1 tháng 8, 2024
Tìm hiểu cách AI đang thay đổi lĩnh vực quang học bằng cách nâng cao dịch vụ chăm sóc mắt, hợp lý hóa quy trình sản xuất kính mắt và thúc đẩy truyền thông cáp quang.
Quang học là ngành nghiên cứu về ánh sáng và sự tương tác của nó với các vật liệu khác nhau. Nghe có vẻ như chỉ là một chủ đề liên quan đến khoa học, nhưng nó thực sự rất quan trọng và hiện diện rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Trong những năm qua, nhiều ngành công nghiệp đã kết hợp các công nghệ dựa trên quang học để tạo ra các giải pháp sáng tạo. Ví dụ, trong nhãn khoa, quang học được sử dụng để phát triển kính điều chỉnh, kính áp tròng và các thủ thuật phẫu thuật như LASIK. Trong sản xuất, quang học đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển máy ảnh, kính viễn vọng, ống nhòm và mạng cáp quang để liên lạc nhanh hơn.
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang được sử dụng để cải thiện nhiều giải pháp dựa trên quang học này. Ví dụ: phân tích dự đoán có thể giúp xác định những bệnh nhân nào sẽ được hưởng lợi nhiều nhất từ các ca phẫu thuật phức tạp như LASIK. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách AI đang được sử dụng trong quang học và hiểu những lợi ích và thách thức mà nó mang lại. Hãy bắt đầu!
Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu một số ứng dụng của AI trong quang học, chẳng hạn như nhãn khoa, sản xuất các thiết bị quang học và truyền thông mạng thông qua cáp quang.
Ngày nay, AI trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe ngày càng trở nên phổ biến. Đặc biệt trong lĩnh vực quang học, AI đang định nghĩa lại các lĩnh vực như nhãn khoa và đo thị lực. Nhãn khoa bao gồm chẩn đoán và điều trị các rối loạn về mắt, trong khi đo thị lực liên quan đến việc đánh giá mắt để tìm các vấn đề về thị lực và kê đơn kính điều chỉnh. AI đang được sử dụng để chẩn đoán, điều trị cá nhân hóa và cải thiện hiệu quả trong chăm sóc mắt.
Ví dụ: các hệ thống AI có thể giúp phát hiện sớm các dấu hiệu của bệnh như tăng nhãn áp và bệnh võng mạc do tiểu đường. Theo Glaucoma Research Foundation, chỉ riêng ở Hoa Kỳ đã có hơn ba triệu người mắc bệnh tăng nhãn áp, nhưng chỉ một nửa trong số họ biết mình mắc bệnh. Các hệ thống này có thể phát hiện sớm các bệnh về mắt như vậy và bắt đầu điều trị sớm hơn để ngăn ngừa mù lòa.
Đánh giá bệnh võng mạc tự động (ARDA) của Google là một ví dụ tuyệt vời về cách AI thị giác có thể cải thiện việc chăm sóc mắt. Google đã hợp tác với một nhóm lớn các bác sĩ nhãn khoa để huấn luyện một mô hình AI bằng cách sử dụng hơn 100.000 ảnh chụp võng mạc. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống có thể phát hiện bệnh võng mạc tiểu đường bằng cách sử dụng phân loại hình ảnh. Một trong những lợi thế lớn nhất của ARDA là nó có thể được sử dụng ở các nước đang phát triển, nơi việc tiếp cận dịch vụ chăm sóc mắt có thể bị hạn chế.
AI cũng đang tạo ra những làn sóng trong thiết kế và sản xuất các thiết bị quang học khác nhau. Về khía cạnh thiết kế, AI tạo sinh (generative AI) có thể hữu ích cho việc thiết kế nhanh chóng các thiết bị quang học. Các hệ thống AI sau đó có thể can thiệp để giám sát các quy trình sản xuất và giúp cắt giảm chi phí. Cuối cùng, AI và thị giác máy tính có thể được sử dụng để kiểm tra và phát hiện bất kỳ sai sót nào trong các sản phẩm được sản xuất như cáp sợi quang hoặc thấu kính mà mắt người có thể bỏ sót.
Để đạt được mục tiêu này, nhiều công ty đang tìm cách sử dụng AI để thiết kế và sản xuất các loại tròng kính tiên tiến. Là một công ty hàng đầu trong ngành tròng kính nhãn khoa, EssilorLuxottica đã thu thập một lượng lớn dữ liệu ẩn danh từ các đơn đặt hàng tròng kính, dữ liệu thử nghiệm và các nghiên cứu nội bộ. Họ đang sử dụng AI để trích xuất kiến thức từ dữ liệu này, chẳng hạn như thông tin chi tiết về lối sống của người tiêu dùng và số liệu hiệu suất tròng kính, và sử dụng nó để cải thiện thiết kế tròng kính. Họ cũng đang sử dụng AI hành vi để thiết kế thế hệ tròng kính đa tròng mới nhất. Điều này tính đến hành vi không gian của bệnh nhân (cách họ di chuyển đầu và mắt để quan sát môi trường xung quanh) để thiết kế tròng kính thoải mái hơn.
Dưới đây là một số lợi ích của việc sử dụng AI để thiết kế kính mắt:
Sau khi bạn đã đến bác sĩ nhãn khoa, nhận đơn thuốc và quyết định loại tròng kính bạn cần, bước tiếp theo thường là đến cửa hàng và thử kính. Tuy nhiên, công nghệ thị giác máy tính đã tái tạo lại quy trình bán lẻ thông qua việc thử kính ảo tại nhà một cách thoải mái. Các công ty như Lenskart đã bắt đầu sử dụng sự đổi mới này để cải thiện trải nghiệm của khách hàng.
Sử dụng các thuật toán tiên tiến và thực tế tăng cường (AR), thị giác máy tính có thể lập bản đồ các đặc điểm trên khuôn mặt của bạn trong thời gian thực. Bằng cách đó, các mô hình 3D của kính mắt có thể được phủ liền mạch lên nguồn cấp video trực tiếp của bạn. Kính ảo có thể xuất hiện để di chuyển tự nhiên với đầu của bạn và điều chỉnh theo các góc và ánh sáng để cung cấp một cái nhìn thực tế về hình dạng của các loại gọng kính khác nhau. Với việc bổ sung máy học, các hệ thống này thậm chí có thể đưa ra các đề xuất gọng kính được cá nhân hóa dựa trên cấu trúc khuôn mặt và sở thích phong cách của bạn.
Điều gì sẽ xảy ra nếu kết nối internet siêu nhanh của bạn có thể còn nhanh hơn nữa? Đó chính xác là những gì các thuật toán AI có thể làm cho cáp quang. Những loại cáp này giống như đường cao tốc tốc độ cao cho thông tin kỹ thuật số và AI có thể giúp triển khai, quản lý và cải thiện hiệu suất của chúng.
Bằng cách tối ưu hóa thiết kế Outside Plant (OSP), AI giúp việc mở rộng mạng băng thông rộng hiệu quả và hiệu quả hơn. OSP đề cập đến tất cả hệ thống cáp và cơ sở hạ tầng vật lý cần thiết để cung cấp dịch vụ internet, bao gồm cáp quang, ống dẫn và thiết bị liên quan được lắp đặt bên ngoài tòa nhà. AI có thể giúp mô phỏng các kịch bản thiết kế khác nhau để xác định các giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất. Các tác vụ như quản lý dung lượng băng thông dựa trên nhu cầu trở nên đơn giản hơn. Nhìn chung, các tác vụ thiết kế từng mất 45-60 ngày do làm lại, theo dõi lặp đi lặp lại và quy trình thủ công, giờ đây có thể được hoàn thành chỉ trong 25 ngày với AI.
AI cũng có thể cải thiện việc lập kế hoạch tuyến cáp quang bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử và dự đoán nhu cầu trong tương lai bằng các thuật toán máy học tiên tiến. Các kỹ thuật thị giác máy tính như phân đoạn có thể được sử dụng để kiểm tra chất lượng của sợi quang và phát hiện các lỗi. Bằng cách phát hiện các vấn đề sớm hơn, những vấn đề này có thể được giải quyết nhanh hơn, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì. Bằng cách làm cho các quy trình này hiệu quả hơn, AI không chỉ tăng tốc độ triển khai băng thông rộng mà còn cải thiện độ tin cậy và chất lượng của dịch vụ internet, cuối cùng mang lại lợi ích cho cả cộng đồng thành thị và vùng sâu vùng xa.
Với việc thị trường toàn cầu về quang học tiên tiến dự kiến sẽ tăng lên khoảng 628,80 tỷ đô la vào năm 2032, AI mang lại một số lợi ích trong lĩnh vực quang học. Dưới đây là một số lợi thế chính:
Mặc dù đúng là AI mang lại nhiều lợi ích cho quang học, nhưng chúng ta cần ghi nhớ những thách thức và cân nhắc về đạo đức cần được giải quyết khi sử dụng các công nghệ AI.
Dưới đây là một số thách thức khi sử dụng AI trong lĩnh vực quang học:
Theo Viện Y tế Quốc gia (Hoa Kỳ), các hệ thống AI đã hoạt động ngang bằng hoặc thậm chí tốt hơn các bác sĩ nhãn khoa có kinh nghiệm trong các nhiệm vụ như phát hiện và phân loại bệnh võng mạc do tiểu đường. Tuy nhiên, mặc dù có những kết quả đầy hứa hẹn này, rất ít hệ thống AI đã được triển khai trong các cơ sở lâm sàng thực tế. Điều này là do những thách thức như sai lệch dữ liệu và quyền riêng tư.
Để giải quyết những thách thức này, cần có các quy tắc và quy định mới về việc sử dụng AI trong quang học. Ở các quốc gia như Hoa Kỳ, chính quyền các tiểu bang đã bắt đầu điều chỉnh AI trong chăm sóc sức khỏe để ngăn chặn sự phân biệt đối xử và bảo vệ quyền riêng tư của bệnh nhân. Rất có thể chúng ta sẽ bắt đầu thấy các phương pháp điều chỉnh thị lực được cá nhân hóa, với AI tạo ra các giải pháp tùy chỉnh cho từng bệnh nhân. Điều này sẽ dẫn đến việc tạo ra các loại kính và phương pháp điều trị được thiết kế để phù hợp hơn với nhu cầu của mỗi người.
Một lĩnh vực quang học khác có thể trở nên phổ biến trong tương lai do AI là teleophthalmology. Teleophthalmology là việc sử dụng telemedicine để cung cấp các dịch vụ chăm sóc mắt từ xa. Hãy tưởng tượng chụp ảnh mắt của bạn và một mô hình AI phân tích nó để thông báo cho bạn về sức khỏe mắt của bạn. AI có thể mang dịch vụ chăm sóc mắt trực tiếp đến tận nhà và đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các lựa chọn chẩn đoán và điều trị từ xa. Nó đặc biệt có lợi cho những người ở vùng sâu vùng xa hoặc vùng khó khăn và có thể giúp đảm bảo họ nhận được sự chăm sóc kịp thời và hiệu quả.
AI đang nhanh chóng thay đổi lĩnh vực quang học, từ chăm sóc sức khỏe đến sản xuất. Nó đang nâng cao khả năng chẩn đoán y tế, cá nhân hóa các phương pháp điều trị và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Mặc dù có những thách thức như tuân thủ quy định và bảo mật dữ liệu, nhưng những lợi ích tiềm năng là rất lớn. AI sẵn sàng thay đổi cách chúng ta nhìn và tương tác với thế giới thông qua những tiến bộ trong quang học.
Hãy cùng nhau học hỏi và phát triển! Khám phá kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để xem những đóng góp của chúng tôi cho AI. Xem cách chúng tôi đang định nghĩa lại các ngành công nghiệp như xe tự lái và nông nghiệp với AI. 🚀
