Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Spinové vlny jako klíč k udržitelnější AI

Rostoucí vliv umělé inteligence s sebou nese i obrovské energetické nároky, které zase přinášejí rozsáhlé klimatické výzvy.

Ondřej Wojewoda z CEITEC VUT ve své dizertační práci přináší revoluční řešení: pomocí Mieho rezonancí v dielektrických materiálech vyvinul metodu, která umožňuje efektivní měření krátkých spinových vln běžnou laboratorní technikou.

Ondřejův objev přináší zásadní posun v dostupnosti výzkumu spinových vln, které mají potenciál stát se klíčovou platformou pro energeticky efektivní přenos a zpracování dat s využitím právě v oblasti AI, ale také v medicíně a mechano-biologii.

Enormní energetická náročnost

Umělá inteligence (AI) v posledních letech zažívá mimořádný rozmach a její potenciál zásadně měnit a zefektivňovat lidské činnosti je nepopiratelný. Přelomovým příkladem tohoto vývoje je vznik velkých jazykových modelů (LLM) jako ChatGPT nebo Gemini.

S jejich vzestupem však vyvstává zásadní problém – enormní energetická náročnost, která představuje významnou překážku při plnění globálních klimatických cílů, především z hlediska spotřeby vody – problémem je totiž zahřívání a s tím spojené chlazení infrastruktury, na které je potřeba až litr vody na pouhých několik promptů.

Spinové vlny

Jednou z perspektivních cest ke snížení energetické náročnosti AI, zejména LLM, je přechod od klasické von Neumannovy architektury k novým technologiím využívajícím vlnové systémy.

Spinové vlny se v tomto kontextu jeví jako slibný kandidát – umožňují snadnou integraci do stávajících technologií a poskytují přirozenou nelinearitu, klíčovou pro správné fungování AI (v současných implementacích tuto funkci zajišťují aktivační funkce).

Hlavní výzvou pro implementaci spinových vln do funkčních čipů je však jejich miniaturizace. Krátké spinové vlny s délkami pod 400 nm lze aktuálně měřit pouze pomocí synchrotronů, což je nákladné, časově náročné, a tudíž zpomaluje další vývoj v této oblasti.

Ondřej Wojewoda z CEITEC VUT
Ondřej Wojewoda z CEITEC VUT

Mieho rezonance

Pod vedením Michala Urbánka, vedoucího výzkumné infrastruktury CEITEC Nano, se tomuto problému věnoval v rámci svého doktorátu Ondřej Wojewoda s kolegy.

Ve své dizertační práci vyvinul novou metodologii, která tento problém řeší využitím takzvaných Mieho rezonancí v dielektrických materiálech a umožňuje tyto krátké spinové vlny měřit za pomoci standardního laboratorního vybavení zvaného Brillouinova spektroskopie světla (BLS).

Tato technika otevírá cestu nejen k dalšímu rozvoji spinových vln jako energeticky efektivní technologie pro AI, ale nachází uplatnění i v dalších oblastech.

Díky teoretickému popisu a praktické implementaci Mieho rezonancí má tato technika také potenciál významně přispět k pokroku v medicínských a mechano-biologických aplikacích, kde BLS v současnosti zažívá ohromný rozkvět, například v oblasti včasné diagnostiky očních vad.

„Spinové vlny (magnony) mají potenciál být použity jako nová platforma pro přenos a zpracování dat, protože mohou dosáhnout vlnových délek v rozsahu nanometrů a frekvencí od stovek megahertz až po jednotky terahertz.

Doteď bylo ovšem možné zobrazovat spinové vlny s vlnovými délkami pod difrakčním limitem světla pouze pomocí rentgenové mikroskopie s použitím velkých urychlovačů částic,“ vysvětluje Ondřej Wojewoda kontext svojí práce.

V Evropě jsou například synchrotronové urychlovače schopné měřit spinové vlny jen na dvou místech – Berlíně a Zürichu. Toto omezení razantně zpomaluje a zdražuje výzkum a vývoj zařízení založených na spinových vlnách.

Během svého doktorského studia proto Ondřej Wojewoda hledal možnosti, jak tento problém překonat.

Ondřej Wojewoda z CEITEC VUT
Ondřej Wojewoda z CEITEC VUT

Křemíkový bordel

„Využitím Mieho rezonancí v dielektrických strukturách můžeme měřit spinové vlny se srovnatelnými vlnovými délkami pomocí standardní optické sestavy určené pro měření mikroskopie Brillouinova rozptylu světla,“ uvádí Wojewoda.

Celý proces studoval na silikonovém disku umístěném na vrstvě nikl-železa. Tato technika může být upravena pro získání rozlišení pro vlnové délky krátké až 50 nm v rovině vzorku pomocí pole silikonových proužků se subdifrakční periodou.

V poslední části své práce se Wojewoda věnoval měření koherentně vybuzených spinových vln, kde demonstroval fázové rozlišením změřením disperzní relace spinových vln.

Jak vlastně výzkum probíhal?…Využití plazmonických rezonancí i v Brillouinově rozptylu bylo pro Wojewoda při volbě tématu na doktorát přirozeným krokem, protože Brillouinův rozptyl je podobný rozptylu Ramanově a v Ramanově rozptylu se plazmonické rezonance často využívají zesílení signálu.

Jelikož však byl Wojewoda a jeho spolupracovníci nováčky v oblasti Brillouinova rozptylu, nebyli si vědomi, že podobný přístup již dříve zkoušelo několik týmů, ale bez úspěchu…Při svém prvním pokusu však tým získal výborné výsledky, které bohužel nedokázali opakovat.

„Díky pokročilým možnostem nanocharakterizace, které jsou dostupné v CEITEC Nano, jsme zjistili, že na vzorcích nejsou kovové částice, jak jsme původně plánovali, ale místo toho křemíkový „bordel“, který nám na vzorky neúmyslně napadal,“ vysvětluje Ondřej Wojewoda.

Změna paradigma?

Tento objev dovedl k vytvoření nových křemíkových rezonátorů, se kterými se jemu a jeho kolegům jako prvním podařilo nejen zesílit signál, ale také rozšířit detekční schopnosti Brillouinova rozptylu na velmi malé vlnové délky pod 50 nm.

Prezentované výsledky mají potenciál zásadně změnit paradigma výzkumu v oblasti fyziky pevných látek a mechano-biologie.

Wojewoda metoda je replikovatelná, podobných výsledků mohou nyní dosahovat týmy po celém světě – stačí jim k tomu jen nanofabrikační laboratoř a optická sestava pro měření Brillouinova rozptylu světla. To je zásadní pokrok.

Za vynikající studijní výsledky a mimořádný přínos v oblasti laserové spektroskopie obdržel Ondřej Wojewoda koncem loňského roku Cenu Hlávkovy nadace.

Hlávkova nadace, nejstarší česká nadace založená 25. ledna 1904 architektem Josefem Hlávkou, podporuje vědu, literaturu, umění a nadané studenty na českých vysokých školách.

Uděluje Cenu Josefa Hlávky nejlepším studentům, absolventům a mladým vědcům. Ceny Hlávkovy nadace 2024 spojené s finanční odměnou si na zámku v Lužanech u Přeštic převzalo šest studentů Vysokého učení technického v Brně.

Hlávkova nadace, nejstarší česká nadace založená 25. ledna 1904 architektem Josefem Hlávkou, podporuje vědu.
Hlávkova nadace, nejstarší česká nadace založená 25. ledna 1904 architektem Josefem Hlávkou, podporuje vědu.

*** Cesta do MIT ***

* Ondřej Wojewoda nadále působí na CEITEC VUT. Díky grantu Postdoc Individual Fellowship od GAČR se nyní připravuje na dvouletou postdoktorskou stáž na prestižní americké univerzitě Massachusetts Institute of Technology (MIT), kde se bude věnovat výzkumu nereciprokých magnetických materiálů pro využití v mikrovlnných technologiích.

Foto: VUT
Související články
Plných 810 km za pouhých 10 hodin, bez nabíjení – to je výsledek nového českého rekordu s plně elektrickým vozem Mercedes-Benz CLA. Na průběh dohlížela agentura Dobrý den a oficiálně jej zaznamenala jako český rekord dosažený elektromobilem.   Trasa vedla napříč republikou z Vystrkova přes Brno, Ostravu a Hradec Králové byla záměrně zvolena tak, aby […]
Kdy a jak začala planeta Země fungovat, tak jak ji známe dnes? Tým geologů z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy spolu s vědci z Geologického ústavu Akademie věd ČR a České geologické služby přichází s novým objevem, který přispívá do debaty o počátcích pohybů kontinentů. Ve studii publikované v mezinárodním časopise Precambrian Research vědci prokázali, že […]
Kořeny rostlin mají vlastní verzi rčení „co tě nezabije, to tě posílí“. Když narazí na překážku v půdě, neoslabí – naopak zesílí. Nová studie publikovaná 16. dubna 2026 v prestižním časopise Science ukazuje, jak rostliny aktivně reagují na mechanický stres a dokážou se přizpůsobit i zhutněné půdě. Když kořen narazí na překážku, začne se ohýbat. […]
Byl to muž, který četl Evropu jako otevřenou knihu, a zároveň ji pomáhal psát. Nová výstava František Palacký 1798–1876 v Národním muzeu ukazuje českou legendu jinak. Ne jako nehybný pomník z „neoblíbeného“ století, ale jako živého, neklidného ducha své doby. Národní muzeum otevřelo výstavu v Historické budově u příležitosti 150. výročí úmrtí slavného historika, kterého […]
reklama
Historie
Císařovna Sisi byla posedlá péčí o vlasy
Lázeň je horká tak akorát. Sisi zkusí prstem vodu a pak si pomalu vleze do velké vany. Komorná jí nadzvedne dlouhé vlasy, vezme štěteček a začne pramen po prameni potírat speciální směsí umíchanou ze žloutků a koňaku. „Opatrně,“ napomene ji císařovna. Nerada by přišla o jediný vlas!   „Kdo tu ženu česal?“ zajímá se císařovna […]
V bitvě u Legnana Barbarossu převezla italská pěchota
Přes 20 let se snaží zlomit odpor vzpurných měst na severu Apeninského poloostrova. Tentokrát se s jejich koaličním vojskem střetne u Legnana. Bitva se pro Fridricha Barbarossu vyvíjí nadějně, skončí ale katastrofou. Italská pěchota totiž v kritické chvíli protivníka dokonale zaskočí!   Je cílevědomý, rázný a podle potřeby umí být i krutý. Jakmile novopečený římský […]
Vsázel mocný šógun na trpělivost?
Spiknutí proti vládci je odhaleno a viníci budou pykat. Je mezi nimi i jeho manželka, kterou čeká poprava, a jeho syn, donucený spáchat rituální sebevraždu.   O tom, jak to chodí ve vrcholné politice, má Takečijo Macudaira (1543–1616) dost příležitostí se poučit už od dětství. Už jako osmiletý se stává rukojmím, když ho otec dává […]
Dóžecí palác: Srdce Benátek bilo pro velikost republiky
Práce na paláci se zastavily. Místo stavění se tu bude v dubnu 1355 popravovat. Hlavního architekta Filippa Calendaria oběsí na zdejším balkonu za to, že se podílel na spiknutí proti vládci republiky. Dóžecí palác je doslova srdcem Benátek, kde se odehrává vše důležité.   Původní sídlo dóžete, nejvyššího představitele Benátské republiky, stojí na břehu laguny […]
Zajímavosti
Klinika Am Spiegelgrund: Smrt v ní najde osm stovek nevinných dětí!
Za masivními zdmi nemocničních pavilonů vídeňské kliniky Am Spiegelgrund mají děti léčit, jenže opak je pravdou. Malé pacienty vystavují trýznění, které je zakončeno smrtí.   Už od roku 1938 nechávají nacisté systematicky dokumentovat děti, a to už od novorozeneckého věku. Jakékoliv abnormality se musejí hlásit a děti, které neodpovídají rasovým tabulkám, jsou posíláni do speciálních […]
Buben: Křesťané ho mají za pohanský nástroj
Mají hned několik využití: přes tajemné šamanské rituály, přes komunikaci a vojenské signály to dotáhnou až k hudbě. Tu si bez bubnů dnes už nedokážeme představit.   Obyvatelé neolitické Číny vyrábí keramické nádoby a přes ně napínají krokodýlí kůži – dávají tak vzniknout aligátořím bubnům. Ty používají především při náboženských obřadech a v kontaktu s […]
Jimi Hendrix a Black Gold: Podivný případ ztraceného alba
Mohlo to být legendární album. Místo toho je mytické. Eso, které zůstalo v rukávu. Nejslavnější z nikdy nevydaných alb, považované za „svatý grál“ fanoušků Jimiho Hendrixe, kytarového génia, který změnil tvář rocku.   V historii hudby existuje řada alb, která vznikla, ale nikdy nevyšla. Žádné z nich však není opředeno takovým oparem tajemna jako to, […]
Rhodium: Vzácnější než platina, dražší než zlato!
Proč jsou drahé kovy vlastně drahé? Mají výjimečné vlastnosti, nabízí se u nich mnoho využití, a zároveň jsou vzácné. Většina lidí si představí stříbro a zlato. Anebo platinu. Jeden zajímavý, méně známý kov, je však překonává!   K Vánocům roku 1800 si anglický vědec William Hyde Wollaston (1766–1828) dopřeje výjimečný dárek. Na Štědrý den se […]
Záhady a napětí
Co se to děje? Německo hlásí rekordní počet UFO!
Německá organizace, která se zabývá shromažďováním a vyhodnocováním pozorování UFO, v posledních pěti letech zaznamenává trvalý nárůst hlášených případů. Rok 2025 byl statisticky zatím rekordní! O čem to vypovídá? Plní se nebe u našich sousedů neidentifikovanými létajícími objekty?   Centrální výzkumná síť pro mimořádné jevy na obloze (zkráceně CENAP) je německá obdoba známé mezinárodní organizace […]
Byl Kurt Cobain zavražděn? Nové vyšetřování šokovalo svět!
Předčasná a náhlá smrt frontmana skupiny Nirvana Kurta Cobaina stále vyvolává otázky. Opravdu šlo o sebevraždu, jak tvrdí oficiální verze? Nebo mají pravdu hlasy, podle kterých byl slavný umělec ve skutečnosti zavražděn? Nové vyšetřování naznačuje, že spekulace o vraždě mohou mít reálný základ!   Ta zpráva rozesmutní svět. Zpěvák, kytarista, skladatel a frontman skupiny Nirvana […]
Léčba rezonančním lůžkem: Uzdraví nás zvuk vnímaný celým tělem?
Vypadá jako masivní dřevěný nábytek, ale ve skutečnosti je to obří hudební nástroj. Člověk se na něj pokládá jako na lůžko, zatímco pod ním terapeut rozeznívá desítky strun. Vibrace okamžitě procházejí dřevem a přecházejí přímo do těla. Zvuk v tuto chvíli nevstupuje do vědomí ušima, ale kůží, kostmi a svaly. Je rezonanční lůžko jen pomůckou […]
Co dokáže magický rituál malého pentagramu?
Pěticípá hvězda kreslená do prázdného prostoru. Ticho, soustředění, pohyb ruky a neviditelné linie, které mají chránit. Rituál malého pentagramu patří k nejznámějším praktikám západní magie. Co se při něm vlastně děje? A kde končí symbol a kde začíná skutečná moc, která dokáže měnit realitu?   Mág stojí ve středu místnosti, tváří k vycházejícímu slunci. Prsty […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Jaké je vaše vnitřní zvíře?
nejsemsama.cz
Jaké je vaše vnitřní zvíře?
Oblíbené zvíře o vás může hodně prozradit. Podvědomě si ho totiž vybíráte na základě svých tužeb. Jaké silové zvíře máte v duši a jak vás může podpořit? Silová zvířata jsou našimi duchovními průvodci a ochránci. Během života se mění, mizí a znovu se vynořují podle toho, jakou sílu právě potřebujete. Tygr Jste silná osobnost s názory, za kterými si stojíte. Co je vaše,
Jak vzniklo lízátko? Sladký vynález zachránil dětské ruce před pohromou
epochaplus.cz
Jak vzniklo lízátko? Sladký vynález zachránil dětské ruce před pohromou
Stačí rozbalit obal, strčit do pusy a svět je hned o něco sladší. Lízátko dnes považujeme za naprostou samozřejmost, ale jeho vznik je překvapivě dobrodružný. Za tímto nenápadným vynálezem stojí středověcí mlsouni, závodní kůň, cukrářský důvtip i vědci, kteří dodnes diskutují o tom, kdo vlastně přišel s geniálním nápadem napíchnout cukr na klacík. Příběh začíná
Poprvé v Česku: DIANA ROSS – IN MOTION TOUR
epochanacestach.cz
Poprvé v Česku: DIANA ROSS – IN MOTION TOUR
Americká zpěvačka Diana Ross patří mezi nejzářivější ikony světové hudby. Její hlas i charisma formovaly celé generace posluchačů. Proslavila se již v 60. letech jako ústřední hvězda legendární skupiny The Supremes a její sólová kariéra ji katapultovala mezi absolutní elitu amerického soulu, popu i disca. Na pódiu dodnes okouzluje elegancí, energií a nestárnoucími hity. Konečně
Dvoudílné plavky a estetika uvolněného prázdninového stylu
panidomu.cz
Dvoudílné plavky a estetika uvolněného prázdninového stylu
Existuje něco, co lépe vystihuje prázdninovou náladu než dvoudílné plavky na pláži, sklenka něčeho studeného v ruce a slunce na obličeji? Přesně tenhle pocit totální uvolněnosti a svobody je to, o čem prázdninový styl je. Nejde jen o oblečení – je to celá estetika, vibe, způsob jak se cítíte. A dvoudílné plavky jsou dokonalým základem
Umíral otec kamikadze v agónii 17 hodin?
historyplus.cz
Umíral otec kamikadze v agónii 17 hodin?
Admirál Takidžiró Óniši se právě chystá ukončit svůj život: „Pro mě existuje jenom Japonsko současnosti a minulosti. Do Japonska budoucnosti už nepatřím.“ „Rozmyslete si to,“ rozmlouvá mu plán na sebevraždu jeho nejlepší přítel, profesor Kazuo Jacugi. Marně.   Útěcha, že plnil svoji povinnost vůči císaři a zemi, admirálu Takidžiróvi Ónišimu (1891–1945) nestačí. Cítí vinu za
Těstovinový salát s kuřecím masem a citronovou zálivkou
tisicereceptu.cz
Těstovinový salát s kuřecím masem a citronovou zálivkou
Suroviny 100 g anglické slaniny 300 g kuřecích prsou 450 g těstovin 100 g fazolek zelených 100 g hrášku 1 paprika zelená 2 ks jarní cibulky 100 g polníčku sůl mořská pepř Na zálivku
Hamsa: Prastará ruka, která má chránit před zlem už tisíce let
enigmaplus.cz
Hamsa: Prastará ruka, která má chránit před zlem už tisíce let
Na první pohled připomíná stylizovanou dlaň s rozevřenými prsty. Ve skutečnosti ale patří hamsa k nejstarším ochranným symbolům lidstva. Objevuje se v náboženstvích, kulturách i magických tradicích na
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Vyštvala Obermaierová synovu nevěstu z chalupy?
nasehvezdy.cz
Vyštvala Obermaierová synovu nevěstu z chalupy?
Veselka opět v nedohlednu? Není to dlouho, co si herečka známá ze seriálu Ulice Jaroslava Obermaierová (80) stěžovala, že by už ráda pro svého syna Jaroslava (44) nějakou tu nevěstu. Nejprve měly vě
Příčesek z vlasů skrýval tajemství
skutecnepribehy.cz
Příčesek z vlasů skrýval tajemství
Toužila jsem mít na hlavě bohatou hřívu, a tak jsem si koupila příčesek. Od té chvíle mě pronásledovali duchové. Mívala jsem nádherné, dlouhé a husté vlasy. Nevím, kde se stala chyba, ale vlasy mi začaly náhle řídnout a padat. Byla jsem z toho zoufalá. Bojovala jsem proti té pohromě vším. I když to okolí stále nepoznávalo, manžel si už mého
Garou, legendární muzikálový Quasimodo a ikona francouzského šansonu, již brzy vystoupí
iluxus.cz
Garou, legendární muzikálový Quasimodo a ikona francouzského šansonu, již brzy vystoupí
Kanadský zpěvák GAROU, známý jako slavný Quasimodo v muzikálu Notre-Dame de Paris (Zvoník u Matky Boží), vystoupí v rámci unikátní evropské tour „The Best Of“ v Praze! A to na jediném koncertě, který
Mamutí DNA se zachovala ve výkalech pravěkých syslů
21stoleti.cz
Mamutí DNA se zachovala ve výkalech pravěkých syslů
V chladných oblastech Sibiře a severní Kanady se vyskytuje sysel Parryův. Ve zkamenělých výkalech předchůdců těchto syslů, kteří obývali kanadský permafrost, objevili výzkumníci DNA dávných zvířat, vč
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz