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
[E-Magazine] Xe điện hai bánh - cuộc đua thiết lập hạ tầng di chuyển mới

[E-Magazine] Xe điện hai bánh - cuộc đua thiết lập hạ tầng di chuyển mới

Có những chuyển động ban đầu xuất hiện rất nhẹ, như tiếng bánh xe lăn qua một con ngõ buổi sớm. Rồi đến một ngày, người ta chợt nhận ra đó không còn là chuyện của vài chiếc xe học sinh trước cổng trường, mà là dấu hiệu của một cuộc dịch chuyển sâu hơn - Đô thị đang thử cách thở khác, doanh nghiệp đang thử cách cạnh tranh khác, còn người tiêu dùng cân nhắc lại chiếc xe quen thuộc.
Lần đầu tiên trường Đại học Công nghệ Thông tin có ngành lấy điểm chuẩn 30/30

Lần đầu tiên trường Đại học Công nghệ Thông tin có ngành lấy điểm chuẩn 30/30

Chiều 9/8, trường Đại học Công nghệ Thông tin (UIT), Đại học Quốc gia TP HCM, công bố điểm chuẩn năm 2026.
Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Việc nội địa hóa dây chuyền sản xuất xe điện UC3 đánh dấu bước ngoặt của Honda trên đường đua phương tiện không phát thải tại Việt Nam. Song, trước áp lực tối ưu nền tảng công nghệ và hạ tầng năng lượng liên tục từ các đối thủ, bước đi chiến lược này liệu có đủ sức tạo nên cuộc lật đổ về mặt thị phần?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 10/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trưa 9/8, trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, công bố điểm chuẩn năm 2026. Đây là điểm xét tuyển theo phương thức tổng hợp, bao gồm điểm cộng, ưu tiên nếu có.
Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Đại học Bách khoa Hà Nội, trường đại học kỹ thuật hàng đầu cả nước đã công bố điểm chuẩn năm 2026.
Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Nhiều trường đại học công bố điểm chuẩn từ 10h-11h ngày 9/8, ngay sau khi kết thúc 6 vòng lọc ảo của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Các nền tảng phát triển ứng dụng low-code/no-code đang tạo ra làn sóng mới trong ngành sản xuất khi cho phép kỹ sư hiện trường, chuyên gia quy trình hay quản đốc dây chuyền tự xây dựng các ứng dụng phục vụ vận hành mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào bộ phận CNTT. Từ bảng điều khiển OEE, ứng dụng hướng dẫn công việc đến hệ thống theo dõi sản xuất theo thời gian thực, thời gian phát triển đã được rút ngắn từ nhiều tháng xuống chỉ còn vài ngày hoặc thậm chí vài giờ.
ChatGPT sẽ không giới hạn trò chuyện văn bản với người dùng

ChatGPT sẽ không giới hạn trò chuyện văn bản với người dùng

OpenAI cho biết, từ ngày 8/8, người dùng miễn phí và gói Go có thể trò chuyện văn bản thoải mái với ChatGPT, đồng thời nâng cấp các mô hình mặc định. Tuy nhiên, việc tạo hình ảnh, tải lên tệp và sử dụng công cụ giọng nói trong chatbot vẫn sẽ bị hạn chế.
SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

Một vùng đất có thể mang trong mình núi cao, biển rộng và những lớp trầm tích văn hóa lâu đời, nhưng vẫn chỉ là tiềm năng nếu con đường đến đó khó khăn, trải nghiệm nghèo nàn và chưa tạo được lý do đủ hấp dẫn để người ta đặt vé lên đường. Nếu bạn không chỉ là một du khách mà còn là một nhà quan sát, hành trình của Sun Group những năm qua gợi ra một câu hỏi lớn hơn những công trình - doanh nghiệp có thể tham gia kiến tạo vận mệnh kinh tế của một “điểm đến” tới mức độ nào?
song-gia-tri