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
Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Science Camp là trại hè khoa học thường niên dành cho các em nhỏ 6-13 tuổi được tổ chức bởi CLB Society of Open Science - CLB Khoa học lớn nhất trực thuộc trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam.
Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Hội đồng tuyển sinh đại học, Đại học Công nghiệp Hà Nội thông báo ngưỡng đảm bảo chất lượng đầu vào (điểm sàn) và quy tắc quy đổi điểm xét tuyển, điểm trúng tuyển của các phương thức xét tuyển đại học chính quy năm 2026.
Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Áp lực bán có lúc đã khiến VN Index mất 18 điểm, nhưng lực cầu bắt đáy cùng kỳ vọng vào kết quả kinh doanh quý II đã giúp nhóm chứng khoán dẫn dắt thị trường đảo chiều thành công. Tuy nhiên, thanh khoản thấp cho thấy nhà đầu tư vẫn chưa sẵn sàng xuống tiền mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất cần 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 8/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe.
Du lịch Việt Nam đón 12,2 triệu khách quốc tế sau nửa đầu năm 2026, đạt gần 49% kế hoạch

Du lịch Việt Nam đón 12,2 triệu khách quốc tế sau nửa đầu năm 2026, đạt gần 49% kế hoạch

Trong 6 tháng đầu năm 2026, Việt Nam đón khoảng 12,2 triệu lượt khách quốc tế, tăng 14,8% so với cùng kỳ năm trước và hoàn thành gần 49% kế hoạch cả năm.
5 tiêu chí phân biệt nền tảng MOM hiện đại với hệ thống "bình mới rượu cũ"

5 tiêu chí phân biệt nền tảng MOM hiện đại với hệ thống "bình mới rượu cũ"

Trong bối cảnh các nhà sản xuất trên toàn cầu đẩy mạnh đầu tư vào nhà máy thông minh, câu hỏi về một nền tảng Quản lý vận hành sản xuất (MOM) hiện đại đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, nếu hỏi 10 lãnh đạo sản xuất, rất có thể sẽ nhận được 10 câu trả lời khác nhau. Người cho rằng điện toán đám mây là yếu tố quyết định, người nhấn mạnh trí tuệ nhân tạo (AI), trong khi người khác lại xem trải nghiệm di động là tiêu chuẩn của sự hiện đại.
Lenovo đưa "quái vật" Legion 7a 15ASH11 đến châu Âu: RAM tối đa 64 GB, VRAM chia sẻ tới 48 GB

Lenovo đưa "quái vật" Legion 7a 15ASH11 đến châu Âu: RAM tối đa 64 GB, VRAM chia sẻ tới 48 GB

Sau khi ra mắt tại Úc và một số thị trường châu Á, Lenovo Legion 7a 15ASH11 đã chính thức được mở bán tại châu Âu với giá khởi điểm khoảng 72,5 triệu đồng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 7/7: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi, ưu tiên giao dịch theo biên độ

Nhận định phiên giao dịch ngày 7/7: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi, ưu tiên giao dịch theo biên độ

Sau phiên giảm mạnh đầu tuần do áp lực bán ròng của khối ngoại, các công ty chứng khoán cho rằng VN-Index nhiều khả năng sẽ rung lắc trong vùng 1.840-1.850 điểm trước khi xác lập xu hướng rõ ràng hơn. Nhà đầu tư được khuyến nghị không mua đuổi khi thị trường hồi phục, đồng thời ưu tiên các cổ phiếu có câu chuyện hỗ trợ riêng.
Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường mở đầu tuần mới bằng một phiên điều chỉnh mạnh khi áp lực bán bùng lên từ nhóm chứng khoán rồi lan sang hầu hết các nhóm ngành. Dù VN Index vẫn giữ được vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng, tâm lý nhà đầu tư trở nên thận trọng hơn trước nguy cơ nhịp điều chỉnh còn kéo dài.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/7/2026: Tuổi Thìn gặp quý nhân, tuổi Dần nên giữ bình tĩnh trước áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/7/2026: Tuổi Thìn gặp quý nhân, tuổi Dần nên giữ bình tĩnh trước áp lực

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 7/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc