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
Druhová pestrost hmyzu v české přírodě výrazně klesá. Zmírnit tento propad může návrat velkých kopytníků – divokých koní, zubrů a praturů – do krajiny. Ukazuje to rozsáhlá studie českých vědců vedených výzkumníky z Biologického centra Akademie věd České republiky (BC AV ČR), kteří sledovali pět skupin hmyzu na 11 lokalitách v České republice s celoroční […]
Dánská farmaceutická společnost Novo Nordisk zahájila výrobu v novém závodě v Bohumili ve Středočeském kraji. Firma do areálu investovala více než osm miliard korun, což z projektu dělá jednu z největších investic do moderní farmaceutické výroby v České republice za poslední roky. Výroba se rozbíhá po dokončení testovacího provozu. V první fázi se závod zaměří […]
Praha, 20. května 2026 – Doprava v ČR vstupuje do další etapy digitalizace. Vláda schválila strategii rozvoje kooperativních inteligentních dopravních systémů C-ITS na období 2026 až 2031. Pod technickým názvem se skrývá praktická změna, kterou mohou řidiči v příštích letech pocítit velmi konkrétně. Auta, silnice, dopravní infrastruktura i některé městské systémy si budou v reálném […]
Do Českého Švýcarska se vrátil oheň. Plameny z jara jsou sice bezpečně uhašeny, znovu ale vzplály varovné hlasy volající po krocích, které by vzrůstající riziko lesních požárů do budoucna minimalizovaly.   Lesní požáry už nejsou problémem vzdáleného Středomoří. S oteplujícím se klimatem, vysušenou krajinou a desetiletími lidských zásahů se z nich stává nový evropský normál – a […]
reklama
Historie
Jak se hřešilo v socialistickém Las Vegas?
Komplex Haludovo Palace Hotel patří k nejambicióznějším projektům své doby…Na jugoslávském ostrově Krk vyrůstá díky penězům amerického vydavatele erotického časopisu, který věří, že by se jeho „palác hříchů“ mohl stát pomyslným mostem mezi Východem a Západem.   Jugoslávie diktátora Josipa Broze Tita (1892–1980) byla specifickým státem, který ve světě rozděleném studenou válkou nepatřil do socialistického, […]
Korunovace prvního českého krále: Odměnil se Vratislav II. arcibiskupovi za korunu?
Pražský hrad je od rána v obležení zvědavců. Takovou slávu česká země ještě nezažila. Poprvé v historii bude mít krále! Kníže Vratislav II. právě zažívá vrchol své panovnické kariéry.   Obřad, který se koná 15. června 1085, nevede nikdo menší než sám trevírský arcibiskup Egilbert (†1101) a v publiku mezi řadovými diváky stojí další osobnost, jež se […]
Předpověděl portugalský král vlastní smrt?
Královská rodina mává z otevřeného kočáru a provázejí ji ovace. Pak se ale z davu vynoří podmračený muž s plnovousem, poklekne na jedno koleno a zamíří pušku na cíl. Tím není nikdo jiný než sám panovník.   Diplomat. Mučedník. Tak znějí dvě přezdívky, pod kterými Portugalsko zná svého krále Karla I. (1863–1908). Ta první se vztahuje k jeho jednání […]
Jindřich II. za svou vášeň pro rytířské turnaje zaplatil životem
Ozve se dunivá rána a koňské zaržání. Král Jindřich II. se zakymácí a na konci kolbiště vypadne ze sedla. Hlavu má posetou dřevěnými úlomky a tvář zalitou krví. Při pohledu na tu hrůzu dvorní dámy vykřiknou. Panovníkova manželka Kateřina Medicejská omdlí.   Z lesa u Fontainebleau nedaleko Paříže se ozývají hlasité výstřely. „Za ním! Rychle!“ […]
Zajímavosti
Durian: Ovoce, které rozděluje svět
V mnoha asijských státech se s durianem daleko nedostanete. Tato lahůdka, které se přezdívá „král ovoce“, totiž prosluje svým intenzivním zápachem. Například v Singapuru se s ním nesmí do hromadné dopravy, na letiště ani do velké části hotelů.   Mluví se o něm jako o nejzdravější svačině na světě. Najdete v něm vitamin C, B2, B6, hořčík, železo, […]
Příběh vizitek: Kdo ji nemá, nesmí na banket
Na stříbrném podnose ve vstupní hale leží zdobný papírek. Pán domu ho zvědavě stiskne mezi prsty. Pak si všimne, že má lísteček ohnutý roh. Nahodí kabát a osobně se vydá do ulic, aby zanechal na jiném podnose podobně ohnutou vizitku…   Píše se rok 618 a Čína zdecimovaná občanskou válkou se dává dohromady. Hlavní podíl […]
Simo Häyhä: Střelec, který je postrachem Rudé armády
Když se jednoho večera krátce před Vánoci vrátí do tábora, je nezvykle zakaboněný. Zhltne ohřátou konzervu a hledí do ohně. Jako kdyby mu za zády stála zubatá s kosou. A také že stojí a gratuluje mu. Bílá smrt toho dne zabije 25 vojáků!   Časně ráno 30. listopadu 1939 vzlétnou do vzduchu sovětské bombardéry a […]
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 […]
Záhady a napětí
Léčebná metoda Su Jok: Skutečný průlom, nebo jen dobře fungující placebo?
Na první pohled obyčejná ruka, podle zastánců metody Su Jok však skrývá přesnou mapu celého lidského těla. Stimulace konkrétních bodů na dlaních a chodidlech má údajně ovlivňovat jednotlivé orgány i zmírňovat bolest bez použití léků. Zůstává ale otázkou, zda jde o skutečný léčebný princip, nebo efekt, který zatím neumíme spolehlivě vysvětlit.   Bolest se někdy […]
Strašidelný maják St. Augustine: Místo smrti a utrpení!
Na pobřeží americké Floridy stojí maják, který měl sloužit jako bezpečný orientační bod pro lodě, místo světla uprostřed temnoty. Už krátce po svém zprovoznění se však začíná spojovat s tragédiemi a záhadnými událostmi, které se zde opakují s podivnou pravidelností. Může jít o souhru náhod, nebo o místo, kde minulost odmítá odejít?   Silná kamenná věž […]
Záhadný veleještěr od Hlohovce
Hustým porostem se prodírá důchodce, aby si v lese nasbíral léčivé byliny. Na chvíli se zastaví a po namáhavé chůzi si utírá orosené čelo. Najednou spatří, jak se na svahu mezi balvany, v paprscích letního slunce, vyhřívá neznámý tvor podobný obrovské ještěrce! Když obluda otevře tlamu, starý muž ztuhne strachem. Potichu ustoupí o několik kroků, […]
Obyvatele indické vesnice děsí duchové: Mohou za to zlé síly?
Obyvatelé vesnice Mariguda v indickém státě Urísa žijí od konce roku 2025 v rostoucím strachu. Několik vesničanů totiž za záhadných okolností umírá a jejich duše nyní údajně straší ve vesnici. Podle některých vesničanů může vše souviset se stavebními pracemi u zdejší řeky, kde se dříve konaly náboženské rituály. Probudila snad stavba zlé síly?   Klidná […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
7 talentů sody bicarbony
panidomu.cz
7 talentů sody bicarbony
Jedlá soda nepatří jen do těsta. Hodí se i pro zlepšení zdraví. Jaká má léčivá použití? Úplně na začátku je důležité si to ujasnit. Existují dva typy sody. * Jedlá soda (pro úplnost je to hydrogenuhličitan sodný s chemickou značkou NaHCO3) je ten bílý, ve vodě rozpustný prášek, kterému říkáme bicarbona. Je součástí kypřicího prášku
Integrální motocyklové přilby pro vysokou bezpečnost
nasehvezdy.cz
Integrální motocyklové přilby pro vysokou bezpečnost
Motocyklová přilba není jen doplněk. Je to ochrana, která může rozhodnout o zdraví i životě, protože chrání hlavu. Mezi všemi typy přileb mají integrální motocyklové přilby pověst nejbezpečnější volby
Určitě si zasloužila oko za oko, zub za zub!
skutecnepribehy.cz
Určitě si zasloužila oko za oko, zub za zub!
Nikdy mě nenapadlo, že se sousedka sníží k takové zlomyslnosti. Musela jsem jí to vrátit i s úroky. Samozřejmě se souhlasem celé naší rodiny. Nikdy jsme se sousedy nevycházeli ideál­ně. I když mezi námi nedošlo k otevřenému boji, skřípání zubů bylo slyšet občas i přes plot. K výbuchu emocí došlo až v době, kdy naše dcera odmaturovala a syn byl na střední. Jejich Aničce
Kuřecí prsa s hráškovou kaší
nejsemsama.cz
Kuřecí prsa s hráškovou kaší
Tahle kaše je svěží a lahodná a skvěle doplňuje šťavnaté kuřecí maso. Na 2 porce potřebujete: ✿ 2 kuřecí prsa ✿ 2 lžíce olivového oleje ✿ 1 lžíci sójové omáčky ✿ 2 lžičky javorového sirupu ✿ 1 lžičku rajčatového protlaku ✿ 1 lžičku sušeného česneku ✿ 1 lžičku uzené papriky ✿ ½ citronu Kaše: ✿ 500 g hrášku ✿ 2 lžíce zakysané smetany ✿ 1 stroužek česneku ✿ 1 lžičku
Já jsem svůj bratr aneb co jste netušili o dětství Salvadora Dalího
epochaplus.cz
Já jsem svůj bratr aneb co jste netušili o dětství Salvadora Dalího
Život malého chlapce, jehož celé jméno zní Salvador Felip Jacint Dalí i Domènech (1904–1989), bude poznamenán bizarností již od chvíle jeho zrození… Na svět přijde poblíž francouzských hranic v katalánském městě Figueres, což znamená fíkovník. Jeho otcem je středostavovský právník a notář Salvador Luca Rafael Aniceto Dalí Cusí (1872–1950). A Salvador se jmenoval i starší
Jižní Korea udává směr v inovacích ochrany proti slunci
21stoleti.cz
Jižní Korea udává směr v inovacích ochrany proti slunci
Dříve bylo na opalovací krémy nahlíženo jako na něco, co člověk použije na dovolené u moře. S oteplujícím se klimatem a znečištěním ovzduší začínají vědci o opalovacích krémech přemýšlet jinak, jako o
Letní bublinky: osvěžení, které patří na led
iluxus.cz
Letní bublinky: osvěžení, které patří na led
Léto propuklo v celé své síle a ním přichází chuť na něco víc než jen na obyčejný vychlazený nápoj. Champagne Riviera Demi Sec a Anna de Codorníu Ice Edition ukazují, že šumivá vína mohou nabídnout úp
Tajemství ohnivého pahorku Žiži
enigmaplus.cz
Tajemství ohnivého pahorku Žiži
Pražský hrad je viditelný symbol tisícileté české státnosti, architektonický skvost, pokladnice korunovačních klenotů, pohřebiště králů i sídlo prezidenta ale pod tím vším má ještě hlubší a tajemně
Tajemství Karolina a zlata z Jílového: Vzniklo srdce slavné univerzity díky myši a svatebnímu závoji?
epochanacestach.cz
Tajemství Karolina a zlata z Jílového: Vzniklo srdce slavné univerzity díky myši a svatebnímu závoji?
Jen málokteré české město je se zlatem spjato tak těsně jako Jílové u Prahy. Už ve středověku patřilo k nejvýznamnějším nalezištím zlata v českých zemích a za vlády Karla IV. zažilo nebývalý rozkvět. Právě odtud podle staré legendy pocházelo bohatství, které stálo u zrodu jedné z nejvýznamnějších budov české historie – pražského Karolina, dnešního sídla
Prvorepubliková paštika
tisicereceptu.cz
Prvorepubliková paštika
Příprava této paštiky zabere sice trochu více času, ale rozhodně stojí za to ji vyzkoušet! Ingredience 1 lžíce madeirského vína 1 hrst pistácií 10 kapek rumu 150 g vepřového a telecího masa
Životabudič jménem sprcha
rezidenceonline.cz
Životabudič jménem sprcha
Dopřeje relax a nabije energií, představuje soukromé útočiště, je zdrojem wellness prožitků. Nejmodernější hygienické oázy, jež sprchování pozvedají na dokonalý očistný rituál těla i mysli, potěší prvotřídním designem, prémiovými materiály a technologiemi. Moderní sprchové kouty nebo panely na první pohled zaujmou jednoduchým designem, inspirovaným nejčastěji minimalismem, kde každý prvek v prostoru má své místo a
Trvalo krvavé divadlo pět dní?
historyplus.cz
Trvalo krvavé divadlo pět dní?
„Celé tělo je nástrojem celé duše,“ poučí lékař Jan Jessenius publikum a pak skalpelem řízne do mrtvoly. Místností se začne šířit nepříjemný zápach. Přihlížející si zakrývají obličeje, někteří o krok odstoupí. Dál ale napínají uši. U něčeho takového jsou úplně poprvé… Je to nevídané představení. První veřejné pitvě na našem území, která proběhne v červnu roku
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