quản lý giao thông thông minh

Giao thông Hà Nội đang phải đối mặt với những thách thức ngày càng lớn. Mật độ phương tiện cao, ý thức tham gia giao thông chưa đồng đều, trong khi các giải pháp quản lý truyền thống ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế. Do đó, để kiểm soát tình trạng này thì giải pháp chính là ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI).
Mua lại Altair Engineering, Siemens mở rộng danh mục phần mềm công nghiệp

Mua lại Altair Engineering, Siemens mở rộng danh mục phần mềm công nghiệp

Tập đoàn Siemens mới đây ra công bố đã hoàn tất việc mua lại Altair Engineering Inc., một nhà cung cấp phần mềm hàng đầu trong thị trường mô phỏng và phân tích công nghiệp, với giá trị doanh nghiệp khoảng 10 tỷ USD. Thương vụ này củng cố vị thế của Siemens như một công ty công nghệ hàng đầu và mở rộng danh mục phần mềm công nghiệp của mình.
Bước tiến hợp tác quan trọng của Petrovietnam và JVPC Nhật Bản

Bước tiến hợp tác quan trọng của Petrovietnam và JVPC Nhật Bản

Ngày 31/3/2025, tại Hà Nội, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) cùng tổ hợp nhà thầu Japan Vietnam Petroleum Company Limited (JVPC - công ty con 100% của ENEOS Xplora, Nhật Bản) và Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) đã tổ chức lễ ký kết Hợp đồng Chia sản phẩm dầu khí (PSC) đối với Lô 15-2, bể Cửu Long.
Nhận định phiên giao dịch ngày 02/4: VN Index đứng trước thử thách vượt kháng cự 1.324 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 02/4: VN Index đứng trước thử thách vượt kháng cự 1.324 điểm

Phiên giao dịch ngày 2/4 được dự báo sẽ là thử thách quan trọng đối với VN Index. Mặc dù có dấu hiệu phục hồi, nhưng thị trường vẫn cần thêm thời gian để xác nhận xu hướng tăng mạnh mẽ. Nhà đầu tư nên duy trì sự kiên nhẫn và quản trị rủi ro chặt chẽ trong giai đoạn này.
Những tiến bộ công nghệ quan trọng thúc đẩy các giải pháp năng lượng tái tạo

Những tiến bộ công nghệ quan trọng thúc đẩy các giải pháp năng lượng tái tạo

Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến ​​sự gia tăng trong việc tích hợp năng lượng mặt trời, gió và thủy điện vào hệ thống năng lượng chính thống. Những tiến bộ này chống lại biến đổi khí hậu, cải thiện hiệu quả năng lượng và thúc đẩy tính bền vững.
Vực Hòm - Tuyệt tác của thiên nhiên

Vực Hòm - Tuyệt tác của thiên nhiên

Vừa qua, tôi có dịp theo chân nhóm văn nghệ sĩ của Hội Văn học Nghệ thuật tỉnh Phú Yên, đi về huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên để thực tế tìm cảm hứng sáng tác với chủ đề: “Về miền di sản Tuy An”. Riêng tôi, với góc nhìn về mỹ thuật, thì thác Vực Hòm có nét đẹp “hút hồn” riêng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/4/2025: Tuổi Thân thuận lợi, tuổi Dậu chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/4/2025: Tuổi Thân thuận lợi, tuổi Dậu chú ý sức khỏe

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 2/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Pin EV sắt - natri cung cấp 7.000 chu kỳ, tuổi thọ 20 năm

Pin EV sắt - natri cung cấp 7.000 chu kỳ, tuổi thọ 20 năm

Kết quả thử nghiệm kéo dài hơn một năm cho thấy, tuổi thọ pin EV sắt - natri có khả năng đạt ít nhất 7.000 chu kỳ hoặc 20 năm.

'AI For Good Việt Nam 2025' trang bị cho học sinh hành trang bước vào kỷ nguyên mới

Cuộc thi là một sân chơi giáo dục dành cho học sinh phổ thông cả ba cấp trên toàn quốc nhằm ứng dụng Trí tuệ nhân tạo (AI) vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, đóng góp cho phát triển bền vững.
Phát hiện lỗ hổng định danh trên router TP-Link

Phát hiện lỗ hổng định danh trên router TP-Link

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một lỗ hổng nghiêm trọng định danh CVE-2024-57040 trên router TP-Link dòng TL-WR845N. Lỗ hổng này được đánh giá CVSS 9,8 cho phép tin tặc khai thác thông tin đăng nhập root được mã hóa cứng trong firmware, từ đó dễ dàng chiếm toàn quyền kiểm soát thiết bị.
siement
Quảng cáo
moxa