Scientists have proposed using artificial intelligence to develop new prosthetic heart valves. The combination of machine learning models together with mathematical optimization algorithms makes it possible to accelerate the selection of multiple parameters of the prosthesis flaps and obtain a heart valve of an "ideal" configuration several thousand times faster than in the case of classical development based on a multiple cycle of prototype manufacturing and its research. Optimization will help to reduce the stress that occurs in the wings of the prostheses during operation, which means that it will make them more durable. The results of the study, supported by the Russian Science Foundation (RNF), are published in the journal Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
More than 75 million people worldwide suffer from heart valve defects, that is, such malfunctions in which the valve either does not open or does not close completely. Because of this, the heart experiences excessive loads, which can lead to heart failure and other serious complications. The only effective way to treat heart valve defects is their prosthetics, that is, replacement with artificial analogues.
However, long-term observations of patients with artificial valves have shown that 10-15 years after installation, the prostheses begin to collapse due to the immune response of the body and constant mechanical loads. Therefore, scientists are trying to optimize the shape and design of prostheses so as to protect them from excessive stress and premature wear. To do this, using computer programs, an artificial heart valve is simulated and the loads acting on the resulting structure are evaluated. Since it is almost impossible to "guess" the optimal shape from the first time, its search turns out to be very long and resembles the "trial and error" method.
Scientists from the Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases (Kemerovo) with colleagues from the Polytechnic University of Milan (Italy) and the University of Trent (Italy) proposed combining machine learning models and optimization algorithms to find the best geometry of heart valves.
The approach proposed by the authors is as follows: the optimizer program gives machine learning models some combinations of the most important geometric parameters of the valve: height, thickness, diameter, angle between its flaps, strength of the material for the prosthesis, places where the valve experiences maximum loads, and others. The machine learning model (regressor), in turn, based on the obtained parameters, predicts the stresses and the area of the valve clearance in the open state and returns the prediction results to the optimizer. Then the optimizer changes the parameters according to the chosen mathematical algorithm, and the process is repeated up to 2000 times until a better solution is found. If with manual design this process can take several months, then in this case — only a few hours.
At the first stage of the study, scientists generated more than 11 thousand variants of heart valves and performed computer modeling for each of them. This made it possible to obtain a set of data on the tension of the flaps and the area of the valve lumen in the open state for each of the configurations of the prosthesis. Then these data were used for machine learning of more than 340 models, the combination of the best of which allowed to achieve prediction accuracy of 96-98%. Thus, the result of the first stage was a program capable of predicting the performance of prostheses based on the entered characteristics. In the future, it will allow us to abandon classical numerical methods.
At the second stage of the study, the authors tested six optimization programs that differ in the principle of selecting geometric characteristics. For example, some of them created combinations of height, diameter and other valve parameters each time randomly, while others generated each subsequent variant based on the result of previous selections. It turned out that the Tree-structured Parzen Estimator and Nondominated Sorting Genetic Algorithm optimizers worked the fastest and with the least errors. The latter worked according to principles similar to natural selection in biology, and therefore followed the optimal path for finding new variants of geometries.
"The use of new methods in the design of medical devices will help to improve the quality of devices, speed up the development process and reduce the cost of their production. As a result, such an innovation can provide greater access to quality medical care for patients and stimulate innovation in other areas of medical science. In the future, we plan to produce a prototype based on the results of generative design in order to evaluate its hydrodynamic parameters in the real world and compare it with existing models," says Yevgeny Ovcharenko, Ph.D., Head of the Laboratory of New Biomaterials at the CPSSZ Research Institute, the head of the project supported by the RNF grant.
Information provided by the press service of the Russian Science Foundation
Photo source: ru.123rf.com
The information is taken from the portal "Scientific Russia" (https://scientificrussia.ru /)
Знаменательные даты в Российской Федерации
25 января
День российского студенчества
8 февраля
День российской науки
23 февраля
День защитника Отечества
8 марта
Международный женский день
2 апреля
День единения народов
12 апреля
День космонавтики
30 апреля
День коренных малочисленных народов Российской Федерации
1 мая
День весны и труда
9 мая
День Победы
1 июня
Международный день защиты детей
5 июня
День эколога
6 июня
День русского языка
Предпоследнее воскресенье июня
День народных художественных промыслов
Последняя суббота июня
День изобретателя и рационализатора
8 июля
День семьи, любви и верности
22 августа
День Государственного флага Российской Федерации
1 сентября
День знаний
8 сентября
День языков народов Российской Федерации
1 октября
День пожилых людей
2 октября
День среднего профессионального образования
5 октября
День учителя
Третье воскресенье октября
День отца
4 ноября
День народного единства
7 ноября
День согласия и примирения
19 ноября
День преподавателя высшей школы
Последнее воскресенье ноября
День матери
3 декабря
День Неизвестного Солдата
5 декабря
День добровольца (волонтера)
9 декабря
День Героев Отечества
12 декабря
День Конституции Российской Федерации
_____В рамках подготовки обращений в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации принимаем предложения по внесению дополнений и изменений в федеральные программы:
_____Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2030 годы, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2019 года № 479, _____Федеральную научно-техническую программу развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 года №287.
_____Предложения принимаются на электронную почту sci-idea@mail.ru
АКТУАЛЬНО
_____Научно-образовательный центр принимает предложения по внесению изменений в Федеральный закон "О проведении эксперимента по установлению специального налогового режима "Налог на профессиональный доход" от 27 ноября 2018 года № 422-ФЗ в части улучшения условий самозанятости для педагогических работников в целях подготовки и направления обращения в Министерство труда и социальной защиты Российской Федерации.
_____Предложения принимаются как в виде официальных писем от юридических лиц, так и в свободной форме от физических лиц на электронную почту sci-idea@mail.ru.
_____Приглашаем граждан Российской Федерации разместить свои общественные инициативы на интернет-ресурсе Российская общественная инициатива (https://www.roi.ru/), а также принять участие в голосовании по ранее размещенным на данном интернет-ресурсе общественным инициативам.
_____Предлагаем принять участие в обсуждении проектов нормативных правовых актов на Федеральном портале проектов нормативных правовых актов (https://regulation.gov.ru/)
_____«Снимай науку!» — крупнейший в России конкурс научного фото и видео.
_____Национальные проекты России
_____Россия — страна возможностей
_____Фонд президентских грантов
_____Российский фонд фундаментальных исследований
_____Фонд перспективных исследований
_____Фонд развития промышленности
(Федеральное государственное автономное учреждение «Российский фонд технологического развития»)
_____Экспертное сообщество национальных проектов и национальных целей России
_____НАЦИОНАЛЬНАЯ ПРЕМИЯ "НАШ ВКЛАД"
_____Российский форум "Микроэлектроника"
_____Большая конференция "ПРИОРИТЕТ — ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЛИДЕРСТВО"
_____Всероссийская олимпиада по искусственному интеллекту
_____БЕСПЛАТНЫЕ КУРСЫ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ
_____Для школьников 8-11 классов и студентов колледжей
_____#C++ #Python #Python и анализ данных #1C программирование #SQL #Аналитика
_____Всероссийский агродиктант
_____Российское общество «Знание»
_____Всероссийский проект «Первые в науке»
_____Проект "Научная Вселенная Первых"
_____ЛЕДОКОЛ ЗНАНИЙ
_____КОНКУРС КОМАНД ВУЗОВ ПО МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
_____ЕДИНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
_____ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ ПРИ МИНОБРНАУКИ РОССИИ
_____Академия Минпросвещения России
_____ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ОБЩЕСТВЕННО ЗНАЧИМЫЙ ПРОСВЕТИТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ «ШКОЛА МЕЧТЫ»
_____ВСЕРОССИЙСКАЯ ПРЕМИЯ МОЛОДЁЖНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ «ВРЕМЯ МОЛОДЫХ»
_____Зимний университет по инженерным наукам
_____Движение Первых
_____НАУКА БУДУЩЕГО — НАУКА МОЛОДЫХ
_____Федеральные стажировки от Программы «ГосСтарт»
_____Научное волонтерство — инициатива Десятилетия науки и технологий
_____Летний университет - знакомство иностранной молодежи с потенциалом российского образования
_____Всероссийский конкурс научного творчества "Будущее Первых"
_____Федеральный конкурс "Научная Вселенная"
_____Всероссийский фестиваль RuCode
_____Открылась регистрация заявок на участие в Международном чемпионате по алгоритмическому программированию "РуКод". Состязание объединит школьников, студентов и специалистов. Подать заявку можно на Портале государственных услуг Российской Федерации
_____Всероссийская научно-образовательная программа "Плавучий университет"
_____Проект «Стажёр Минобрнауки России»
_____Всероссийский проект "Школа наставничества"
_____Всемирный фестиваль молодёжи
_____Проект "Поколение медиа": молодые медийщики получат поддержку ведущих экспертов страны
_____Росмолодёжь приглашает к участию в форумах на платформе Росмолодёжь. Форумы
_____Стипендиат России
_____Президентский фонд культурных инициатив
_____Минпросвещения России обновило федеральный перечень учебников.
_____Приказы Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки
_____Минобрнауки России:
_____Целевое обучение в организациях высшего образования
_____Молодые ученые (достижения и поддержка)
_____Рособрнадзор:
_____Федеральный институт педагогических измерений:
_____Единый государственный экзамен (ЕГЭ)
_____Основной государственный экзамен (ОГЭ)
_____Государственный выпускной экзамен (ГВЭ-9)
_____Обучающие мероприятия для родителей
_____Всероссийский фестиваль популяризации науки «Вектор победы»
_____Программа «Приоритет 2030»
_____Федеральный проект
Трудоустройство выпускников
_____Единая информационная система проведения конкурсов на замещение должностей научных работников
_____Портал госслужбы (вакансии и кадровый резерв в федеральных и региональных органах власти)
_____Персонал и карьера в Госкорпорации "Роскосмос"
_____Карьера в Госкорпорации "Росатом"
_____Вакансии в Аналитическом центре при Правительстве Российской Федерации
_____Электронный сервис Онлайнинспекция.рф (в составе проекта «Открытая Инспекция Труда»)
_____Реестр информационных систем Национальной системы квалификаций
_____Социальная сеть «SkillsNet»
_____Сервисы Национальной системы квалификаций
_____РАБОТА НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ
_____ВНИИ ТРУДА МИНТРУДА РОССИИ
_____Профессиональные стандарты
_____Онлайн-путеводитель по экскурсиям на российские предприятия
КОНСТИТУЦИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ
"Об образовании в Российской Федерации"
Комментарий к Федеральному закону "Об образовании в Российской Федерации"
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 23 августа 1996 года № 127-ФЗ
"О науке и государственной научно-технической политике"
УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 7 июля 2011 года № 899
"Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации"
УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 28 февраля 2024 года № 145
"О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации"
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 29 марта 2019 года № 377
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 26 декабря 2017 года № 1642
"Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 12 сентября 2013 года № 1060 (признается утратившим силу с 1 сентября 2026 года)
"Об утверждении перечней специальностей и направлений подготовки высшего образования, применяемых при реализации образовательных программ высшего образования, содержащих сведения, составляющие государственную тайну или служебную информацию ограниченного распространения"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 24 февраля 2021 года № 118
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 1 февраля 2022 года № 89 (вступает в силу с 1 сентября 2026 года)
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 29 октября 2013 года № 1199
"Об утверждении перечней профессий и специальностей среднего профессионального образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 17 мая 2022 года № 336
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 370
"Об утверждении федеральной образовательной программы основного общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 372
"Об утверждении федеральной образовательной программы начального общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 371
"Об утверждении федеральной образовательной программы среднего общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 4 апреля 2025 года № 269
ОТЧЕТЫ. ДОКЛАДЫ. СТАТИСТИКА
Отчёты о деятельности Министерства просвещения Российской Федерации
Публичная декларация целей и задач Министерства просвещения Российской Федерации
План деятельности Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и отчёты о его исполнении
Планы и отчёты Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки
Статистические издания Федеральной службы государственной статистики
Статистические сборники Высшей школы экономики
Доклады и публикации Организации объединенных наций и её специализированных учреждений
Публикации Продовольственной и сельскохозяйственной организации
Флагманские публикации Продовольственной и сельскохозяйственной организации
Публикации Всемирной организации здравоохранения
Research and Publications of International Labour Organization
цитолога и цитогенетика, впервые получившего хромосомные транслокации у растений,
описавшего явление амфипластии
Выготского Льва Семёновича, психолога, автора культурно-исторической теории происхождения высших психических функций
Виноградского Сергея Николаевича,микробиолога,
одного из основоположников современной общей и почвенной микробиологии
Знаменательные даты
Организации Объединенных Наций (ООН)
24 января
Международный день образования
1-7 февраля
Всемирная неделя гармоничных межконфессиональных отношений
11 февраля
Международный день
женщин и девочек в науке
21 февраля
Международный день родного языка
8 марта
Международный женский день
21 марта
Международный день лесов
Всемирный день поэзии
22 марта
Всемирный день водных ресурсов
30 марта
Международный день за мир без отходов
6 апреля
Международный день спорта
на благо мира и развития
21 апреля
Всемирный день
творчества и инновационной деятельности
3 мая
Всемирный день свободы печати
16 мая
Международный день
жизни вместе в мире друг с другом
21 мая
Всемирный день культурного разнообразия
во имя диалога и развития
22 мая
Международный день
биологического разнообразия
1 июня
Всемирный день родителей
5 июня
Всемирный день окружающей среды
15 июля
Всемирный день навыков молодежи
9 августа
Международный день коренных народов мира
12 августа
Международный день молодежи
8 сентября
Международный день грамотности
21 сентября
Международный день мира
1 октября
Международный день пожилых людей
5 октября
Всемирный день учителя
10 ноября
Всемирный день науки за мир и развитие
5 декабря
Международный день добровольцев
10 декабря
Шарля-Огюстена де Кулона,
Информационные ресурсы
Информационный портал "Национальная политика"
Научно-образовательный портал "Большая российская энциклопедия"
Федеральный портал Истории России
Американский научный портал EurekAlert!
Национальная электронная библиотека
Медиатека издательства "Просвещение"
Федеральный портал "Российское образование"
Портал научной литературы ScienceDirect
Электронный банк заданий для оценки функциональной грамотности
Навигатор для современных родителей "Растим детей"
Проект "Линия помощи "Дети онлайн"
Проект "Школа Минпросвещения России"
Официальный интернет-ресурс для информирования о социально-экономической ситуации в России
Агентство национально значимых коммуникаций
Образовательный центр "Сириус"
Национальный портал в сфере Искусственного интеллекта
Государственная Информационная Система Промышленности
Центр компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики"
Подписывайтесь в MAX
Государственная Дума Российской Федерации Совет Федерации Российской Федерации Правительство России
Верховный Суд России Генпрокуратура России Минюст России Казначейство России Минфин России
Минпросвещения России Минобрнауки России Рособрнадзор Российская академия наук Росмолодёжь
Минздрав России Роспотребнадзор ФМБА России Росздравнадзор Минтруд России Роструд ФОМС
Уполномоченный при Президенте России по правам ребенка Общественная палата России Социальный фонд России
Минприроды России Росприроднадзор Минсельхоз России Россельхознадзор Росрыболовство
Рослесхоз Росгидромет Роснедра Росводресурсы
Минпромторг России Минэкономразвития России Минэнерго России Минтранс России ФНС России
Ространснадзор Росавиация Росавтодор Росжелдор РосМорРечФлот
Минкультуры России Минцифры России Минспорт России МИД России Роскомнадзор Росимущество
Росстат Роспатент ФАС России Росреестр Ростехнадзор Росаккредитация Росстандарт
Русское географическое общество Российское историческое общество Российское военно-историческое общество
Томаса Ханта Моргана, американского биолога-генетика, одного из основоположников
хромосомной теории наследственности
Рене Декарта, французского философа, физика и математика, основоположника
аналитической геометрии, разработчика прямоугольной системы координат
150 лет со дня рождения Бурденко Николая Ниловича,
организатора здравоохранения, основоположника советской нейрохирургии,
главного хирурга Красной Армии
Готфрида Вильгельма Лейбница, немецкого математика,
комбинаторики как науки, одного из основателей математического анализа
Кунафина Гиниятуллы Сафиулловича,
доктора филологических наук, профессора,
специалиста по истории и теории дореволюционной башкирской литературы
Новопашина Михаила Дмитриевича,
доктора технических наук, профессора,
специалиста в области механики деформируемого твердого тела и горных пород
Хасбулатовой Зинаиды Сайдаевны,
специалиста в области химии высокомолекулярных соединений, в частности, ароматических полиэфиров
ДЕСЯТИЛЕТИЕ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ В РОССИИ
государственного деятеля, просветителя и мецената, основателя больниц и школ
Десятилетие действий в поддержку криосферных наук (ООН)
Международный год пастбищных земель и пастбищных животноводов (ООН)
Международный год женщин-фермеров (ООН)
Разумовской Маргариты Михайловны,
специалиста в области методики преподавания русского языка,
автора новаторской системы обучения правописанию
