هوش مصنوعی چاپ سه بعدی اندام‌های پزشکی را متحول می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، محققان دریافته‌اند که یک الگوریتم هوش مصنوعی می‌تواند به آن‌ها در استفاده موثرتر از چاپ سه بعدی کمک کند.

مطالعه انجام شده توسط محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن نشان می‌دهد که الگوریتم جدید هوش مصنوعی می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا همه چیز از اندام‌های مصنوعی گرفته تا وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر و پوشیدنی را به راحتی بسازند.

محققان برای آزمایش این نظریه از یک الگوریتم هوش مصنوعی برای شناسایی و چاپ مدل‌های مختلف اندام‌های انسانی مانند کلیه و پروستات استفاده کردند.

هوش مصنوعی در ادامه ۶۰ نتیجه به دست آورد که هر کدام بهتر از مورد قبلی بود و نشان می‌داد که می‌تواند به طور مداوم بهبود یابد.

استفاده از هوش مصنوعی در چاپ سه بعدی در سال‌های اخیر محبوبیت بیشتری پیدا کرده است و گزینه‌ای آسان نسبت به فرآیند تولید زمان بر سنتی است.

در دنیای امروز حسگرها، مدل‌های اندام، ایمپلنت‌های استخوانی، باتری‌ها، ابزار‌های پوشیدنی و ... با استفاده از این فرآیند ساخته شده اند. امروزه به چاپ سه بعدی به عنوان یک راه حل تک مرحله‌ای برای بسیاری از پیچیدگی‌های مرتبط با حوزه‌هایی مانند هوافضا، پزشکی، جراحی و ... نگاه می‌شود.

با این حال، فرآیند انتخاب پارامتر‌های مناسب برای چاپ سه بعدی همچنان یک فرآیند سخت و ناکارآمد است. روش‌هایی که در حال حاضر برای روش‌های بهینه سازی پارامتر‌های چاپ سه بعدی استفاده می‌شوند، محدودیت‌هایی دارند.

آن‌ها اغلب روی بهینه سازی عملکرد کلی چاپ یا یک جنبه خاص از کیفیت چاپ تمرکز می‌کنند.

اینجاست که نقش هوش مصنوعی نمایان می‌شود؛ با کمک آن کاربران می‌توانند فرآیند اصلاح تنظیمات پارامتر‌های چاپ سه بعدی را تسریع کنند و در عین حال زمان و هزینه را کاهش دهند.

کایان کیو نویسنده همکار مقاله و استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و مواد گفت: شما می‌توانید نتایج را بهینه کنید و در زمان، هزینه و نیروی کار صرفه جویی کنید.

در این مطالعه، محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن یک روش اصولی طراحی کردند که هدف آن شناسایی پارامتر‌های ورودی چاپ سه بعدی جوهر مستقیم بهینه (DIW) برای تولید اندام‌های مختلف پیش از جراحی بود.

بهینه سازی بیزی (BO) یک تکنیک یادگیری ماشین قدرتمند برای بهینه سازی توابع هدف پیچیده، گران قیمت و جعبه سیاه است.

این فرآیند شامل چهار مرحله است که نخستین مرحله آن تولید ورودی از طریق یک الگوریتم بیزی است که پارامتر‌های ورودی را برای چاپ سه بعدی تنظیم می‌کند. پس از آن چاپ سه بعدی واقعی اندام انجام می‌شود.

علاوه بر این، در مرحله سوم مدل‌های اندام چاپ شده سه بعدی تحت ارزیابی هندسی قرار می‌گیرند، که سپس ارزیابی خروجی دنبال می‌شود.

با اتمام مرحله چهارم، الگوریتم هوش مصنوعی نقص‌های موجود در مدل عضو را تشخیص می‌دهد و سپس در فرآیند بعدی آن را اصلاح می‌کند.

اریک چن (Eric Chen) یکی از نویسندگان ارشد دانشگاه ایالتی واشنگتن که در دانشکده مهندسی مکانیک و مواد کار می‌کند، در این باره می‌گوید: متعادل کردن همه اهداف کار سختی است ,، اما ما توانستیم تعادل مطلوبی برقرار کنیم و به بهترین شکل ممکن یک شی با کیفیت را بدون توجه به نوع چاپ یا شکل مواد چاپ کنیم.

محققان ابتدا این برنامه کامپیوتری را برای چاپ یک مدل تمرین جراحی پروستات آموزش دادند. از آنجا که این الگوریتم به طور گسترده قابل تعمیم است، آن‌ها به راحتی می‌توانند آن را با تنظیم‌های کوچک برای چاپ یک مدل کلیه تغییر دهند.

کیو گفت: این بدان معنی است که از این روش می‌توان برای تولید دیگر دستگاه‌های زیست پزشکی پیچیده‌تر و حتی در زمینه‌های دیگر استفاده کرد.

این مطالعه به تازگی در مجله «ادونسد متریال تکنولوژیز» (Advanced Material Technologies) منتشر شده است.