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
Pražská Ice Arena Kateřinky dokončila testování nové technologie HIPPOTRON ICE, která pomohla snížit měsíční náklady na elektrickou energii v průměru o 28 000 Kč a zároveň výrazně zvýšila kvalitu ledové plochy. Testování zařízení probíhalo od května do července s cílem prověřit jeho skutečný přínos a spolehlivost v energeticky náročném letním provozu.   Dodavatelem řešení je […]
Na českých silnicích je stále těsněji. Počet osobních aut se letos vyšplhá přes hranici 7 milionů. Jen za první polovinu roku přibylo téměř 85 tisíc vozidel. Český vozový park navíc dál stárne.   K 30. červnu 2026 bylo v Česku registrováno 6 940 271 osobních vozidel. Do magické sedmičky tak chybí už jen 59 729 […]
Jak využít nejjemnější část betonového odpadu, pro kterou dnes recyklace jen obtížně hledá uplatnění a která často končí na skládkách? Čeští vědci prokázali, že takový betonový prach lze pomocí bakteriálně řízených procesů spojit do soudržného materiálu – a to bez použití cementu.   Výzkum přitom přinesl nečekané zjištění: účinnější než původně testované ureolytické bakterie byly […]
Vlajka, medaile, plyšák, flétna nebo třeba Krteček. Astronauti si na oběžnou dráhu vozí nejen vědecké vybavení, ale také malé předměty s velkým příběhem. Teď dostává šanci vybrat český symbol veřejnost. Co byste poslali do vesmíru Vy?   Co by mělo reprezentovat Českou republiku stovky kilometrů nad Zemí? Předmět připomínající českou historii, vědecký objev, kulturní tradici, […]
reklama
Historie
Pohádkové město vyrostlo díky zemětřesení
Nabízeli mu zástupy vznešených nevěst. On se však osudově zamiloval do vdané šlechtičny Eleonory Teles de Menezes. Potají si ji v roce 1371 vzal za ženu a vzápětí ji začal zahrnovat statky z královského majetku. Je mezi nimi i Sintra. Když mu okolí dá najevo svou nevoli, král Ferdinand I. se uchýlí právě tam. Místo […]
Skandální Poslední večeře: Malíře vyslýchala inkvizice
Předvolali ho před inkviziční tribunál. Je to kvůli jeho dílu Poslední večeře Páně. Inkvizitoři mají pocit, že se malíř Paolo Veronese zbláznil. Jedno z nejposvátnějších témat křesťanství ztvárnil na obřím obrazu jako „žranici“ v benátském šlechtickém paláci!   Pět a půl metru vysoký a téměř třináct metrů dlouhý obraz italský malíř Paolo Veronese (1528–1588) vytvořil […]
Frida Kahlo měla doma zvěřinec
Fridě Kahlo je 46 let, má po amputaci nohy a její závislost na lécích se stupňuje. „Nikdy v životě jsem netrpěla víc,“ zapíše si v únoru 1954 do deníku. Ani tak se ale ze svého milovaného Modrého domu nechce hnout. Strávila v něm koneckonců celý život.   Ozve se hlasitá rána a přeplněný školní autobus sjede z cesty do […]
Chtěla si první dáma Filipín koupit Beatles?
„Nevím, prostě nevím, kterou si vybrat,“ naříká nad kabelkami manželka filipínského prezidenta Marcose při návštěvě jednoho z butiků. Nakonec se rozhodne, že ho koupí celý, a to i s vyděšenou prodavačkou.   Její dětství má k rodinné idylce hodně daleko. Imelda (*1929), budoucí první dáma Filipín,  vyrůstá v toxickém prostředí. Její otec Vicente Romualdez má z prvního manželství […]
Zajímavosti
Tajemství frenologie: Co všechno se dá vyčíst z naší lebky?
George Combe soustředěně prohmatává hlavu devítiletého hocha. Jednou se na ní usadí královská koruna. Píše se rok 1850 a jeden z nejslavnějších frenologů má konečně jasno: „Přední část mozku zodpovídající za intelekt není příliš rozvinuta.“ Královna Viktorie se tváří, jakoby se právě zakousla do kyselé okurky.   Přes 20 let se činí jako mluvčí frenologického hnutí. […]
Když se ztratí premiér: Záhada Harolda Holta není dodnes objasněna
Z funkce australského premiéra ho nesesadí prohra ve volbách, korupční skandál či jiná pikantní aféra. Harold Holt (1908–1967) jednoduše zmizí a už se nikdy neobjeví.   Na svět vykoukne v Sydney, vzdělání se mu ale dostává v Melbourne – zaujme ho svět právních paragrafů. Chvíli pracuje jako koncipient, když se píše rok 1934, kandiduje do parlamentu. Vyjde […]
Vanilka: Lusky, které dobyly svět!
Vanilku si oblíbí už dávní Totonakové z jihovýchodního Mexika, kteří ji považují za dar bohů. Aztékové ji později míchají s kakaem a Olmékové ji používají při rituálech. Když se pak dostává díky španělským dobyvatelům do Evropy, okouzlí vanilková chuť i vůně celý kontinent.   Když se řekne vanilka, většina z nás si představí voňavý lusk […]
Ledňáček: Osamělý lovec i létající drahokam
Když se člověk prochází kolem řeky nebo klidného rybníka, většinou netuší, že v jeho blízkosti sedí jeden z nejkrásnějších ptáků Evropy. Ledňáček říční, malý drahokam s peřím jako z palety excentrického malíře, patří k nejbarevnějším zvířatům, jaká u nás vůbec žijí.   I když je na světě okolo 90 různých druhů ledňáčků, pouze tento hnízdí […]
Záhady a napětí
Záhadná smrt ruského turisty: Chtěl ho zabít duch?
V květnu 2025 po pádu z devátého patra bytového domu v Thajsku umírá ruský turista. Těsně před smrtí muž prohlašuje, že ho pronásleduje „vražedný duch s vypoulenýma očima“. S tímto tvrzením se dokonce obrátí i na hlídače v budově, nikdo mu ale nedokáže pomoci. Stojí za jeho smrtí skutečně vražedný duch, nebo spíš drogy či […]
Bell Witch Cave: Jeskyně nejděsivějšího amerického poltergeista?
Někdo si z jeskyně odnese malý kámen. Jen jako suvenýr, nic víc. Brzy se ale začnou doma ozývat kroky, šepot a rány, které nemají původ. Jako by si návštěvník z Bell Witch Cave se sebou přinesl i pozornost něčeho, co v podzemí čeká už staletí. Proč se právě tato jeskyně v Tennessee stala jedním z […]
Magický trojúhelník Karlova mostu: Jak astronomie a numerologie stvořily energetický štít Prahy
Když 9. července 1357 položil císař Karel IV. základní kámen nejslavnějšího českého mostu, nebyla to náhoda. Otec vlasti byl vysokým zasvěcencem v oblasti tajných nauk a astrologie. Společně s dvorními mágy prý navrhl Karlův most jako gigantický energetický harmonizátor, který měl Prahu chránit před temnými silami, povodněmi a nepřáteli. Jak přesně osa mostu směřuje k […]
Tajemná světla od hory Brown Mountain: Záhada, která inspirovala Akta X!
Nad severoamerickou horou Brown Mountain bývají čas od času pozorovány tajemné světelné koule přelétající vysokou rychlostí nad korunami stromů. Existuje řada fotografií či nahrávek, které je zachycují. Světla se dokonce objevila i v kultovním seriálu Akta X. Dodnes však zůstávají bez vysvětlení. Co může být jejich zdrojem?   Speciální agent FBI Fox Mulder se v […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Mlsné prase málem vyvolalo válku mezi USA a Británií
epochaplus.cz
Mlsné prase málem vyvolalo válku mezi USA a Británií
Představte si, že vám soused vleze na zahradu, začne vám okusovat zeleninu a vy ho v návalu vzteku zastřelíte. Normální sousedská hádka? Možná. Jenže se píše rok 1859, zahrada leží na území, o které se přou Spojené státy a Velká Británie, a zastřelené zvíře patří mocné britské společnosti, může z toho být mezinárodní krize. Přesně
Aby dobře kynulo
panidomu.cz
Aby dobře kynulo
Existuje spousta prostředků, které kynutí pomohou či nakypří těsto. Někdy jsme ovšem na rozpacích, jaký vybrat. Použít můžeme prášek do pečiva, jedlou sodu, vinný kámen nebo droždí, a to jak sušené, tak čerstvé. Droždí Potřebujeme je do všech kynutých těst. V těch nám různé kypřicí prášky moc nepomohou. Droždí totiž zachovává v kynutých těstech šťavnatost a jemnost,
Koktejl Mionetto Raspberry Spritz
tisicereceptu.cz
Koktejl Mionetto Raspberry Spritz
Chystáte zahradní party nebo nějakou oslavu? Blýskněte se koktejlem z malin a prosecca, jejichž chutě spolu ladí v úžasné harmonii. Potřebujete 80 ml Prosecco Mionetto Prestige Brut 40 ml ginu
Königstein nad Labem skrývá osm století historie
epochanacestach.cz
Königstein nad Labem skrývá osm století historie
Vysoko nad údolím řeky Labe se k neby zvedají hradby, za nimiž se ukrývá nevšední svět připomínající malé město. Podzemní kasematy, staleté budovy, hluboká studna i barokní zámek dávají pevnosti Königstein lehce tajemnou atmosféru. Její minulost přitom sahá více než osm století zpět a překvapivě úzce se dotýká také českých dějin. Königstein patří k největším
Textury a dekory pro stěny
rezidenceonline.cz
Textury a dekory pro stěny
Tapeta jako výrazové gesto definuje atmosféru místnosti. Vzor, textura, barevnost, to vše vytváří vizuální rytmus, který ovlivňuje vnímání prostoru. Nálada interiéru tak může být ve výsledku klidná i bouřlivá, ale vždy by měla být promyšlená. Dobře zvolená tapeta dokáže proměnit prostor bez nutnosti stavebních zásahů. Je to nástroj, který pracuje s emocí, rytmem i světlem,
Sestrojili nacisté v Praze létající talíř?
historyplus.cz
Sestrojili nacisté v Praze létající talíř?
Hitler si ke konci války uvědomuje, že od jisté porážky ho může zachránit snad už jen zázrak. „Pracujeme na tom,“ ujistí ho ministr letectví Hermann Göring. V únoru 1945 má na pražském letišti ve Kbelích proběhnout test nové německé superzbraně – letounu ve tvaru disku, který dokáže vyvinout rychlost až 4000 kilometrů v hodině…  
Připravte svou pleť na chladné měsíce
nejsemsama.cz
Připravte svou pleť na chladné měsíce
S podzimem přichází čas na to, abychom se víc věnovaly samy sobě. Babí léto je ideální čas pro dlouhodobou regeneraci naší pokožky, vlasů a získání nové energie. Podzim je doba, kdy byste se měla zaměřit na všechny škody, které napáchaly sluneční paprsky nebo prudké teplotní změny. Je to zároveň období, kdy můžete připravit svoji pokožku na zimu,
Diagnóza ze srdečního pulzu: Je možné vyčíst zdravotní stav pohmatem předloktí?
enigmaplus.cz
Diagnóza ze srdečního pulzu: Je možné vyčíst zdravotní stav pohmatem předloktí?
Srdeční pulz je mnohem víc než známka toho, že jsme naživu. V tradiční medicíně Dálného i Blízkého východu z něj prý léčitelé umí vyčíst zásadní informace o stavu vnitřních orgánů a odhalit zdravotní
Adoptujte mořskou želvu a sledujte její cestu oceánem
iluxus.cz
Adoptujte mořskou želvu a sledujte její cestu oceánem
Nebojte, nejedná se o adopci v běžném slova smyslu. Žádná želva se totiž nestěhuje do nového domova a člověk se nestává jejím majitelem. Místo toho dostává možnost symbolicky podpořit konkrétního mořs
Matčin duch žádá o odpuštění
skutecnepribehy.cz
Matčin duch žádá o odpuštění
Poté, co moje matka zemřela, mi zůstaly šrámy na duši. Poslední roky jsme spolu kvůli jejímu pití nevycházely moc dobře… Začalo to rozvodem mých rodičů. Otec už měl dost toho věčného vyčítání a nadávek, kterými ho matka zásobovala. Když už jeho pohár trpělivosti přetekl, podal žádost o rozvod. Zatímco on se pokusil začít znovu, matka spadla na
Je to tady! Našel si muž Švandové milenku?
nasehvezdy.cz
Je to tady! Našel si muž Švandové milenku?
Stalo se to, co by nikdy nikdo nečekal? Herečka ze seriálu Sex O’Clock Jana Švandová (79) vždy platila za krasavici, která se nemusí o svého manžela bát. Kde by její muž Pavel Satorie (76) hledal le
Bez Měsíce by Země byla jiným světem
21stoleti.cz
Bez Měsíce by Země byla jiným světem
Básníky inspiruje, vlky podněcuje k vytí, moře zvedá do přílivu a lidstvo nutí zvedat oči k obloze. Takový je jediný přirozený satelit naší domovské planety. Nechybělo však málo a Země by, podobně jak
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