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
Svět módního průmyslu se znovu posouvá směrem k udržitelnosti a inovacím…Americký start-up Galy pracuje na laboratorně pěstované bavlně. Tento krok by podle odborníků mohl představovat jednu z nejzásadnějších změn v produkci textilních materiálů za poslední desetiletí.   „Šetrné hospodaření s přírodními zdroji je v módním průmyslu možné – a platí to i napříč dalšími segmenty. […]
Tým českých vědců dosáhl významného posunu v pochopení evoluce rostlin. V zatopených pískovnách na střední Moravě se jim podařilo identifikovat unikátního křížence lakušníků, který představuje dosud chybějící článek v našem poznání toho, jak v přírodě vznikají nové druhy. Tento objev potvrzuje dlouholeté teoretické předpoklady o raných fázích evolučních procesů v této skupině vodních rostlin.   […]
Jsou malá, nenápadná a stále vytrvalejší. Klíšťata se v uplynulém roce znovu přihlásila o slovo. Výrazně. Počty případů klíšťové encefalitidy i lymeské borreliózy v České republice v roce 2025 výrazně vzrostly. A ukázaly, že souboj člověka s osminohým parazitem zdaleka nekončí. Rok 2025 potvrdil, že klíšťata už dávno nebyla jen sezónní záležitostí jara a léta. […]
Český svaz ochránců přírody (ČSOP), jeden z největších a nejstarších ochranářských spolků u nás, věnuje každý rok vždy nějaké zajímavé skupině rostlin či živočichů. Na dané téma připraví putovní výstavu, přednášky, vycházky, semináře či soutěže. Pro rok 2026 vybral hořce a hořečky.   Hořce patří k oblíbeným a všeobecně známým rostlinám. Zatímco v horách se s nimi lze setkat ještě […]
reklama
Historie
Výletní místo se změnilo v tábor smrti
Bělehrad prochází ve 30. letech minulého století výraznou architektonickou proměnou. Jedním ze symbolů modernizace hlavního města tehdejšího Království Jugoslávie má být průmyslové výstaviště Staro Sajmište.   Rozlehlý areál u řeky Sávy je otevřen v září 1937. Podívat se do něj přijdou davy lidí, které mohou obdivovat nazdobené výstavní pavilony či centrální věž s televizním vysílačem. […]
Král Gustav válel na tenisovém kurtu
„Je tak slaboučký. I vítr by ho odfouknul,“ šuškají si o švédském princi Gustavovi dvořané. Nejstarší syn švédského a norského krále Oskara II. a jeho manželky Žofie Nassavské  síly opravdu moc nepobral.   Jako dítě je hubený a neduživý a musí ho léčit dokonce elektrošoky. O to víc touží být Oskar (1858–1950) zdravý, a proto […]
Církev se postarala, aby Giordano Bruno nepromluvil
Na hranici visí nohama vzhůru nahé tělo odsouzence, kterého teď začínají stravovat plameny. Nesmí promluvit a nemůže ani křičet, jazyk má totiž spoutaný stejně jako své tělo.   Až do roku 1565 existuje pouze Filippo Bruno (1548–1600), rodák z malé vesničky u Neapole. Tehdy ve svých 17 letech vstupuje do dominikánského kláštera a přijímá nové jméno […]
Bojovaly s nemocemi Drimlovy loutky?
Když na počátku 20. let minulého století přijímá čs. ministerstvo zdravotnictví nového referenta, nemůže mít šťastnější ruku.   Vystudovaný lékař a rodák z východočeské Chocně Karel Driml (1891–1929) od své promoce v roce 1914 působil pět let jako asistent bakteriologického oddělení Hlavova patologicko-anatomického ústavu, ale to nejsou jediné zkušenosti, které může nabídnout. „Studoval organizaci veřejného zdravotnictví […]
Zajímavosti
Příběh švihadla: Proč je nejdřív jenom pro kluky?
Postavy na kresbách v egyptských hrobkách pletou zvláštní provaz z dlouhých stonků. Co to asi bude? Mnozí archeologové jsou přesvědčeni o tom, že švihadlo!   Příběhů o vniku švihadla existuje hned několik. Egypťané mohli pomůcku z bambusu či vinné révy používat už okolo roku 1600 př. n. l. jen tak pro zábavu nebo ke zlepšení […]
Modrá stuha: Ocenění, které pomůže zkrátit válku!
Na přelomu 19. a 20. století nejsou žádná letadla ani internetové připojení, a tak veškeré spojení mezi americkým kontinentem a Evropou obstarává lodní doprava…A právě v ní hraje prim takzvaná Modrá stuha, která je dnes už záležitostí minulosti.   Modrá stuha je vlastně výzva, jež značí tehdejší technologický pokrok. Ve zkratce jde o ocenění za […]
Ksar Draa: Kdo postavil pevnost uprostřed pouště?
Horký vítr si hraje s písečnými dunami. Široko daleko jen monotónně se přelívající oranžová peřina alžírské pouště Timimoun. A uprostřed toho všeho, ruina kruhové pevnosti. Proč právě tady? A kdo ji postavil? A kdy? Tato stavba zamotá nejednu hlavu historiků i archeologů…   Zástup velbloudů se plahočí nehostinnou krajinou. Konečně! Ksar, jak se říká tradičním opevněným […]
Operace Anadyr: Jak dostali Sověti rakety na Kubu?
Moskva lže, Havana mlčí, Washington zuří. Tak nějak by se dal shrnout počátek kubánské krize, při které se svět ve 20. století ocitne nejblíže jaderné válce. Co ji spustí? Tajná sovětská operace pojmenovaná po sibiřské řece.   Po zpackané americké invazi v Zátoce sviní cítí Rusové šanci a Nikita Chruščov (1894–1971) společně s maršálem a […]
Záhady a napětí
Návrat UFO trojúhelníků? Záhadný objekt ve tvaru písmene V spatřen nad Los Angeles!
Objekty ve tvaru trojúhelníku patří mezi nejčastější a také nejzáhadnější typy UFO. Jeden takový byl v létě roku 2025 spatřen přímo nad Los Angeles, kde jej zpozorovala a natočila dvojice svědků. Nápadně se přitom podobá objektu, který nad několika americkými státy přeletěl během slavného UFO incidentu v roce 1997.   Dvojice obyvatel amerického města Los […]
Mlčení až za hrob. Krutý trest či pomsta tajné společnosti?
Pod nízkým stropem temnice se nese přidušený chrapot a stenání. Pochodně zasazené do železných držáků osvětlují ponurou scénu. Čtyři drábi drží odsouzence na lavici, zatímco pátý mu pevně svírá hlavu. Polonahý kat v kapuci pak přistoupí k provinilci s otevřeným zámkem v ruce. Když se skloní nad obětí, opět se rozlehne bolestný řev…   Malíř, spisovatel […]
Podivuhodný řád kamaldulských poustevníků: Strážci dávných vědomostí?
Nesměli mluvit, komunikovat s okolním světem a studium či vědecká činnost jim byly přísně zakázány. Kamaldulové patřili k tem nejpřísnějším řádům katolické církve, a přesto právě ve zdech Červeného kláštera vznikla unikátní vícejazyčná díla odborné úrovně. Jaká tajemství se skrývala za tichými stěnami?   Na území Slovenska žijí kamaldulové od roku 1720, kdy založili poustevnu v Červeném klášteře. […]
Záhadný Pauliho efekt: Když technika podivně selhává!
Každý den se na světě dějí věci, nad kterými zůstává rozum stát. Typickým příkladem je tzv. Pauliho efekt. Z jakého důvodu dochází v přítomnosti některých lidí k závažným poruchám technických zařízení? A proč je tímto záhadným jevem proslulý právě fyzik Wolfgang Pauli?   Stalo se to někdy asi každému. Člověk přijde do místnosti, nechce na sebe příliš upozorňovat, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Přemysl Otakar II. vs. Štěpán V.: Nenávist, léčky a zápas do posledního dechu
historyplus.cz
Přemysl Otakar II. vs. Štěpán V.: Nenávist, léčky a zápas do posledního dechu
Léčky a úskoky jsou jeho specialitou. V tomto způsobu boje je uherský král Štěpán V. skutečně vynalézavý! Past nachystá i na Přemysla Otakara II., jehož chce zajmout, či snad dokonce zabít! Český panovník však díky včasnému varování hrozícímu nebezpečí unikne a na zrádné chování svého rivala podá stížnost k papeži do Říma…   S uherským králem Bélou
Krémová polévka s rebarborou
tisicereceptu.cz
Krémová polévka s rebarborou
Suroviny na 4 porce 1 kg rebarbory 500 ml zeleninového vývaru 2 lžíce přírod. cukru krupice 4 lžíce zakysané smetany tabasco pepř mletý sůl Postup Očištěnou rebarboru oloupejte, opláchn
Vyčarujte si štíhlejší tvář
nejsemsama.cz
Vyčarujte si štíhlejší tvář
Někdy tváře rozkvetou jako dva plné květy. Stačí pár něžných úprav, a váš obličej získá lehkost ranní mlhy. Zhubnout jen v jedné části těla je úkol téměř nemožný, a oteklá tvář může mít navíc mnoho různých příčin. Může za tím být například alergická reakce, špatné stravovací návyky, nedostatek spánku, zavodnění organismu nebo genetika. Pokud zjistíte, co za
Badatel zmizel poblíž Oblasti 51: Musel být odstraněn?
enigmaplus.cz
Badatel zmizel poblíž Oblasti 51: Musel být odstraněn?
Krátce před svým zmizením zveřejňuje americký badatel Kenny Veach na internetu video, kde tvrdí, že jižně od Oblasti 51 našel podivnou jeskyni ve tvaru „M“. Navzdory varování lidí se ji vrací prozkoum
Teritorium krále zvířat: Lvi kdysi lovili i v Japonsku
21stoleti.cz
Teritorium krále zvířat: Lvi kdysi lovili i v Japonsku
Není to největší šelma, ani největší suchozemské šelma, a dokonce ani největší kočkovitá šelma. Přesto je lev označován za krále zvířat. Spojován bývá zpravidla s africkým kontinentem, v omezeném počt
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
Hořká sůl pro zdravý život
panidomu.cz
Hořká sůl pro zdravý život
Koupání ve vodě s epsomskou solí zklidní nervy a stres, pomůže utišit bolesti hlavy, zlepší spánek i regeneraci namožených svalů, pomůže vzpamatovat se ze zvýšené zátěže. Co je epsomská sůl? Jde o sloučeninu hořčíku, síry a kyslíku, chemicky síran hořečnatý. Je oblíbeným přírodním prostředkem pro relaxační koupele. * Jak na relaxační koupel: Rozpusťte 1–2 šálky
Mezi hroby jsme zažili hrůzu
skutecnepribehy.cz
Mezi hroby jsme zažili hrůzu
Jak je člověk mladý, tak je i hloupý. Když jsme se vydali s přáteli na hřbitov, nechovali jsme se zrovna ukázkově. Ubytovali jsme se tehdy ve starém penzionu, a když přišel večer, Ondřej dostal skvělý nápad. Posilněný alkoholem povídá. „Co kdybychom se vydali na místní hřbitov? Třeba něco zažijeme.“ Nadšená jsem nebyla, ale nechtěla jsem na penzionu
Jak vylepšit svou nemovitost? Jde to i za pár korun a svépomocí
epochaplus.cz
Jak vylepšit svou nemovitost? Jde to i za pár korun a svépomocí
Také vám přijde, že vaše bydlení není tak zajímavé, a tak originální, jako tomu bylo před lety? V tom případě je nejvyšší čas na to, abyste zapřemýšleli nad tím, že si to doma trochu upravíte, že si to doma trochu zvelebíte. Teď vás možná začne napadat, že budete muset najít a oslovit řemeslníky, počkat několik měsíců,
Útěk Hrušínské od rodiny za kolegou z Ulice?
nasehvezdy.cz
Útěk Hrušínské od rodiny za kolegou z Ulice?
Manželství herečky ze seriálu Ulice Kristýny Hrušínské (40) definitivně ztroskotalo a jako koráb klesá ke dnu? Právě to vyplývá z domněnek, které se poslední dobou šíří nezadržitelnou rychlostí. Hru
The Dramatizer od Douglas Collection je novou beauty hvězdou
iluxus.cz
The Dramatizer od Douglas Collection je novou beauty hvězdou
Milovnice výrazného líčení mají nový důvod k radosti. Značka Douglas představuje horkou novinku ze své privátní řady Douglas Collection – řasenku The Dramatizer, která slibuje maximální objem, délku i
Setkání se šumavskými bylinkami může uzdravovat
epochanacestach.cz
Setkání se šumavskými bylinkami může uzdravovat
Šumavské bylinné lázně v Kašperských Horách jsou vzácné. Tradice zdejšího léčitelství se tu pojí s moderním pojetím wellness. A u toho nesmíte chybět. Jsou naprosto výjimečné a přitom vlastně totálně obyčejné. Na nic speciálního si nehrají a právě proto lidi okouzlují. Bylinné lázně leží přímo v historickém centru městečka nedaleko řeky Otavy, pod dohledem majestátního hradu Kašperk. Jejich jedinečnost spočívá v tom, že využívají
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