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
To, co bylo dlouho považováno za genetický „šum“, se ukazuje jako významná součást regulační sítě na úrovni buňky i celého organismu. Tvrdí to nový přehledový článek vědců z MBÚ AV ČR, který se věnuje tzv. dlouhým nekódujícím RNA.   To, co biologové po desetiletí označovali za „nekódující RNA“, nemusí být ve skutečnosti tak nekódující, jak […]
Ať už tajně, nebo otevřeně, letní flirtování k prázdninové atmosféře jednoduše patří. Že na výletech nebo v zahraničí snadněji podléháme novým lákadlům, potvrzují i statistiky českého sexshopu YOO.cz – celých 38 % Čechů uvádí, že se rádi seznamují na cestách   Není se čemu divit – nové prostředí stimuluje smysly a pomáhá se uvolnit. Jen […]
Pražská Ice Arena Kateřinky dokončila testování nové technologie HIPPOTRON ICE, která pomohla snížit měsíční náklady na elektrickou energii v průměru o 28 000 Kč a zároveň výrazně zvýšila kvalitu ledové plochy. Testování zařízení probíhalo od května do července s cílem prověřit jeho skutečný přínos a spolehlivost v energeticky náročném letním provozu.   Dodavatelem řešení je […]
Na českých silnicích je stále těsněji. Počet osobních aut se letos vyšplhá přes hranici 7 milionů. Jen za první polovinu roku přibylo téměř 85 tisíc vozidel. Český vozový park navíc dál stárne.   K 30. červnu 2026 bylo v Česku registrováno 6 940 271 osobních vozidel. Do magické sedmičky tak chybí už jen 59 729 […]
reklama
Historie
Obránce Vídně dostal maršálskou hůl se zpožděním
Nejvyšší velitel obléhaného města vystupuje na hradby a obhlíží situaci. Dlouhé dva měsíce dokázal Vídeň bránit, ale teď docházejí síly. Přijde záchrana včas?   Významné postavení v zemi je Zdeňku Kašparu Kaplířovi ze Sulevic (1611–1686) předurčeno. Jeho otec Albrecht Kaplíř (1583–1616) je významným plukovníkem a apelačním radou, dědeček Kašpar Kaplíř (1535–1621) zase zastává funkce císařského rady […]
Hanácký obr bavil císaře
Když mu chtěl otec v devíti letech koupit boty, trhovci se zděsili. Tak velkou nohu totiž dosud neviděli. Už jako chlapec měl Josef takovou sílu, že jedním úderem dokázal zmrzačit krávu.   Josef Drásal (†1886) přišel na svět 4. července 1841 v Chromči na Šumpersku do chudé rodiny brusiče jehel. Vzrůstem se už od útlého věku liší od […]
Pohádkové město vyrostlo díky zemětřesení
Nabízeli mu zástupy vznešených nevěst. On se však osudově zamiloval do vdané šlechtičny Eleonory Teles de Menezes. Potají si ji v roce 1371 vzal za ženu a vzápětí ji začal zahrnovat statky z královského majetku. Je mezi nimi i Sintra. Když mu okolí dá najevo svou nevoli, král Ferdinand I. se uchýlí právě tam. Místo […]
Skandální Poslední večeře: Malíře vyslýchala inkvizice
Předvolali ho před inkviziční tribunál. Je to kvůli jeho dílu Poslední večeře Páně. Inkvizitoři mají pocit, že se malíř Paolo Veronese zbláznil. Jedno z nejposvátnějších témat křesťanství ztvárnil na obřím obrazu jako „žranici“ v benátském šlechtickém paláci!   Pět a půl metru vysoký a téměř třináct metrů dlouhý obraz italský malíř Paolo Veronese (1528–1588) vytvořil […]
Zajímavosti
Atentát na Augustina Gölzera: Heydrich nebyl jediný!
Odbojová skupina Předvoj funguje na území Protektorátu už od roku 1943, kdy se pasivní odpor vůči nacismu přetaví do akce. „Někdo musí něco začít dělat!“ rozhodují se studenti scházející se v evangelickém sboru na pražském Smíchově.   Brzy se členská základna rozšíří a začne navazovat kontakty i jinde po republice. Rozsáhlá odbojová činnost nezůstane gestapu […]
Taneční maratony: Klakson, facky i smrt vyčerpáním
Na první pohled to vypadá jako neškodná zábava. Hudba hraje, páry se drží za ruce, publikum tleská a parket nikdy neztichne. Ve Spojených státech se ve 20. a 30. letech 20. století stávají taneční maratony masovou atrakcí.   Soutěžící tančí – nebo spíš chodí, kolébají se a drží jeden druhého – celé dny i noci. […]
Tajemství frenologie: Co všechno se dá vyčíst z naší lebky?
George Combe soustředěně prohmatává hlavu devítiletého hocha. Jednou se na ní usadí královská koruna. Píše se rok 1850 a jeden z nejslavnějších frenologů má konečně jasno: „Přední část mozku zodpovídající za intelekt není příliš rozvinuta.“ Královna Viktorie se tváří, jakoby se právě zakousla do kyselé okurky.   Přes 20 let se činí jako mluvčí frenologického hnutí. […]
Když se ztratí premiér: Záhada Harolda Holta není dodnes objasněna
Z funkce australského premiéra ho nesesadí prohra ve volbách, korupční skandál či jiná pikantní aféra. Harold Holt (1908–1967) jednoduše zmizí a už se nikdy neobjeví.   Na svět vykoukne v Sydney, vzdělání se mu ale dostává v Melbourne – zaujme ho svět právních paragrafů. Chvíli pracuje jako koncipient, když se píše rok 1934, kandiduje do parlamentu. Vyjde […]
Záhady a napětí
Legendní režisér Steven Spielberg šokuje: Věří v existenci mimozemšťanů! Má přístup k tajným materiálům?
Uznávaný režisér Steven Spielberg svým novým filmem Den odhalení, který měl nedávno premiéru i v českých kinech, vyvolal poprask. Jeho téma totiž údajně není až tak moc sci-fi, jak si mnozí myslí. Samotný režisér v existenci mimozemšťanů věří a říká, že tu možná byli vždycky!   Každý nový film legendárního režiséra Stevena Spielberga (*1946) poutá […]
Winchester Mystery House: Stavěla slavná dědička past na duchy?
Dveře se otevřou a za nimi není pokoj, ale prázdný prostor. Schodiště stoupá ke stropu a chodba se bez varování zlomí jiným směrem. V kalifornském San José stojí sídlo, které působí, jako by ho někdo stavěl podle plánů, jimž měl rozumět spíš mrtvý než živý. Byl Winchester Mystery House jen výstředním domem bohaté vdovy, nebo […]
Záhadná smrt ruského turisty: Chtěl ho zabít duch?
V květnu 2025 po pádu z devátého patra bytového domu v Thajsku umírá ruský turista. Těsně před smrtí muž prohlašuje, že ho pronásleduje „vražedný duch s vypoulenýma očima“. S tímto tvrzením se dokonce obrátí i na hlídače v budově, nikdo mu ale nedokáže pomoci. Stojí za jeho smrtí skutečně vražedný duch, nebo spíš drogy či […]
Bell Witch Cave: Jeskyně nejděsivějšího amerického poltergeista?
Někdo si z jeskyně odnese malý kámen. Jen jako suvenýr, nic víc. Brzy se ale začnou doma ozývat kroky, šepot a rány, které nemají původ. Jako by si návštěvník z Bell Witch Cave se sebou přinesl i pozornost něčeho, co v podzemí čeká už staletí. Proč se právě tato jeskyně v Tennessee stala jedním z […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Nepodceňujte švestky
panidomu.cz
Nepodceňujte švestky
Švestky, blumy, slívy, ryngle, špendlíky nebo mirabelky, zkrátka slivoně. Mají lahodné plody, které by byla škoda zužitkovat jen na koláče. Co všechno dovedou?   Ulevují při otocích. Hospodaření s vodou v těle závisí na rovnováze mezi sodíkem a draslíkem. Sodík vodu v těle zadržuje, draslík ji naopak pomáhá odvádět ledvinami. A zatímco sodíku jíme se
Textury a dekory pro stěny
rezidenceonline.cz
Textury a dekory pro stěny
Tapeta jako výrazové gesto definuje atmosféru místnosti. Vzor, textura, barevnost, to vše vytváří vizuální rytmus, který ovlivňuje vnímání prostoru. Nálada interiéru tak může být ve výsledku klidná i bouřlivá, ale vždy by měla být promyšlená. Dobře zvolená tapeta dokáže proměnit prostor bez nutnosti stavebních zásahů. Je to nástroj, který pracuje s emocí, rytmem i světlem,
Uzdravte duši pomocí mandaly
nejsemsama.cz
Uzdravte duši pomocí mandaly
Mandala znamená kruh, je symbol dokonalosti a vychází z přirozených tvarů v přírodě. Vyzařuje uzdravující vibrace, které zklidňují a harmonizují. Mandala je slovo, které pochází ze staroindického jazyka sanskrtu a znamená kruhový symbol celistvosti a rovnováhy, kde nic nekončí a nic nezačíná a vše je v harmonickém souladu. Jeho vibrace a kouzla provázejí lidstvo od nepaměti. Léčivě působí i na psychické i fyzické potíže. Symboly mandaly jsou
Roman Janeček uvádí vlastní kávovou směs, vznikala ve spolupráci s pražírnou LamCafé
iluxus.cz
Roman Janeček uvádí vlastní kávovou směs, vznikala ve spolupráci s pražírnou LamCafé
Cukrářský boutique Věnečky Janeček v pražské Pštrossově ulici zůstává věrný svému zaměření na jeden konkrétní dezert, kterým je věneček. Ten představuje v mini verzi a několika různých, sladkých i sla
Königstein nad Labem skrývá osm století historie
epochanacestach.cz
Königstein nad Labem skrývá osm století historie
Vysoko nad údolím řeky Labe se k neby zvedají hradby, za nimiž se ukrývá nevšední svět připomínající malé město. Podzemní kasematy, staleté budovy, hluboká studna i barokní zámek dávají pevnosti Königstein lehce tajemnou atmosféru. Její minulost přitom sahá více než osm století zpět a překvapivě úzce se dotýká také českých dějin. Königstein patří k největším
Kollár ve službách Marie Terezie provokoval Uhry
historyplus.cz
Kollár ve službách Marie Terezie provokoval Uhry
„Sprostě překrucuje zákony naší země!“ útočí uherská šlechta na Kollára. „Tak to dopadá, když získá funkci chudák z hnoje!“ vysmívají se někteří páni jeho neurozenému původu. Rádce Marie Terezie jim svými „hloupými“ nápady už dlouho pije krev, a kdyby to šlo, pověsili by ho na nejbližším stromě! Rakouská panovnice nemá na výběr. Musí Kollára umravnit!  
Rakouský chrám v Mariazell: Cela splněných přání!
enigmaplus.cz
Rakouský chrám v Mariazell: Cela splněných přání!
Jméno nejslavnějšího poutního místa na jihovýchodě Rakouska je odvozeno od rakouského slova „zelle”, tedy cela. Tu si podle legendy postaví mnich Magnus. [gallery ids="172605,172604,172603"] Te
Milovaná kočka se vrátila
skutecnepribehy.cz
Milovaná kočka se vrátila
Po dlouhém dceřině přemlouvání jsem se rozhodla, že jí pořídím vysněnou kočku. Malou Ivu hlídala na každém kroku. Vzniklo mezi nimi silné pouto. Ten den, kdy jsme s manželem dceři dali malé kotě, byla Iva šťastná. Pohled do těch dětských, rozzářených očí mě hladil po duši. Iva byla vůči koťátku velmi svědomitá. Pečovala o něj od první
Přebral DiCapriovi přítelkyni její důvěrný kamarád?
nasehvezdy.cz
Přebral DiCapriovi přítelkyni její důvěrný kamarád?
Karty a vztahy se zamíchaly? Herec Leonadro DiCaprio (51) s modelkou Vittorií Ceretti (28) dosud platili za stabilní pár a fanoušci už netrpělivě vyhlíželi, kdy do toho praští a DiCaprio se konečně st
Život pod ledem? Mikroorganismy zvládly přežít v simulaci oceánu na Enceladu
21stoleti.cz
Život pod ledem? Mikroorganismy zvládly přežít v simulaci oceánu na Enceladu
Saturnův měsíc Enceladus patří vedle svého většího bratra Titanu a Jupiterovy oběžnice Europy k nejzajímavějším místům ve Sluneční soustavě pro hledání mimozemského života. Nový experiment ukazuje, že
Červený sen s melounem
tisicereceptu.cz
Červený sen s melounem
Meloun k party prostě patří, tak si z něj namíchejte drink, který se dá popíjet klidně celý den. Ingredience ¼ vodního melounu několik kostek cukru 700 ml studené vody 200 ml citronové šťávy
Akademik Lomonosov: Plovoucí jaderná elektrárna zásobuje energií celé město
epochaplus.cz
Akademik Lomonosov: Plovoucí jaderná elektrárna zásobuje energií celé město
Na náměstí přichází davy lidí, unavené rodiče táhnou děti se zářícími úsměvy. Centrem obdivu je statný vánoční strom, který ale zatím nesvítí. Po několika minutách už všichni překvapeně vzdychají. O veselou show se postará plavidlo, které poklidně stojí v nedalekém přístavu. Vyrábí totiž energii pro zapomenutý kraj! Někteří ho posměšně označují za jaderný Titanic či
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