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
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. […]
Byl to muž, který četl Evropu jako otevřenou knihu, a zároveň ji pomáhal psát. Nová výstava František Palacký 1798–1876 v Národním muzeu ukazuje českou legendu jinak. Ne jako nehybný pomník z „neoblíbeného“ století, ale jako živého, neklidného ducha své doby. Národní muzeum otevřelo výstavu v Historické budově u příležitosti 150. výročí úmrtí slavného historika, kterého […]
Suzuki Motor Corporation nabízí k bezplatnému využívání 34 patentů na zařízení pro sběr mikroplastů u závěsných lodních motorů. Tento krok je součástí závazku společnosti podporovat ochranu mořského prostředí a přispívat k rozvoji udržitelné společnosti.   Plastový odpad v oceánech představuje významný globální environmentální problém. V reakci na tuto situaci Suzuki vyvinula první zařízení na světě […]
reklama
Historie
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 […]
Dóžecí palác: Srdce Benátek bilo pro velikost republiky
Práce na paláci se zastavily. Místo stavění se tu bude v dubnu 1355 popravovat. Hlavního architekta Filippa Calendaria oběsí na zdejším balkonu za to, že se podílel na spiknutí proti vládci republiky. Dóžecí palác je doslova srdcem Benátek, kde se odehrává vše důležité.   Původní sídlo dóžete, nejvyššího představitele Benátské republiky, stojí na břehu laguny […]
Baťův dělník musel dbát i na osobní hygienu
V rychlosti posnídá černý chléb s meltou a už pádí do práce. Směna mu začíná přesně v sedm hodin a pan šéf nedochvilnost nestrpí…   Petr je vyučený švec, a tak to s přijetím do firmy Baťa měl jednodušší než ostatní uchazeči o práci. I on ale musel projít náročným výběrovým řízením. Nejprve vyplnil dotazník […]
Karlsruhe: Město ve tvaru vějíře vyrostlo nejen kvůli tulipánům
Strávil odpoledne ve své oblíbené oboře nedaleko Durlachu. Unavený Karel Vilém si na chvíli zdřímne pod stromem. Zdá se mu sen o paláci zalitém sluncem, od něhož se jako z vějíře rozbíhají městské ulice. Tak zní jedna z pověstí o vzniku Karlsruhe…   Řadu let sloužil v císařské armádě. Zasáhl i do války o španělské […]
Zajímavosti
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 […]
Jimi Hendrix a Black Gold: Podivný případ ztraceného alba
Mohlo to být legendární album. Místo toho je mytické. Eso, které zůstalo v rukávu. Nejslavnější z nikdy nevydaných alb, považované za „svatý grál“ fanoušků Jimiho Hendrixe, kytarového génia, který změnil tvář rocku.   V historii hudby existuje řada alb, která vznikla, ale nikdy nevyšla. Žádné z nich však není opředeno takovým oparem tajemna jako to, […]
Rhodium: Vzácnější než platina, dražší než zlato!
Proč jsou drahé kovy vlastně drahé? Mají výjimečné vlastnosti, nabízí se u nich mnoho využití, a zároveň jsou vzácné. Většina lidí si představí stříbro a zlato. Anebo platinu. Jeden zajímavý, méně známý kov, je však překonává!   K Vánocům roku 1800 si anglický vědec William Hyde Wollaston (1766–1828) dopřeje výjimečný dárek. Na Štědrý den se […]
Golfový míček: Malá koule s velkým příběhem
Rozmáchnout se, odpálit a pak už jen sledovat dráhu míčku. V takovou chvíli golfisty pramálo zajímá jeho historie! Ale je to příběh plný zajímavých momentů, náhod i kreativity, které formovaly dnešní podobu hry.   Legenda praví, že prvním golfistou mohl být obyčejný pastýř. Jednoho dne se nudí, máchne holí a trefí kámen, který zapadne do […]
Záhady a napětí
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 […]
Co dokáže magický rituál malého pentagramu?
Pěticípá hvězda kreslená do prázdného prostoru. Ticho, soustředění, pohyb ruky a neviditelné linie, které mají chránit. Rituál malého pentagramu patří k nejznámějším praktikám západní magie. Co se při něm vlastně děje? A kde končí symbol a kde začíná skutečná moc, která dokáže měnit realitu?   Mág stojí ve středu místnosti, tváří k vycházejícímu slunci. Prsty […]
Temný přízrak z Islandu: Duch vyvolaný k vraždě?
Na islandské farmě Hörghóll se podle staré legendy zrodí pomsta tak temná, že překročí samotnou hranici smrti. Uražený nádeník Ívar se prý po hádce s farmářovým synem Kristjánem uchýlí k něčemu zapovězenému: vyvolá mrtvého muže a pošle jej zabíjet! Tak se má zrodit Hörghóll-Móri, jeden z nejděsivějších islandských duchů. Je jen výplodem drsné severské fantazie?   Na […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Konečně se mi splnil dávný sen
nejsemsama.cz
Konečně se mi splnil dávný sen
Říká se, že na splněné sny není nikdy pozdě. Já tomu dlouho nevěřila, dokud mě vlastní vnoučata nepřesvědčila o opaku. Stačilo málo, a změnilo se víc než jen můj život. Seděla jsem u stolu a poslouchala, jak se moje vnoučata smějí nad starými fotkami, které vytáhla ze šuplíku, a v tu chvíli jsem si uvědomila, jak moc jsem některé věci ve
Brokolicový krém s krutony
tisicereceptu.cz
Brokolicový krém s krutony
Jemný brokolicový krém s brambory a chlebovými krutony je plný vitaminů. Suroviny na 4 porce 1 brokolice 3 brambory 250 ml smetany na vaření 20 g másla 1,2 l vody sůl, pepř muškátový oříše
Poslední šance na žádost o ruku Kloubkové!
nasehvezdy.cz
Poslední šance na žádost o ruku Kloubkové!
Skončí to snad rozchodem? Není tajemství, že moderátorka Kristina Kloubková (49) si moc přála svatbu se svým partnerem, choreografem Václavem Kunešem (51). „O svatbě mluvím skoro denně,“ přiznala sv
Zaskočila první doktorka kardinála?
historyplus.cz
Zaskočila první doktorka kardinála?
Katedrála v italské Padově je narvaná k prasknutí. Kromě pedagogů a studentů zdejší univerzity se tu tísní učenci z dalších významných institucí na Apeninském poloostrově. Všichni napjatě poslouchají zhruba hodinový projev drobné ženy, která v latině řeční na téma Aristotelova díla. Z rodiny mecenášů Narodila se do bohaté a urozené benátské rodiny, jejíž příslušníci již
Poprvé v Česku: DIANA ROSS – IN MOTION TOUR
epochanacestach.cz
Poprvé v Česku: DIANA ROSS – IN MOTION TOUR
Americká zpěvačka Diana Ross patří mezi nejzářivější ikony světové hudby. Její hlas i charisma formovaly celé generace posluchačů. Proslavila se již v 60. letech jako ústřední hvězda legendární skupiny The Supremes a její sólová kariéra ji katapultovala mezi absolutní elitu amerického soulu, popu i disca. Na pódiu dodnes okouzluje elegancí, energií a nestárnoucími hity. Konečně
Důkaz mimozemské základny na dně moře? Rudé skvrny v oceánu, ze kterých srší blesky!
enigmaplus.cz
Důkaz mimozemské základny na dně moře? Rudé skvrny v oceánu, ze kterých srší blesky!
Nizozemský pilot JPC van Heist se svým kolegou letí roku 2014 nad Tichým oceánem. V Boeingu typu 747 míří z čínského Hongkongu do Anchorage na Aljašce. Zpočátku to vypadá na naprosto rutinní let. Běhe
Léta jsem si kladla otázku, kde je táta
skutecnepribehy.cz
Léta jsem si kladla otázku, kde je táta
Vyrůstat bez milovaného otce není snadné. Byla jsem malá holka, když jsem o něj přišla, a donekonečna jsem přemýšlela, kde vlastně je. Když umřel táta, myslela jsem, že to nepřežiju. Aby ne, bylo mi teprve necelých jedenáct. Dospělí, tedy máma, babička, děda, tety, sestřenice a mnoho dalších, se ke mně chovali, jako bych byla mimino. Například babička mi
Od konceptu k sériové výrobě Peugeot E-208 GTi se vrací do Le Mans
iluxus.cz
Od konceptu k sériové výrobě Peugeot E-208 GTi se vrací do Le Mans
Vraťme se k 13. červnu 2025. V předvečer loňského závodu 24 hodin Le Mans Peugeot oznámil návrat legendárního označení GTi a představil koncept Peugeot E-208 GTi. O rok později se Peugeot vrací do Le
Jezte ředkvičky, budete jak rybičky
panidomu.cz
Jezte ředkvičky, budete jak rybičky
Ředkvičky mají vysoký obsah silic, minerálních látek a vitaminu B a C. Kromě vysokého podílu vody obsahují vápník, draslík, fosfor a síru, která jim dodává charakteristické aroma. Na co jsou dobré? * Podporují trávení, jsou mírně močopudné. * Odstraňují zácpu, působí proti plynatosti. * Snižují cholesterol i krevní tlak. * Uvolňují hleny při kašli.
Nebude jedna Afrika, ale dvě! Kontinent čeká rozdělení, říkají vědci
21stoleti.cz
Nebude jedna Afrika, ale dvě! Kontinent čeká rozdělení, říkají vědci
Stádo antilop prchá před smečkou lvic na lovu. Šelmy jsou hladové, potřebují jíst. Antilopy žene vpřed touha přežít. Je to odvěký závod mezi kořistí a predátorem. Zvířata nemohou tušit, že místo, kde
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
Párátko jako malý hrdina velkých hostin. Začíná jako luxus, který si mohou dovolit jen boháči
epochaplus.cz
Párátko jako malý hrdina velkých hostin. Začíná jako luxus, který si mohou dovolit jen boháči
Dnes mu málokdo věnuje pozornost, přitom jde o jeden z nejstarších nástrojů lidstva. Párátko provází člověka už statisíce let, stává se symbolem bohatství, módním doplňkem i předmětem obdivu. Jeho příběh dokazuje, že i ta nejmenší věc může mít překvapivě velké dějiny. Představte si hostinu před několika stovkami let. Na stole se lesknou stříbrné poháry, pečené
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