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
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 […]
Lesy jsou jedním z nejdůležitějších ekosystémů na Zemi. Ukládají uhlík, chrání půdu i vodní zdroje a poskytují domov milionům druhů. Přesto z planety každoročně mizí rozsáhlé lesní plochy. Co za tím skutečně stojí – a které rozšířené představy jsou spíš mýtem? Co lesy skutečně ohrožuje, kde je situace nejvážnější a jakou roli v tom hraje […]
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
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 […]
Margaret Thatcherová: Železná Lady i nadaná pianistka
Hotelem Grand v jihoanglickém Brightonu otřese 12. října 1984 ve 2:54 ráno mohutná exploze. Přední fasáda domu se odloupne, jako by byla z marcipánu, a sesune se k zemi. Za ní ční ohromná díra. Atentátníci ukryli bombu již před několika týdny do koupelny pokoje 629. Na místě zůstane pět mrtvých. Ta, na kterou cílí, ale přežije…   Schodiště […]
Záhady a napětí
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 […]
Pátrání po arše úmluvy v roce 2026: Mohla mít jiný účel?
Záhadami opředená archa úmluvy k sobě stále poutá pozornost. Umístění této truhly obsahující nejcennější židovské náboženské předměty včetně desek s desaterem přikázání, je totiž i v roce 2026 neznámé. Podaří se to změnit díky novým objevům, které před několika měsíci představil egyptolog David A. Falk?   Myslíte si, že o arše úmluvy už v současnosti víme úplně všechno? […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Revmatismus: Protizánětlivá dieta uleví
panidomu.cz
Revmatismus: Protizánětlivá dieta uleví
Jídlo není lék, ale léčení řady potíží může zdatně podpořit – a bohužel i mařit. To se týká i revmatismu. Kdysi se „revma“ považovalo za nemoc starých lidí. Realita je jiná. Ve vyšším věku se sice mohou potíže zhoršovat, ale obvykle začínají mnohem dříve, někdy dokonce už v mládí nebo v dětství. Revmatismus totiž nesouvisí
Léky na hubnutí s obsahem GLP-1 zřejmě snižují riziko rakoviny prsu o 30 %
21stoleti.cz
Léky na hubnutí s obsahem GLP-1 zřejmě snižují riziko rakoviny prsu o 30 %
Hned tři studie současně poskytly důkaz o tom, že injekce na hubnutí s obsahem GLP-1 by se mohly stát součástí sady nástrojů pro boj s rakovinou, protože snižují riziko jejího výskytu a šíření. Lék
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
Roberto Coin láká na novou kolekci Desert Flower
iluxus.cz
Roberto Coin láká na novou kolekci Desert Flower
Existují květiny, které rozkvétají jen tehdy, když jsou podmínky ideální. A pak je tu růže z Jericha – tajemná pouštní rostlina, která dokáže přežít dlouhá období sucha a znovu ožít při prvním doteku
Z lásky k rodině jsem se ničila
skutecnepribehy.cz
Z lásky k rodině jsem se ničila
Celý život jsem se těšila na to, až „budu mít hotovo“. Až děti odrostou, vystudují a odstěhují se. Malovala jsem si, jak si s manželem konečně užijeme. Plánovali jsme si, jak budeme cestovat, číst knížky, jezdit na výlety a v neděli budeme hostit rodinu u oběda. Jenže realita vypadá úplně jinak. Ocitla jsem se v situaci, pro
Kečup bez rajčat? Slavná omáčka začínala jako rybí fermentovaná specialita
epochaplus.cz
Kečup bez rajčat? Slavná omáčka začínala jako rybí fermentovaná specialita
Dnes si kečup spojujeme s rajčaty, hranolkami a americkými bistry. Jenže jeho skutečný příběh začíná tisíce kilometrů od Spojených států a překvapivě bez jediného rajčete. Původní kečup připomíná spíše asijskou rybí omáčku než sladkou červenou pochoutku, kterou známe dnes. Jeho cesta vede z čínských přístavů přes britské kuchyně až do amerických továren, kde se zrodí
Okázalý návrat Borhyové k právníkovi?
nasehvezdy.cz
Okázalý návrat Borhyové k právníkovi?
To jsou ale změny! Dlouhé měsíce mnohé nasvědčovalo tomu, že vztah moderátorky Lucie Borhyové (48) a právníka Michala Smečky (39) je minulostí. Na 1. máje pod rozkvetlou třešní se blondýna fotila sa
Dilema pilotů? Hlavně si neprostřelit vrtuli!
historyplus.cz
Dilema pilotů? Hlavně si neprostřelit vrtuli!
Vysoko v oblacích probíhá souboj nepřátelských dvojplošníků. Vypadají na pohled stejně, i piloti jsou špičkoví, ale ten francouzský nemá proti německému šanci. Tajemství spočívá ve spojení kulometu s vrtulí. Vřavu první světové války kromě hřmění děl doplňuje už také vrčení leteckých motorů. Lehké dvojplošníky mají prozatím dřevěnou konstrukci a křídla potažená plátnem, ale jejich využití v boji se
Špenátový salát s kuřecím masem
tisicereceptu.cz
Špenátový salát s kuřecím masem
Baby špenát ve spojení s grilovaným kuřecím je opravdu lahodná kombinace salátu. O to víc, když ho ještě nakonec dochutíte speciálním dresinkem! Ingredience 500 g kuřecích prsou, grilovaná/ vaře
KRÁLOVSKÝ KOŠT DĚČÍN PŘINESE DO CENTRA MĚSTA NEJVĚTŠÍ VINAŘSKOU PÁRTY
epochanacestach.cz
KRÁLOVSKÝ KOŠT DĚČÍN PŘINESE DO CENTRA MĚSTA NEJVĚTŠÍ VINAŘSKOU PÁRTY
Děčín se stane dějištěm jedné z nejvýznamnějších vinařských událostí regionu. Na pěší zóně před Vinotékou Děčín v Křížové ulici se uskuteční Královský košt Děčín 29. srpna – velká pultová degustace špičkových vín z českých a moravských vinic. Akce je určena široké veřejnosti i milovníkům vína, kteří chtějí ochutnat výběr toho nejlepšího, co aktuální vinařská sezóna
Strašidelné lunaparky: Volání hřbitova King Island
enigmaplus.cz
Strašidelné lunaparky: Volání hřbitova King Island
Zábavní park Kings Island se v městečku Mason otevírá veřejnosti 29. dubna 1972. Během let tu dochází k neobvykle vysokému počtu tragických úmrtí. Skoro se až zdá, jako kdyby byl prokletý [gallery
Magické rituály o NOVOLUNÍ
nejsemsama.cz
Magické rituály o NOVOLUNÍ
Novoluní, kdy na obloze nevidíte měsíc, je přesný opak úplňku. Představuje nové začátky, ale také ukončení a vnitřní přeměnu. Vyzkoušejte magický rituál při novoluní, který je zárukou splnění vašich přání. Novoluní je jednou ze čtyř fází Měsíce. V kalendářích je novoluní značeno jako černý kruh. Je to okamžik, kdy se Měsíc nachází mezi Sluncem a Zemí, a proto ho nevidíme,
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