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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 21/9: VN Index giảm sâu trong ngày thị trường Việt Nam được nâng hạng

Thị trường chứng khoán ngày 21/9: VN Index giảm sâu trong ngày thị trường Việt Nam được nâng hạng

Bất chấp thông tin thị trường chính thức nâng hạng, VN Index vẫn giảm gần 16 điểm và đánh mất mốc 1.800 khi nhóm vốn hóa lớn chịu áp lực bán mạnh. Dù vậy, lực cầu bắt đáy xuất hiện quanh vùng MA50 -MA200 giúp chỉ số rút chân đáng kể.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

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 22/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Geely bứt phá với công nghệ pin thể rắn 500 Wh/kg, nâng tầm hoạt động xe điện lên 1.000 km, sẵn sàng thương mại hóa toàn diện từ năm 2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Sau phiên giảm điểm cuối tuần trước, thị trường chứng khoán được dự báo vẫn duy trì xu hướng phục hồi, song nhà đầu tư nên thận trọng và hạn chế mua tăng thêm tỷ trọng khi thị trường khởi sắc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh nóng vội

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 21/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Không chỉ là nơi trưng bày máy móc và công nghệ, Contech Vietnam 2026 hướng tới trở thành cầu nối giữa doanh nghiệp Việt Nam với các đối tác quốc tế trong lĩnh vực xây dựng, khai thác mỏ và giao thông, trong bối cảnh nhu cầu về công nghệ mới và thiết bị hiện đại ngày càng tăng.
Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Bài báo xem xét các cách tiếp cận mới về mô hình hóa đa chiều và công nghệ 7D trong các công trình nghiên cứu của các Nhà Khoa học Liên bang Nga. Các khái niệm về bản sao kỹ thuật số; mô hình hóa thông tin; và phân tích dữ liệu đa chiều, được phân tích trong bài báo. Dự trên việc xem xét các cách tiếp cận hiện có, một mô hình tích hợp về công nghệ 7D được các tác giả đề xuất với sự thống nhất các khía cạnh: kỹ thuật; quản lý; và dự đoán kinh tế, của mô hình đa chiều.
Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Từ năm 2027, thí sinh dự kiến không còn được cộng điểm khi xét tuyển đại học nhờ chứng chỉ IELTS, chứng chỉ quốc tế hoặc thành tích học sinh giỏi.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: VPBank nộp hơn 31.000 tỷ đồng vào ngân sách; VPBank tăng mạnh lãi suất huy động; SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao...
Kỳ 8: Đô thị xanh không chỉ có xe điện

Kỳ 8: Đô thị xanh không chỉ có xe điện

Một thành phố không trở nên xanh chỉ vì có nhiều xe điện hơn. Nếu mọi người vẫn đi một mình trên những phương tiện riêng, vẫn tắc nghẽn ở ngã tư, vẫn chiếm dụng vỉa hè, vẫn thiếu vận tải công cộng đủ tốt, thì động cơ sạch hơn chỉ giải quyết được một phần. Đô thị xanh cần một văn hóa di chuyển mới, nơi xe buýt điện, taxi điện, metro, đi bộ và dữ liệu cùng tổ chức lại nhịp sống.