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
Ať už tajně, nebo otevřeně, letní flirtování k prázdninové atmosféře jednoduše patří. Že na výletech nebo v zahraničí snadněji podléháme novým lákadlům, potvrzují i statistiky českého sexshopu YOO.cz – celých 38 % Čechů uvádí, že se rádi seznamují na cestách   Není se čemu divit – nové prostředí stimuluje smysly a pomáhá se uvolnit. Jen […]
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 […]
reklama
Historie
Hanácký obr bavil císaře
Když mu chtěl otec v devíti letech koupit boty, trhovci se zděsili. Tak velkou nohu totiž dosud neviděli. Už jako chlapec měl Josef takovou sílu, že jedním úderem dokázal zmrzačit krávu.   Josef Drásal (†1886) přišel na svět 4. července 1841 v Chromči na Šumpersku do chudé rodiny brusiče jehel. Vzrůstem se už od útlého věku liší od […]
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 […]
Zajímavosti
Atentát na Augustina Gölzera: Heydrich nebyl jediný!
Odbojová skupina Předvoj funguje na území Protektorátu už od roku 1943, kdy se pasivní odpor vůči nacismu přetaví do akce. „Někdo musí něco začít dělat!“ rozhodují se studenti scházející se v evangelickém sboru na pražském Smíchově.   Brzy se členská základna rozšíří a začne navazovat kontakty i jinde po republice. Rozsáhlá odbojová činnost nezůstane gestapu […]
Taneční maratony: Klakson, facky i smrt vyčerpáním
Na první pohled to vypadá jako neškodná zábava. Hudba hraje, páry se drží za ruce, publikum tleská a parket nikdy neztichne. Ve Spojených státech se ve 20. a 30. letech 20. století stávají taneční maratony masovou atrakcí.   Soutěžící tančí – nebo spíš chodí, kolébají se a drží jeden druhého – celé dny i noci. […]
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 […]
Záhady a napětí
Winchester Mystery House: Stavěla slavná dědička past na duchy?
Dveře se otevřou a za nimi není pokoj, ale prázdný prostor. Schodiště stoupá ke stropu a chodba se bez varování zlomí jiným směrem. V kalifornském San José stojí sídlo, které působí, jako by ho někdo stavěl podle plánů, jimž měl rozumět spíš mrtvý než živý. Byl Winchester Mystery House jen výstředním domem bohaté vdovy, nebo […]
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 […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Až skončí grilovací sezona…
panidomu.cz
Až skončí grilovací sezona…
… pak je na čase vyčištit a ulož gril na zimu. Je jedno, jestli máte elektrický, na dřevěné uhlí nebo plynový. Každý se čistí trochu jinak, ale práce s tím je vždycky. Vždycky upotřebíte kbelík s teplou vodou, gumové rukavice, houbičku na nádobí a některý odmašťovací prostředek. Na dřevěné uhlí Vykartáčujte nebo vysajte zbytky
Swiss Pristine od La Prairie: Nová definice zdravé pleti
iluxus.cz
Swiss Pristine od La Prairie: Nová definice zdravé pleti
Nová kolekce La Prairie, nesoucí označení Swiss Pristine, je poctou švýcarskému dědictví. Navržena byla speciálně pro potřeby citlivé a namáhané pleti. Srdcem celé kolekce Swiss Pristine je kožní bari
Vyzrála skupinka ochotníků na StB?
historyplus.cz
Vyzrála skupinka ochotníků na StB?
Člen kulturní komise národního výboru v hledišti znervózní. Gauner nad gaunery, postava policisty Lockita, šikovně manipuluje celým podsvětím. Zloději a prostitutky se vyjadřují sofistikovaným jazykem politiků a veřejných činitelů. A publikum tomu nadšeně tleská…   Od roku 1969 se Československo noří do normalizačního temna. Kulturní instituce ovládli prosovětští komunisté a z jevišť, televize i filmu mizí
Biblická tajemství: Zahrada Eden i vroucí řeka Sambatjon
enigmaplus.cz
Biblická tajemství: Zahrada Eden i vroucí řeka Sambatjon
Eden, v němž blaženě žijí první lidé do doby, než okusí zakázaných plodů, se podle Bible nachází mezi čtyřmi řekami. Mezi Eufratem, Tigridem a pravděpodobně jeho přítoky Zábem a Dijálou. To odpovídá ú
Další bouřlivé manželství Kuchařové?
nasehvezdy.cz
Další bouřlivé manželství Kuchařové?
Bude i druhé manželství někdejší Miss World Taťány Kuchařové (38) jedna velká „Itálie“? Skončí krachem a házením špíny jedním na druhého, stejně jako to bylo s prvním manželem, muzikantem Ondřejem Br
Jak jsem se vyléčila z těžkých depresí
skutecnepribehy.cz
Jak jsem se vyléčila z těžkých depresí
Po manželově smrti jsem brala několik let antidepresiva. Ale ani potom, co jsem je směla přestat užívat, jsem nebyla v pořádku. Můj muž byl moje celoživotní láska, byl to pro mě poklad, nenahraditelný a neocenitelný. Naše manželství nebylo běžné. Nejsem slepá, dobře jsem si všimla, jak ošklivě se k sobě partneři často chovají, a je mi známa skutečnost, že
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,
Jarní polévka s řeřichou
tisicereceptu.cz
Jarní polévka s řeřichou
Byť se skvěle hodí na jaro, uvařit si ji můžete samozřejmě po celý rok. Polévku můžete zdobit šlehačkou a zbylými kousky čerstvé řeřichy. Suroviny 75 g řeřichy 1 šalotku 30 g másla 30 g hladk
Chameleon pardálí: Bleskový lovec z Madagaskaru
21stoleti.cz
Chameleon pardálí: Bleskový lovec z Madagaskaru
Madagaskar je výjimečný mimo jiné tím, že tu lze narazit na valnou část dosud známých druhů chameleonů. Jedním z nich je chameleon pardálí. Ten se vyznačuje znaky typickými i pro jiné zástupce rozvětv
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
Po stopách turismu: Odkdy cestujeme pro radost?
epochaplus.cz
Po stopách turismu: Odkdy cestujeme pro radost?
Málokdo zůstává po celý rok doma, žijeme v éře cestování! Vydat se někam jen tak je zcela běžné. Ale jak to bylo v minulosti? Cestovat začnou lidé už v pravěku. Ovšem ne pro zábavu, ale z nutnosti! Aby našli potravu, aby unikli nebezpečí anebo aby našli vhodnější místo k životu. Ve starověku se přidají cesty
Bambucké máslo pohladí vaši pokožku
nejsemsama.cz
Bambucké máslo pohladí vaši pokožku
Kdyby měla příroda vlastní kosmetickou taštičku, bambucké máslo by v ní bylo na čestném místě. Tahle krémová legenda dokáže rozmazlit rty i zjemnit paty. Jen málokterá přírodní surovina si získala takovou oblibu jako bambucké máslo, univerzální poklad africké přírody. Díky svému přirozeně bohatému složení má bambucké máslo účinky, které pomáhají udržet pokožku jemnou, pružnou a
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