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
Dánská farmaceutická společnost Novo Nordisk zahájila výrobu v novém závodě v Bohumili ve Středočeském kraji. Firma do areálu investovala více než osm miliard korun, což z projektu dělá jednu z největších investic do moderní farmaceutické výroby v České republice za poslední roky. Výroba se rozbíhá po dokončení testovacího provozu. V první fázi se závod zaměří […]
Praha, 20. května 2026 – Doprava v ČR vstupuje do další etapy digitalizace. Vláda schválila strategii rozvoje kooperativních inteligentních dopravních systémů C-ITS na období 2026 až 2031. Pod technickým názvem se skrývá praktická změna, kterou mohou řidiči v příštích letech pocítit velmi konkrétně. Auta, silnice, dopravní infrastruktura i některé městské systémy si budou v reálném […]
Do Českého Švýcarska se vrátil oheň. Plameny z jara jsou sice bezpečně uhašeny, znovu ale vzplály varovné hlasy volající po krocích, které by vzrůstající riziko lesních požárů do budoucna minimalizovaly.   Lesní požáry už nejsou problémem vzdáleného Středomoří. S oteplujícím se klimatem, vysušenou krajinou a desetiletími lidských zásahů se z nich stává nový evropský normál – a […]
Představte si pandemii, trvající 15 milionů let. A představte si, že se netýká jednoho druhu, ale protkává větší část stromu života různě příbuzných druhů savců. A nakonec si představte, že je tato pandemie tak významná, že zanechala svou stopu i v našem vlastním genomu.   Viry s námi i ostatními organismy koexistují už po miliony let a […]
reklama
Historie
Korunovace prvního českého krále: Odměnil se Vratislav II. arcibiskupovi za korunu?
Pražský hrad je od rána v obležení zvědavců. Takovou slávu česká země ještě nezažila. Poprvé v historii bude mít krále! Kníže Vratislav II. právě zažívá vrchol své panovnické kariéry.   Obřad, který se koná 15. června 1085, nevede nikdo menší než sám trevírský arcibiskup Egilbert (†1101) a v publiku mezi řadovými diváky stojí další osobnost, jež se […]
Předpověděl portugalský král vlastní smrt?
Královská rodina mává z otevřeného kočáru a provázejí ji ovace. Pak se ale z davu vynoří podmračený muž s plnovousem, poklekne na jedno koleno a zamíří pušku na cíl. Tím není nikdo jiný než sám panovník.   Diplomat. Mučedník. Tak znějí dvě přezdívky, pod kterými Portugalsko zná svého krále Karla I. (1863–1908). Ta první se vztahuje k jeho jednání […]
Jindřich II. za svou vášeň pro rytířské turnaje zaplatil životem
Ozve se dunivá rána a koňské zaržání. Král Jindřich II. se zakymácí a na konci kolbiště vypadne ze sedla. Hlavu má posetou dřevěnými úlomky a tvář zalitou krví. Při pohledu na tu hrůzu dvorní dámy vykřiknou. Panovníkova manželka Kateřina Medicejská omdlí.   Z lesa u Fontainebleau nedaleko Paříže se ozývají hlasité výstřely. „Za ním! Rychle!“ […]
Spáchala mafie na operního pěvce bombový útok?
Havanským operním domem se ozve ohlušující rána. Exploze je tak mohutná, že Enrica Carusa, který si připíná plášť, srazí na zem. Jeviště je v plamenech, všude jsou trosky a je slyšet křik.   Uslzená Dorothy Carusová (1893–1955) má sepjaté ruce a už poněkolikáté se modlí. Právě telefonovala s reportérem z United Press. „Dostali jsme zprávu, že dnes večer […]
Zajímavosti
Příběh vizitek: Kdo ji nemá, nesmí na banket
Na stříbrném podnose ve vstupní hale leží zdobný papírek. Pán domu ho zvědavě stiskne mezi prsty. Pak si všimne, že má lísteček ohnutý roh. Nahodí kabát a osobně se vydá do ulic, aby zanechal na jiném podnose podobně ohnutou vizitku…   Píše se rok 618 a Čína zdecimovaná občanskou válkou se dává dohromady. Hlavní podíl […]
Simo Häyhä: Střelec, který je postrachem Rudé armády
Když se jednoho večera krátce před Vánoci vrátí do tábora, je nezvykle zakaboněný. Zhltne ohřátou konzervu a hledí do ohně. Jako kdyby mu za zády stála zubatá s kosou. A také že stojí a gratuluje mu. Bílá smrt toho dne zabije 25 vojáků!   Časně ráno 30. listopadu 1939 vzlétnou do vzduchu sovětské bombardéry a […]
Bludičky: Odkud se berou tančící světélka?
V temných mlhavých nocích se nad močály a bažinatými loukami objevují podivná blikající světélka. Lidé jim říkají bludičky. Po staletí u nich vyvolávají úžas i strach, protože je považují za projev nadpřirozených sil.   Když se noc rozhostí nad krajinou, může se stát, že uvidíte malé plamínky tančící nad mokřady. Na první pohled vypadají jako […]
Co by bylo, kdyby dinosauři nevymřeli?
Před zhruba 66,5 miliony let dopadne do oblasti Mexického zálivu asteroid s průměrem cca 10 až 15 kilometrů. Vytvoří kráter velikosti středních Čech a spálí všechno v dosahu 2000 kilometrů. Následuje nevídaná vlna tsunami a do atmosféry se zvednou oblaka dýmu a prachu, která způsobí drastické ochlazení.   Během dalších let, než je rovnováha obnovena, vymírá […]
Záhady a napětí
Strašidelný maják St. Augustine: Místo smrti a utrpení!
Na pobřeží americké Floridy stojí maják, který měl sloužit jako bezpečný orientační bod pro lodě, místo světla uprostřed temnoty. Už krátce po svém zprovoznění se však začíná spojovat s tragédiemi a záhadnými událostmi, které se zde opakují s podivnou pravidelností. Může jít o souhru náhod, nebo o místo, kde minulost odmítá odejít?   Silná kamenná věž […]
Záhadný veleještěr od Hlohovce
Hustým porostem se prodírá důchodce, aby si v lese nasbíral léčivé byliny. Na chvíli se zastaví a po namáhavé chůzi si utírá orosené čelo. Najednou spatří, jak se na svahu mezi balvany, v paprscích letního slunce, vyhřívá neznámý tvor podobný obrovské ještěrce! Když obluda otevře tlamu, starý muž ztuhne strachem. Potichu ustoupí o několik kroků, […]
Obyvatele indické vesnice děsí duchové: Mohou za to zlé síly?
Obyvatelé vesnice Mariguda v indickém státě Urísa žijí od konce roku 2025 v rostoucím strachu. Několik vesničanů totiž za záhadných okolností umírá a jejich duše nyní údajně straší ve vesnici. Podle některých vesničanů může vše souviset se stavebními pracemi u zdejší řeky, kde se dříve konaly náboženské rituály. Probudila snad stavba zlé síly?   Klidná […]
Neviditelné tajemství královského města: Co se ukrývá pod Vysokým Mýtem?
Pod historickým centrem Vysokého Mýta v Pardubickém kraji se rozprostírá síť chodeb a sklepů, jejíž skutečný rozsah dodnes nikdo přesně nezná, a která vyvolává otázky, zda jde jen o praktické zázemí města, nebo o něco mnohem tajemnějšího. Možná právě proto se o ní vyprávějí příběhy, které se nikdy nepodařilo úplně vysvětlit.   Když člověk stojí na […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Vyprosila si první telegrafistka práci u císaře?
historyplus.cz
Vyprosila si první telegrafistka práci u císaře?
„Můj úmysl jest prositi o nějaké místo při c. k. státním telegrafu v Praze, čemuž dle přiložených vysvědčení vyhověno býti může,“ píše Ludmila Bozděchová samotnému císaři 17. června 1871. A doufá v kladné vyřízení své žádosti…   Vdát se, rodit jedno dítě za druhým a věnovat se manželovi, takové bývá poslání žen v 19.
Pestrá letní kytice, která neuvadne
panidomu.cz
Pestrá letní kytice, která neuvadne
Myslíte si, že se ze šišek dá tvořit jenom v zimě? To jste na omylu. Přesvědčte se sami a pojďte si vyrobit krásné květiny do vázy nebo jako obraz. Při tomto tvoření vás navíc čeká příjemná procházka po lese. Musíte si přece nasbírat ty šišky. Nám se osvědčily ty menší z borovic. Budete jich potřebovat
Symbol letní sezóny v tyrkysové barvě
iluxus.cz
Symbol letní sezóny v tyrkysové barvě
Tyrkysová udává tón letošního léta, elektrizuje styly a přitahuje pozornost. Spojením svěží minerální čistoty a slunné smyslnosti z ní značka Frederique Constant učinila podpis svého nového modelu Man
Sebevědomí ukryté v jediném tahu
nejsemsama.cz
Sebevědomí ukryté v jediném tahu
Oční linky asi nikdy nevyjdou z módy. Krásně zvýrazní oči a dodají jim svůdný, sebevědomý pohled. Ať už jste milovnicí tenkých či dramatických linek, je potřeba zvolit správnou pomůcku. Pro denní líčení je vhodná měkká kajalová tužka. Začněte kreslit linku u vnitřního koutku, kde by měla být nejtenčí, a směrem k vnějšímu koutku ji mírně rozšiřujte. Pokud vám „ujede ruka“,
Léto v Olomouckém kraji: krajina poznání, příběhů a živé kultury
epochanacestach.cz
Léto v Olomouckém kraji: krajina poznání, příběhů a živé kultury
Jsou regiony, které se návštěvníkům představují jediným symbolem. Olomoucký kraj mezi ně nepatří. Jeho kouzlo spočívá v rozmanitosti. Během jediného dne lze projít středověkým hradem, sestoupit do podzemních jeskyní, vystoupat na rozhlednu, projít se po hřebeni Jeseníků a večer strávit na festivalu pod širým nebem. Právě propojení poznání, kultury a aktivního odpočinku dělá z regionu
Nejnebezpečnější vedra v dějinách Evropy. Smrtící není jen teplota, ale i vlhkost
21stoleti.cz
Nejnebezpečnější vedra v dějinách Evropy. Smrtící není jen teplota, ale i vlhkost
Evropa zažívá nejnebezpečnější vlnu veder v historii měření. Nejenže padají teplotní rekordy, ale vůbec poprvé se v takovém rozsahu spojily extrémní teploty s mimořádně vysokou vlhkostí vzduchu. Právě
Bluetooth: Jak vikingský král propojil mobil s reproduktorem
epochaplus.cz
Bluetooth: Jak vikingský král propojil mobil s reproduktorem
Každý den ho používáme, aniž bychom nad tím přemýšleli. Sluchátka se spojí s telefonem, chytré hodinky s mobilem a reproduktor začne hrát bez jediného kabelu. Technologie Bluetooth je dnes tak běžná jako elektřina v zásuvce. Málokdo ale ví, že její jméno pochází od skutečného vikingského krále, který žil před více než tisíci lety. Jak se
Kdo mu běhá za Bouškovou?
nasehvezdy.cz
Kdo mu běhá za Bouškovou?
Konec věčné samoty a odříkání! Právě takhle si měla dupnout herečka ze seriálu Policie Modrava Jana Boušková (72). Doteď byla za tu trpělivou ženušku, která se nehne od plotny, zatímco její manžel, h
Čokoládové brownies nikdy nevyjdou z módy
tisicereceptu.cz
Čokoládové brownies nikdy nevyjdou z módy
Moderní pochoutka, kterou si zamilují i ti, kteří sladkému obecně moc neholdují. A děti ji budou milovat dvojnásob. Suroviny na 8–10 porcí 350 g čokolády (nejlépe s 50–60 % kakaa) 250 g másla
Žena v zrcadle prosí o pomoc
skutecnepribehy.cz
Žena v zrcadle prosí o pomoc
Když jsem byla malá, bála jsem se zrcadel. Babička tvrdila, že představují bránu pro duše zemřelých. Po pár letech jsem na to zapomněla. Jedna návštěva u mé babičky Anny mi v hlavě zůstane asi navždycky. Jela jsem k ní na prázdniny. S dědou vlastnili starší stavení. Babička měla v každém patře zrcadlo. Bylo to fascinují
Životabudič jménem sprcha
rezidenceonline.cz
Životabudič jménem sprcha
Dopřeje relax a nabije energií, představuje soukromé útočiště, je zdrojem wellness prožitků. Nejmodernější hygienické oázy, jež sprchování pozvedají na dokonalý očistný rituál těla i mysli, potěší prvotřídním designem, prémiovými materiály a technologiemi. Moderní sprchové kouty nebo panely na první pohled zaujmou jednoduchým designem, inspirovaným nejčastěji minimalismem, kde každý prvek v prostoru má své místo a
Přízrak z Hollywoodu: Straší tu nešťastná herečka?
enigmaplus.cz
Přízrak z Hollywoodu: Straší tu nešťastná herečka?
Roku 2017 se čtveřice přátel v Los Angeles vydává k nápisu Hollywood. Stoupají po kopci Mount Lee, jeden z nich ale uklouzne a od skupinky se oddělí. Když se pak vrací, je bílý jako stěna. Právě prý
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