Tomáš Jungwirth: Volají nám z Intelu, ale jsme opatrní

MR: Nedávno jste představil podání patentu využívajícího vašich objevů umožňujících rychlý zápis dat prostřednictvím antiferomagnetů – a s kolegy představil i vlastní mikročip. Jak daleká byla cesta od základního výzkumu, který jste publikoval v časopisech typu Science anebo v titulech rodiny Nature, až po tento aplikovaný výzkum?

My jsme okolo roku 2004 přišli s jedním fyzikálním objevem, spinovým Hallovým jevem, který se dnes stává základem komerčních aplikací ve spintronice a v operačních pamětech. Takže se bavíme o něčem, co vědecky začalo před skoro patnácti lety, a dnes se to stává reálnou věcí, jež má potenciál úplně od základů změnit konstrukci počítačů. To byl náš první krok do spintroniky.

Tehdy jsme začínali a nebyli ještě na takové úrovni, abychom se toho nápadu mohli držet po celou dobu komercializace, protože to jsou úkoly pro ty největší IT firmy... Ale pro nás to přineslo mezinárodní renomé ve výzkumu spintroniky a finančně také bezmála půlmiliardy korun do vybavení naší malé výzkumné skupiny.

MR: V roce 2011 jste získal i mnohamilionový a prestižní tzv. pokročilý grant Evropské výzkumné rady (ERC), že?

Nejen ten, kromě něj jsme získali i řadu dalších kompetitivních grantů. Jak jsem řekl, bylo to skoro půlmiliardy, takže jsme si byli schopni tady v Praze ve Fyzikálním ústavu Akademie věd postavit něco jako takový náš „mini Intel“. Tedy vybavení na testování našich nápadů přímo na prototypech čipů. To už nás staví do úplně jiného světla; takže pokud máme nějaký nový nápad, jsme schopni se mnohem déle držet řetězce směrem ke komercializaci, než bývalo na začátku možné...

MR: A od základního výzkumu, od „blue-sky research“, jste tedy blíže reálným aplikacím.

Blue-sky research děláme samozřejmě dál, ale zároveň jsme si vybudovali zázemí, jež nám umožní podržet si nápady déle, než je hned „odevzdat“ velkým firmám. K podávání patentů je navíc potřeba mít i strategického partnera, protože podávat sérii patentů v mikroelektronice nezvládá sama žádná akademická instituce ani ve světě. My máme dlouhodobého partnera firmu Hitachi na společnou ochranu intelektuálního vlastnictví i na přímou peněžní podporu naší vědy. Druhá věc je evropský grant ve výši bezmála čtyř milionů eur, který jsme nedávno získali společně s malou elektrotechnickou firmou IGS. S ní a pod záštitou Akademie věd jsme dříve vyvinuli technologii pro chytrá města na detekci vozidel na parkovištích a silnicích. To je dnes plně komerční produkt; jeden z mých kolegů je spoluvlastníkem téhle firmy. Takže kromě toho, že máme pro výzkum spintroniky velkého průmyslového partnera společnost Hitachi, teď máme i firmu a produkt z oblasti „internetu věcí“, na němž můžeme aplikační potenciál našich nových paměťových čipů testovat.

MR: To je pro úspěch takovýchto technologií hodně důležité?

To je klíčové. Když je nějaká od základu nová technologie pamětí, tak se nejdříve musí vyzkoušet na úzké specializované aplikaci a když v ní uspěje, tak má větší šanci prosadit se i jako univerzální počítačová paměť. Náš přístup je nový v tom, že místo polovodičů nebo feromagnetů zapisujeme informaci do antiferomagnetů.

MR: Co to vlastně znamená?

Velice stručně. Až do roku 2016 si nikdo na světě neuměl představit, že by se daly z antiferomagnetů konstruovat elektronické součástky, jakékoliv. Podle dosavadních představ by k tomu bylo potřeba natočit cívky zvlášť kolem každého magnetického atomu v krystalu, což je science-fiction. Nám se však povedlo přijít s novým fyzikálním přístupem, který umožňuje praktickým způsobem zapsat informaci do antiferomagnetu. Ale nejen, že jsme to tentokrát publikovali jako vědecké články, ale během necelého roku jsme si v našem „mini Intelu“ ve Fyzikálním ústavu zkonstruovali paměťový čip a díky firmě IGS i tištěný obvod (ukazuje krabičku s čipem), jímž lze paměť ovládat z počítače přes USB.

Je to jen demonstrační věc, ale ukazuje, jak snadno jsme schopni zapisovat jedničky a nuly do úplně nového typu materiálu. Když jezdíme na konference, zapojíme to do PC a naživo ukážeme: a to jak lidem z průmyslu, tak z vědy. V našem oboru není úplně běžné posunout se během takto krátké doby od neexistujícího konceptu – ani teoreticky –, až k hmatatelnému výsledku v krabičce do ruky.

MR: V čem by měly vaše antiferomagnetické paměti výhody?

Proti existujícím pamětím jsme již potvrdili tři. Zaprvé: je to magnetická paměť, ale zároveň je úplně necitlivá na jakékoliv běžné zdroje magnetického pole, takže se nedá polem neúmyslně smazat. Druhá věc: experimentálně jsme na čipu v laboratoři ukázali, že je možný zápis pulzy o délce jedné pikosekundy, tedy 10^-12 sekundy. To je tisíckrát kratší než elektrické pulzy, které se dnes používají v nejrychlejších pamětech, ty jsou nanosekundové, takže jsem šli dál o tři řády! To by mohla být velká výhoda do budoucna, a dnes není žádný jiný typ materiálu, který by takto rychlý elektrický zápis umožňoval.

MR: A to máte i patentováno?

Ano, máme společný patent Fyzikálního ústavu AV ČR a Hitachi. Ta třetí věc, která je také součástí patentu, je to, že tyto paměti umožňují do bitu ukládat nejen jedničku a nulu, tedy dva stavy, ale ukládat i spojité spektrum stavů, takže se nechovají jen jako klasické digitální součástky v současné elektronice, ale i jako synapse, které máme v mozku. Antiferomagnetická paměť by tak nemusela být jen odolná a rychlá, ale i univerzální jak pro klasické digitální počítače, tak pro konstrukci umělých neuronových sítí. Zrovna toto neuromorfní chování bychom chtěli vyzkoušet v poměrně krátké době – dostali jsme na to čtyřletý grant – v naší aplikaci na detekci vozidel. V případě úspěchu by to mohlo být ono „semínko“, z nějž by mohl vyrůst širší zájem o využití antiferomagnetů.

MR: Jak často vám volají z firem typu AMD, IBM nebo Intel?

Kontaktovali nás z Intelu, ale my jsme zatím opatrní. Navíc už máme dlouhodobého partnera, který nám umožňuje vybudovat si silnější pozici pro případná jednání s dalšími velkými firmami. Hitachi spolufinancuje výzkum a přitom nás neúkoluje, co máme dělat. Společně i publikujeme a posíláme patentové přihlášky.

MR: Největším příběhem české vědy je práce Antonína Holého z Akademie věd a partnerství s firmou Gilead Sciences, na jehož konci byla antivirotika nesoucí miliardy... Je možné, že váš základní výzkum povede k takovému superúspěchu?

To by bylo možné jen v tom případě, že by něco z toho, co jsme tu udělali, mělo veliký komerční úspěch a my bychom si navíc udrželi silnou pozici dostatečně dlouho až do fáze komercializace; pokud to potenciál skutečně má. To by ale znamenalo, že třeba právě Hitachi bude investovat dost peněz, neboť v určitém okamžiku se vývoj stává extrémně nákladným. Anebo získáme nějakého třetího investora, který by nás podpořil a umožnil nám s naší laboratoří vést nejen výzkum, ale i vývoj.

To se uvidí. Samozřejmě existuje i možnost, že někdo jiný přijde ve světě s lepší variantou a my spadneme z té vlny, na které se teď vezeme (smích)... Ale myslím, že v současné době není nikdo tak daleko jako my.

MR: Vy jste členem vědecké rady ERC, která podporuje to nejlepší bádání v Evropě. Teď jsem četl v časopise Nature, že se po vzoru ERC chystá založení Evropské inovační rady (EIC). Ta má podporovat hi-tech byznys a nápady... Co tomu říkáte?

To má být hlavní dítě Carlose Moedase, eurokomisaře pro vědu a výzkum. Hodně to propagoval a úmysl je to určitě dobrý, protože v transferu technologií Evropa zaostává. Několikrát za námi i byl, abychom přišli s podněty či radou, jak by mohlo EIC vypadat.

Ale my jsme mu od počátku říkali, že podpora špičkového badatelského výzkumu, na nějž se soustředí ERC, kde není komerční nebo společenský význam projektu hodnotícím kritériem, je úplně jiný svět a má jiné nástroje... Konkrétní návrh, jak by mělo EIC vypadat, jsme zatím neviděli.

MR: ERC získala za deset let existence ve vědě prestiž. Jak je vnímána mimo výzkumný svět?

Ta mezinárodní prestiž už je vidět nejen ve výzkumné komunitě, ale i u policy makers a také v průmyslu. Je to jediná „grantovka“, která je zvána do Davosu na Světové ekonomické fórum, kde se prezentují i výzkumné projekty placené ERC. Má opravdu nepřehlédnutelné renomé. Jsme často konfrontováni s eurokomisařem i řediteli sekcí, takže nám připomínají, ať děláme ERC ještě větší publicitu, neboť sami cítí, že jde o výjimečně úspěšný projekt Evropské unie, jenž může ukázat, že Evropa funguje, jak má. To schéma podpory opravdu excelentní vědy a průlomových nápadů přebírají i státy mimo Evropu – včetně USA.

MR: Čechům se však v soutěžích ERC moc nedaří. Je to tím, že se vědci málo hlásí, že se neumí připravit anebo jsme fakt o tolik horší než třeba Nizozemci?

Je pravda, že je to zatím z tuzemských institucí jen třicítka příjemců. Mám k ruce nejnovější statistiky, z nichž je vidět, že i jedna instituce na Západě může mít desetkrát více ERC grantů než celé Česko. V tabulce s padesáti a více ERC granty je přes třicet výzkumných institucí v Evropě. To pro nás není dobrá vizitka. Čím to je? Proč jsme zhruba desetkrát horší než srovnatelné země Rakousko či Nizozemsko? Jak jste se ptal, je to obojím. Posíláme třikrát méně přihlášek než ostatní a jsme i třikrát méně úspěšní. Do druhého kola výběru postupuje v průměru 30 procent přihlášených, ale v našem případě je to jen 10 procent těch, kdo postoupí z prvého kola.

MR: Jak to můžeme zlepšit?

Jedním ze způsobů jsou třeba přípravné semináře. Vidím jednoznačný přínos ve snažení vedeném Zdeňkem Strakošem z Univerzity Karlovy a Petrou Fedorovou z Technologického centra AV. Většina z úspěšných žadatelů prošla jejich rukama; workshopy organizují výborně. Jsou tam lidé, kteří působili v panelech ERC, připravují uchazeče na interview, pomáhají s přihláškami, což je ta pomoc, již lidé v zahraničí dostávají automaticky. U nás je to pořád děláno trochu „na koleně“, ale zaplaťpánbůh za to. Podle nejnovějších zpráv postoupilo do druhého kola k pohovorům tzv. startovních ERC grantů deset lidí z Česka, což je proti minulým letům unikátní nárůst. To je vynikající zpráva! Nemívali jsme taková čísla; i moji kolegové v ERC se divili, co se to u nás děje.

Autor: Martin Rychlík

Rozhovor vyšel 4. 6. 2018 v Lidových novinách

Tomáš Jungwirth (50) – fyzik, expert na spintroniku

• Profesor fyziky, specialista na fyziku pevných látek a především spintroniku (tedy obor elektroniky využívající spinu elektronů k uchovávání a přenosu informací).
• Od roku 2015 člen vědecké rady Evropské výzkumné rady (ERC), jež udílí prestižní granty, které jsou považovány i za ukazatel excelence.
• Vystudoval Univerzitu Karlovu (doktorát v roce 1997), pak působil jako „postdok“ v USA – na Indiana University a později v Texasu.
• Pracuje ve Fyzikálním ústavu Akademie věd (od roku 2001) a též na University of Nottingham.
• Pochází z vědecké rodiny; jeho bratr Pavel Jungwirth je špičkový fyzikální chemik (dle nedávné analýzy LN devátý nejcitovanější vědec bádající v České republice).
• Je autorem asi 220 vědeckých studií, které byly citovány více než 11tisíckrát, a také deseti patentů.
• Držitelem řady ocenění a grantů (Praemium Academiae 2008 či tzv. pokročilý grant ERC v roce 2011).

Přečtěte si také dubnový rozhovor s Tomášem Jungwirthem pro portál Vědavýzkum.cz o stavu vědní politiky v České republice, úspěšnosti v rámcovém programu i budoucnosti financování české vědy.