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
Brno, 3. prosince 2025 – V zimním období jsou české silnice pod velkou zátěží. Měnící se počasí, mráz, sněžení a tvorba ledovky testují připravenost silničářů i systému zimní údržby. V posledních letech do tohoto procesu stále výrazněji vstupují digitální nástroje – senzory, prediktivní modely i rozsáhlé datové platformy. Významnou roli v nich hraje také ekosystém CleveRA […]
Australská těžařská společnost představila koncept elektrické lokomotivy, která nepotřebuje diesel ani externí nabíjení. Její baterie se dobíjejí sama díky gravitaci a rekuperaci a může to znamenat revoluci v bezemisní železniční dopravě. Společnost Fortescue, jeden z největších světových hráčů v těžbě železné rudy, nedávno odkryla první prototyp své elektrické lokomotivy s názvem Infinity Train. Tento „nekonečný […]
Dálnice D4 směrem na Písek sbírá jedno nej za druhým…Je to nejen nejdelší otevřený úsek v historii České republiky vybudovaný formou PPP, tedy ve spolupráci veřejného a soukromého sektoru, ale také první dálniční stavba u nás, která má kompletní BIM model – a navíc plně „oživený“. Díky platformě ViiDA od společnosti VARS BRNO vzniklo vůbec […]
Před pětadvaceti lety vyrazila mladá doktorandka do senegalské savany s jednoduchou, ale odvážnou otázkou: kde ještě žijí poslední jedinci kriticky ohrožené antilopy Derbyho a čím se vlastně živí? Netušila, že právě tato cesta se stane začátkem jednoho z nejdéle trvajících a nejúspěšnějších českých projektů na ochranu africké fauny – projektu, který dnes nemá ve světě […]
reklama
Historie
Kterému králi říkali Sedlák Jirka?
Jisté formy podivínství jsou u britských panovníků součástí rodového dědictví. Nepěknou pověst si mezi historiky vyslouží hlavně Jiří III.   „Jako většina Hannoveřanů nebyl Jiří III. nijak chytrý, ale byl od přírody zvědavý a rád se do všeho pletl,“ píše o něm současný britský spisovatel Karl Shaw. „Proto se stal patronem věd a umění, ačkoliv […]
Drtil šachový velmistr Aljechin soupeře jako kuřátka?
Šlechtická rodina ruského velkostatkáře bezesporu dokáže svým potomkům zajistit život v blahobytu, ale malý Alexandr Aljechin si přesto o šťastném dětství může nechat jen zdát.   Matku přivede příliš brzy do hrobu její láska k alkoholu, pro otce zase není problém prohrát milion rublů v kasinu. V sedmi letech mladý Aljechin nachází v šachu únik od všech problémů. Hře […]
Nahradila symbol ponížení v Barceloně oáza klidu?
Katalánsko ve válce o španělské dědictví podporovalo rakouské Habsburky. Španělský trůn však pro sebe na základě mírových smluv mezi evropskými mocnostmi uhájí Filip V. z rodu Bourbonů. Katalánci to nerespektují, a tak vnuk francouzského krále Ludvíka XIV. musí jejich odpor zlomit silou.    Vojsko Filipa V. (1683–1746) koncem července 1713 oblehlo katalánskou metropoli Barcelonu. Dobývat […]
Umělec na Montmartru si užíval zelenou hodinku
Štětec letí po plátně. Pod jeho tahy se rodí hřmotná postava muže s černým kloboukem a výraznou červenou šálou. Henri de Toulouse-Lautrec právě maluje plakát k představení svého přítele, kabaretiéra Aristida Bruanta, v jehož podniku Le Mirliton na Montmartru bývá víc než doma.    „Svou situaci řeší tak, že se obrní humorem, malířstvím a nestřídmostí,“ […]
Zajímavosti
Jednoocí kyklopové: Co je na nich pravdy?
Nejznámější příběh o kyklopech nám zanechá asi v 8. století př. n. l. básník Homér ve své Odysseye. Kde tito tvorové žili? Podle Homéra poblíž bájné Hypérie, u které dodnes není jasné, zda je odrazem skutečného území, nebo mytickou zemí v duchu Atlantidy.   Starověcí Římané by vám ale řekli, že kyklopové dříve žili na Sicílii […]
Zázračná podkova: Proč se stala symbolem štěstí?
Už od starověku je koně je dostávají proto, aby si neopotřebovali kopyta. Stejně nezbytné jsou však podkovy i pro nás – nosí štěstí! Proč se zrovna tato obyčejná věc spojuje s příznivým osudem? Důvodů je překvapivě mnoho!   Stane se to prý v roce 969, v kovářské dílně všestranného anglického mnicha (a později světce) Dunstana […]
Největší ledovec světa je vysoký jako dva Žižkovské vysílače!
Sledovat žebříček největších ledovců světa je pořádná fuška, protože stačí teplejší počasí a pořadí se rychle promění. Aktuálně patří první příčka ledovému cvaldovi s označením A23a.   Zamrzlá Antarktida láká výzkumníky odnepaměti. Oblast šelfového ledovce, jež má přídomek Filchnerův-Ronneové, obhlíží kolem roku 1975 vědci ze Sovětského svazu a v regionu zřídí stanici s názvem Družnaja. Její […]
Diphylleia grayi: Květina, jakou jste neviděli!
Její botanický název zní Diphylleia grayi a říká se jí různě, například křišťálová květina. Má ale také mnohem drsnější přezdívky, jako skeletový květ nebo kostlivec. Ty jsou vzhledem k její neobyčejné vlastnosti docela přiléhavé.   V českých luzích a hájích ji ve volné přírodě nenajdeme. Její domovinou jsou vlhké, zalesněné hory v chladnějších oblastech Japonska, […]
Záhady a napětí
Je staroměstský orloj plný okultních symbolů?
Už šest století nad Staroměstským náměstím v Praze odměřuje čas neskutečně dokonalý stroj zvaný orloj. Každou hodinu se před ním tísní davy turistů, aby spatřily kokrhajícího kohouta, průvod apoštolů či smrtku se zvonečkem. Kolik z nich ale tuší, že možná hledí do ďáblova oka? A že každý symbol i každá soška mají svůj tajný význam? […]
Tajemné těleso ve sluneční soustavě: Kde se vzala kometa Atlas?
V uplynulých měsících to bylo jedno z největších témat ve světě astronomie a ostatně i ve světě vesmírných záhad. Kolem naší planety totiž proletělo tajuplné těleso z hlubokého vesmíru. 3I/ATLAS je teprve třetím potvrzeným mezihvězdným objektem v blízkosti Země. Už to samo o sobě vyvolává spekulace. Jde jen o kometu? Nebo by tento návštěvník mohl být umělého původu?   […]
Největší tajemství Johna Lennona: Pronásledoval ho poltergeist?
Stál u zrodu legendární kapely Beatles, byl symbolem hudební revoluce šedesátých let, ikonou popkultury i výrazným mírovým aktivistou. Jenže John Lennon (1940–1980) nebyl jenom autorem slavných písní a provokativních politických gest. Podle vzpomínek jeho blízkých i řady článků byl několikrát svědkem událostí, které se vymykají racionálnímu vysvětlení. Skutečně měl co do činění s poltergeistem?   Samovolně […]
Americký silniční trol: Monstrum z masa a kostí, nebo přízrak z legend?
Na amerických silnicích se lze setkat s mnohými podivnými jevy, od přízraků automobilů po šílené duchy. Podivná postava, o níž přicházejí zprávy už celá desetiletí, ale nepatří ani do jedné této kategorie. Road Troll, tedy v překladu něco jako „silniční troll“, má být vysoký zarostlý muž s dřevěnou nohou, který se náhle objevuje ve světle reflektorů […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Model františkolázeňské synagogy v souvislostech
epochanacestach.cz
Model františkolázeňské synagogy v souvislostech
Dne 27. ledna 2025, tedy v den, kdy si připomínáme oběti šoa, byl na vernisáži v Městském muzeu ve Františkových Lázních představen model synagogy, která byla nacisty zničena v roce 1938. Do lázeňského města se tak více než symbolicky vrátil židovský svatostánek. Autorem modelu je Bohuslav Karban z Aše. Připomeňme si nyní některé události spojené
Historie otrávených šípů: „V kurzu“ byly už před desítkami tisíc let!
21stoleti.cz
Historie otrávených šípů: „V kurzu“ byly už před desítkami tisíc let!
Lovec natáhne tětivu a pečlivě zamíří. Stojí proti větru, takže ho jelen nemůže zavětřit. O chvíli později luk zadrnčí a vystřelí šíp. Ten po krátkém letu jelena za sáhne – ne úplně ideálně. Lovec ale
Křivé obvinění nás sblížilo
skutecnepribehy.cz
Křivé obvinění nás sblížilo
Veškeré seznamovací večery i dovolené selhaly. Vypadalo to, že zůstanu sama. Vše se změnilo, když jsme jely s Ančou na hory. Bylo mi dvaačtyřicet a ztratila jsem naději na vdavky. Veškeré sny o svatbě byly v tahu. Už je pozdě, říkala jsem si sklíčeně. Máma vyváděla psí kusy, pořád něco mlela o vnoučatech, už se to fakticky
Podle Boucherova obrazu si Ludvík XV. vybral milenku
historyplus.cz
Podle Boucherova obrazu si Ludvík XV. vybral milenku
Dokončil svůj zřejmě nejzajímavější akt, modelem mu stála teprve 14letá dívenka. Boucherovo působivé dílo se brzy dostane až na královský dvůr. Ludvík XV. je ohromený. Zajímá ho, jestli je nahá blondýnka s neřestně roztaženýma nohama tak rozkošná i ve skutečnosti… Základy uměleckého vzdělání mu vtiskl jeho otec, který se živil kresbou a rytinami. Další zkušenosti
Domácí budapešťská pomazánka
tisicereceptu.cz
Domácí budapešťská pomazánka
Suroviny na 4 porce 500 g tučného tvarohu 50 g másla 1 cibule 4 lž. zakysané smetany 2 lžič. slad. mleté papriky 1 červená paprika nebo 2 sterilované kapie čerstvě mletý pepř podle chuti sůl
Jak zkrotit rozbouřené útroby?
panidomu.cz
Jak zkrotit rozbouřené útroby?
Bolí vás břicho? Ve střevech to vře, máte křeče a polévá vás studený pot? Jakékoliv „bolení“ v břišní krajině, související s trávicím traktem, lze označit jako střevní koliku. Střevní kolikou obecně označujeme břišní bolest, ale stává se, že si pod tímto pojmem každý představuje jiný druh bolesti. Může být tupá, svíravá, stálá, přicházející ve vlnách…
Aston Martin Prague otevírá nejmodernější servis podle nejvyšších standardů
iluxus.cz
Aston Martin Prague otevírá nejmodernější servis podle nejvyšších standardů
Aston Martin Prague, výhradní zastoupení britské luxusní značky pro Českou republiku a Slovensko, oficiálně otevírá nejmodernější servisní zázemí pro údržbu a opravy nových i starších modelů Aston Mar
Až příliš sladké nebezpečí…
nejsemsama.cz
Až příliš sladké nebezpečí…
Cukrovka 2. typu často přichází pozvolna a nenápadně. Přesto ji můžete v rané fázi velmi účinně ovlivnit. Co doporučují lékaři a kdy má smysl začít s léky? Začínající diabetes 2. typu je stav, kdy tělo ztrácí citlivost na inzulin, a slinivka jej musí vytvářet víc, než zvládá. Výsledkem je pomalu rostoucí hladina cukru v krvi. Včasné zachycení je
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
Hrůza řádí v Zaragoze: Usadil se v bytě poltergeist?
enigmaplus.cz
Hrůza řádí v Zaragoze: Usadil se v bytě poltergeist?
Ve 30. letech 20. století prochází rodina Palazonů děsivou zkouškou. Ve svém bytě na ulici Gascon Gotor ve španělském městě Zaragoza slyší děsivý smích a různé hlasy. Je v tom zákeřný poltergeist, jak
Drama tří vynálezců kyslíku: Jak svět poznal plyn, který dýcháme
epochaplus.cz
Drama tří vynálezců kyslíku: Jak svět poznal plyn, který dýcháme
Věda někdy vypadá jako klidná řeka, ale když se rozproudí, vzniká drama hodné shakespearovské hry. Objev kyslíku, jednoho z nejzásadnějších prvků, přináší přesně takový příběh: tři muži, jeden plyn a spory o prvenství, které přetrvaly staletí. Vynálezci Scheele, Priestley a Lavoisier, každý z nich hrál svou roli v tom, jak dnes chápeme kyslík, ale jen
Velký návrat Krejčíkové k tělocvikáři?
nasehvezdy.cz
Velký návrat Krejčíkové k tělocvikáři?
V životě herečky ze seriálu Milionáři Anety Krejčíkové (34) možná došlo k nečekanému zvratu! Najednou totiž zhrzená blondýnka otočila a začíná smutnit po zmařeném vztahu s tělocvikářem Ondřejem Ranč
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