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
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 […]
Plných 810 km za pouhých 10 hodin, bez nabíjení – to je výsledek nového českého rekordu s plně elektrickým vozem Mercedes-Benz CLA. Na průběh dohlížela agentura Dobrý den a oficiálně jej zaznamenala jako český rekord dosažený elektromobilem.   Trasa vedla napříč republikou z Vystrkova přes Brno, Ostravu a Hradec Králové byla záměrně zvolena tak, aby […]
Kdy a jak začala planeta Země fungovat, tak jak ji známe dnes? Tým geologů z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy spolu s vědci z Geologického ústavu Akademie věd ČR a České geologické služby přichází s novým objevem, který přispívá do debaty o počátcích pohybů kontinentů. Ve studii publikované v mezinárodním časopise Precambrian Research vědci prokázali, že […]
Kořeny rostlin mají vlastní verzi rčení „co tě nezabije, to tě posílí“. Když narazí na překážku v půdě, neoslabí – naopak zesílí. Nová studie publikovaná 16. dubna 2026 v prestižním časopise Science ukazuje, jak rostliny aktivně reagují na mechanický stres a dokážou se přizpůsobit i zhutněné půdě. Když kořen narazí na překážku, začne se ohýbat. […]
reklama
Historie
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 […]
Císařovna Sisi byla posedlá péčí o vlasy
Lázeň je horká tak akorát. Sisi zkusí prstem vodu a pak si pomalu vleze do velké vany. Komorná jí nadzvedne dlouhé vlasy, vezme štěteček a začne pramen po prameni potírat speciální směsí umíchanou ze žloutků a koňaku. „Opatrně,“ napomene ji císařovna. Nerada by přišla o jediný vlas!   „Kdo tu ženu česal?“ zajímá se císařovna […]
V bitvě u Legnana Barbarossu převezla italská pěchota
Přes 20 let se snaží zlomit odpor vzpurných měst na severu Apeninského poloostrova. Tentokrát se s jejich koaličním vojskem střetne u Legnana. Bitva se pro Fridricha Barbarossu vyvíjí nadějně, skončí ale katastrofou. Italská pěchota totiž v kritické chvíli protivníka dokonale zaskočí!   Je cílevědomý, rázný a podle potřeby umí být i krutý. Jakmile novopečený římský […]
Vsázel mocný šógun na trpělivost?
Spiknutí proti vládci je odhaleno a viníci budou pykat. Je mezi nimi i jeho manželka, kterou čeká poprava, a jeho syn, donucený spáchat rituální sebevraždu.   O tom, jak to chodí ve vrcholné politice, má Takečijo Macudaira (1543–1616) dost příležitostí se poučit už od dětství. Už jako osmiletý se stává rukojmím, když ho otec dává […]
Zajímavosti
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 […]
Klinika Am Spiegelgrund: Smrt v ní najde osm stovek nevinných dětí!
Za masivními zdmi nemocničních pavilonů vídeňské kliniky Am Spiegelgrund mají děti léčit, jenže opak je pravdou. Malé pacienty vystavují trýznění, které je zakončeno smrtí.   Už od roku 1938 nechávají nacisté systematicky dokumentovat děti, a to už od novorozeneckého věku. Jakékoliv abnormality se musejí hlásit a děti, které neodpovídají rasovým tabulkám, jsou posíláni do speciálních […]
Buben: Křesťané ho mají za pohanský nástroj
Mají hned několik využití: přes tajemné šamanské rituály, přes komunikaci a vojenské signály to dotáhnou až k hudbě. Tu si bez bubnů dnes už nedokážeme představit.   Obyvatelé neolitické Číny vyrábí keramické nádoby a přes ně napínají krokodýlí kůži – dávají tak vzniknout aligátořím bubnům. Ty používají především při náboženských obřadech a v kontaktu s […]
Záhady a napětí
Pozoruhodný případ Anny Monaro: Z její hrudi vychází záhadné světlo!
Zprvu je 42letá pacientka ze slovinského města Pirana hospitalizovaná kvůli silným astmatickým záchvatům, brzy je ale veškerá pozornost nemocničního personálu věnována něčemu docela jinému. Z hrudi ženy vychází viditelné světlo a nikdo netuší, jak je to možné! Případ Anny Monaro je dodnes jednou z největších lékařských záhad.   Je 8. března roku 1934 a do […]
Co se to děje? Německo hlásí rekordní počet UFO!
Německá organizace, která se zabývá shromažďováním a vyhodnocováním pozorování UFO, v posledních pěti letech zaznamenává trvalý nárůst hlášených případů. Rok 2025 byl statisticky zatím rekordní! O čem to vypovídá? Plní se nebe u našich sousedů neidentifikovanými létajícími objekty?   Centrální výzkumná síť pro mimořádné jevy na obloze (zkráceně CENAP) je německá obdoba známé mezinárodní organizace […]
Byl Kurt Cobain zavražděn? Nové vyšetřování šokovalo svět!
Předčasná a náhlá smrt frontmana skupiny Nirvana Kurta Cobaina stále vyvolává otázky. Opravdu šlo o sebevraždu, jak tvrdí oficiální verze? Nebo mají pravdu hlasy, podle kterých byl slavný umělec ve skutečnosti zavražděn? Nové vyšetřování naznačuje, že spekulace o vraždě mohou mít reálný základ!   Ta zpráva rozesmutní svět. Zpěvák, kytarista, skladatel a frontman skupiny Nirvana […]
Léčba rezonančním lůžkem: Uzdraví nás zvuk vnímaný celým tělem?
Vypadá jako masivní dřevěný nábytek, ale ve skutečnosti je to obří hudební nástroj. Člověk se na něj pokládá jako na lůžko, zatímco pod ním terapeut rozeznívá desítky strun. Vibrace okamžitě procházejí dřevem a přecházejí přímo do těla. Zvuk v tuto chvíli nevstupuje do vědomí ušima, ale kůží, kostmi a svaly. Je rezonanční lůžko jen pomůckou […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Luminox rozšiřuje partnerství s Navy SEAL Foundation
iluxus.cz
Luminox rozšiřuje partnerství s Navy SEAL Foundation
Luminox, uznávaná švýcarská značka analogových hodinek, na kterou nedají dopustit elitní vojenské jednotky po celém světě, odhaluje novinku inspirovanou uměním taktického utajení. Nový model z řady Na
Tajemství kletby: Je možné někoho jen tak proklít? A jak se kletby zbavit?
enigmaplus.cz
Tajemství kletby: Je možné někoho jen tak proklít? A jak se kletby zbavit?
Pokud vás někdo naštve, nebo vám ublíží, máte chuť ho někdy proklít? Nebo jste to už někdy udělali a přáli mu to nejhorší? Či někdo vám? Rozhodně nejste jediní! Skutečně to ale může fungovat? [gall
Budil Slavín u veřejnosti rozpaky?
historyplus.cz
Budil Slavín u veřejnosti rozpaky?
Monumentální hrobka na východní straně Vyšehradského hřbitova je skoro hotová. Jde o Slavín, panteon českých osobností. Části tehdejší veřejnosti se ale nelíbí. „Okázalý až přespříliš,“ vytýkají mu lidé. Podle jednoho z iniciátorů stavby se Slavínu začíná posměšně říkat Fišerka. Na adresu hrobky však padnou i mnohem ostřejší slova… Pohřbeno je v něm 56 osobností. Tou zatím poslední
Vyznání lásky, na které nikdy nezapomeneme
skutecnepribehy.cz
Vyznání lásky, na které nikdy nezapomeneme
Nebyla jsem studijní typ. Moji rodiče ale byli přesvědčeni o opaku. Ještěže tu byl Roman, můj anděl strážný, který mě držel nad vodou. Maturita pro mě bylo hotové peklo. Nebyla jsem ani za mák studijní typ, avšak nezdravě ambiciózní rodiče nedali jinak, než že mě přiměli podat si přihlášku na gymnázium. Utěšovala jsem se, že
Jemná alternativa z přírody ke zmírňování bolesti
panidomu.cz
Jemná alternativa z přírody ke zmírňování bolesti
Bolest lze mírnit i jinak než chemicky. Alternativ je řada, i když jejich síla a spolehlivost kolísá. Za pokus ale stojí. Teplo a chlad To je nejjednodušší, přitom účinný způsob, který působí na příčinu bolesti fyzikálně. * Studené obklady a koupele zmírňují bolest způsobenou záněty. Při zánětu se totiž intenzivně zvyšuje prokrvení postižené partie, což
Francie na šest dní ovládne Kampu
epochanacestach.cz
Francie na šest dní ovládne Kampu
Od 14. do 19. července se pražská Kampa promění v malé francouzské město. Již 19. ročník Francouzského trhu přinese do samého srdce metropole oslavu gastronomie, vína, hudby a životního stylu, který si Francouzi dokázali povýšit na umění. Pod korunami stromů s výhledem na Vltavu budou návštěvníci objevovat chutě jednotlivých regionů Francie, ochutnávat speciality od samotných
Zeleninová polévka s těstovinami
tisicereceptu.cz
Zeleninová polévka s těstovinami
Zeleninová polévka je v zimě vždy dobrý nápad. Pokud vám vývar nestačí, udělejte si k němu i těstoviny, ty vám žaludek nezatíží. Ingredience 4 lžíce olivového oleje 1 stroužek česneku 1 cibule
Má za Čvančarovou snad náhradu?
nasehvezdy.cz
Má za Čvančarovou snad náhradu?
To jsou nám ale věci! Dosud nebylo zmínky o tom, že by manželství herečky Jitky Čvančarové (48) a tanečníka Petra Čadka (47) neklapalo. Naopak, herečka známá ze seriálu Černé vdovy se vždy tvářila,
Jak se starat o textil? Základní péče není složitá
nejsemsama.cz
Jak se starat o textil? Základní péče není složitá
Chodit v čistém oblečení samozřejmě neznamená, že bychom museli neustále kupovat nové. Když se o to stávající budeme správně starat, bude dokonalé. Základní péče přitom není až tak složitá, jak si mnozí myslí. Stačí jenom dodržet několik hlavních zásad. Druhy textilu se liší Jako první byste se měli seznámit s tím, jaký druh textilu vlastně máte –
Opulentní klasika dubajské vily
rezidenceonline.cz
Opulentní klasika dubajské vily
Rezidence navržená studiem Covet House, situovaná v srdci „Města zlata“, je oslavou dokonale propracovaného designu. Mistrná kombinace vznešenosti a sofistikovanosti v ní vytváří prostory, odrážející osvědčenou zdejší tradici v kontextu s aktuální modernou.   Nádheru klasického designu podtrhují mramorové detaily, současný nábytek, osvětlení a doplňky z bohaté nabídky Covet House pak vnášejí do interiérů potřebný
Kriticky ohrožený levhart: V olomoucké zoo se daří jeho odchov
21stoleti.cz
Kriticky ohrožený levhart: V olomoucké zoo se daří jeho odchov
Levhart mandžuský, poddruh levharta skvrnitého, je velmi vzácnou kočkovitou šelmou. Tito impozantní predátoři se vyskytují v lesích Dálného východu. Jsou přizpůsobeni drsným podmínkám, které v dané čá
Tajemství biblické Golgoty: Kde skutečně ležela?
epochaplus.cz
Tajemství biblické Golgoty: Kde skutečně ležela?
„Ježíš Nazaretský, král židovský,“ hlásá trojjazyčná cedulka nad jeho hlavou. Ukřižují ho na vrchu Golgotě. Zřejmě nejvýznamnější místo Nového zákona najdeme v Jeruzalémě. A na první pohled by se zdálo jasné, kde. Ale jen zdálo… Starodávná legenda praví, že Golgota, v překladu z aramejštiny „lebka“, dostane svůj název pro to, že právě sem je přenesena
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