人工智能帶來巨額能源消耗的擔憂并非無解 兩大解決方案
市場研究2024-04-25
毫無疑問，人工智能(AI)的浪潮正在以前所未有的速度席卷全球，成為推動科技進步和經(jīng)濟增長的新引擎。然而，在這場技術革命的背后，一個被忽視的挑戰(zhàn)正悄然逼近——緊張的電力供應。
" 明年將沒有足夠的電力來運行所有的芯片。" 埃隆 · 馬斯克的預言不僅是對未來的警示，更是對當前電力需求激增的深刻洞察?！都~約客》雜志報道指出，OpenAI 的 ChatGPT 每天消耗的電力(超過 50 萬度電)相當于 1.7 萬個美國家庭的用電量。這一數(shù)字令人震驚，更揭示了 AI 對電力的巨大需求。
而在其最新研報中，美銀美林描繪了一幅更加緊迫的圖景：美國的 AI 電力使用量預計將在 2023 年至 2028 年間以 25%~33% 的年復合增長率增長。芯片設計公司 Arm 首席執(zhí)行官更是直言，到 2030 年 AI 可能會用掉美國四分之一的電力。
面對這一挑戰(zhàn)，美國的電力系統(tǒng)正遭受前所未有的壓力。公共電網(wǎng)系統(tǒng)的改造迫在眉睫，卻因種種障礙而進展緩慢。企業(yè)為了爭奪有限的電網(wǎng)接入權限，已經(jīng)將競爭延伸到了科技產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達的地區(qū)，如俄亥俄州、愛荷華州等地。
在這樣的背景下，探索新的電力供應方案變得至關重要。核聚變、燃料電池和地熱能等清潔能源技術，正在被企業(yè)視為未來電力供應的潛在保障。
美國電力系統(tǒng)承壓
" 我認為，明年將沒有足夠的電力來運行所有的芯片。" 在今年 3 月的一場活動中，馬斯克如此預言 AI 熱潮背后的電力短缺風險。
AI 大模型的訓練和推理需要巨大的電力供應。據(jù)《紐約客》雜志報道，OpenAI 的 ChatGPT 每天要響應大約 2 億個請求，消耗的電力超過 50 萬度，相當于 1.7 萬個美國家庭的用電量。" 算力的盡頭是電力 "，這雖然是句玩笑話，但卻有其深刻之處。
作為 AI 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領頭羊，美國已經(jīng)感受到了 AI 需求對電網(wǎng)的擠壓。技術創(chuàng)業(yè)者、前谷歌工程師凱爾 · 科比特(Kyle Corbitt)近日在社交媒體上透露，訓練 GPT-6 的微軟工程師們正忙著把分布在不同地區(qū)的 GPU 連接起來，這是一件很困難的事情，但他們別無選擇，因為如果把 10 萬塊英偉達 H100 芯片集中放在一個區(qū)域，會導致電網(wǎng)崩潰。
當前，美國各大科技巨頭都在積極部署 AI，在全國各地部署數(shù)據(jù)中心等基礎設施，電網(wǎng)的接入權限成為了重要的競爭資源。據(jù)《華盛頓郵報》報道，傳統(tǒng)上與計算產(chǎn)業(yè)毫無關聯(lián)的地區(qū)，如俄亥俄州的哥倫布市、愛荷華州的阿爾圖納市和印第安納州的韋恩堡市都成為了數(shù)據(jù)中心開發(fā)商爭奪土地和電網(wǎng)接入權限的地方。
" 現(xiàn)在所有人都在追逐電力，他們愿意去任何地方。" 房地產(chǎn)服務公司仲量聯(lián)行數(shù)據(jù)中心市場董事總經(jīng)理 Andy Cvengros 對《華盛頓郵報》表示。據(jù) Cvengros 的說法，電力公司普遍表示，面對突然涌入的電力需求，他們需要評估自身的系統(tǒng)承載能力后才知道能否應對。
最近，數(shù)據(jù)中心開發(fā)商 Michael Halaburda 和 Arman Khalili 正忙著將波特蘭地區(qū)一家廢棄的瓷磚工廠改造成數(shù)據(jù)中心。就在幾個月前，他們還認為電力不是問題，然而最近電力公司卻提醒他們，需要進行 " 線路和負載研究 "，以評估是否能為這個數(shù)據(jù)中心項目提供 60 兆瓦的電力，這大約是 4.5 萬戶美國家庭的用電量。
據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2022 年美國共有約 2700 個數(shù)據(jù)中心，電力消耗占全國總量的 4% 左右，到 2026 年，這一比例將達到 6%。
隨著 AI 對芯片的需求越來越大，以及更高性能的芯片群所需要的冷卻需求，AI 產(chǎn)業(yè)的電力需求將只增不減。芯片設計公司 Arm 的首席執(zhí)行官 Rene Haas 近日憂心忡忡地表示，如果不提高芯片的效率，到 2030 年 AI 數(shù)據(jù)中心的耗電量可能高達美國電力需求的 20% 到 25%。
美銀美林在研報中指出，AI 數(shù)據(jù)中心擴張還只是美國電力需求增長的因素之一，其他推動因素還包括工業(yè)增長、電動汽車的普及以及建筑電氣化。
美銀美林預測，2023 年至 2030 年，美國電力需求將以 2.8% 的年復合增長率增長，其中，AI 的電力使用量將在 2023 年至 2028 年間以 25% 到 33% 的年復合增長率增長，這無疑將給數(shù)據(jù)中心的設計和運營帶來挑戰(zhàn)。
企業(yè)各顯神通 " 搶電 "
在巨大的電力需求前景下，美國的電力基礎設施亟需擴容和升級，以應對 AI 訓練等事件帶來的電力集中需求。美國的電網(wǎng)基礎設施多建成于上世紀 60 至 70 年代，且多數(shù)輸電線路和變壓器運行超過 25 年，容易因極端天氣影響而斷電，2021 年寒潮導致的得克薩斯州大停電便是證明。
在此背景下，美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(FERC)將于 5 月 13 日召開特別會議，討論電力輸送問題。據(jù)悉，會議將制定計劃，加速遠距離輸電線項目的開發(fā)和清潔能源項目接入電網(wǎng)的事宜。
實際上，緩解電力瓶頸是拜登政府的優(yōu)先事項之一，但是建設全國電網(wǎng)涉及跨州問題，聯(lián)邦政府權力有限，此外這還涉及到大量的土地購買、環(huán)境評估和各州之間有關成本的討價還價，終究是一個漫長和繁雜的過程。數(shù)據(jù)顯示，在 2013 年，美國每年還能建造 4000 英里的輸電線，而如今這一數(shù)字連 1000 英里都達不到。
在公共電網(wǎng)短期內(nèi)無法顯著改善這一現(xiàn)實面前，企業(yè)界開始自己尋找解決辦法，保障自家電力供應。
購買核能就是主要方向之一。2024 年 3 月，亞馬遜網(wǎng)絡服務公司(AWS)簽署了一項協(xié)議，將在賓夕法尼亞州的一個核電站旁購買一個數(shù)據(jù)中心，并有可能從該廠獲得高達 960 兆瓦的專用電力。
此外，建立小型核反應堆來專門供電也是一條思路。
微軟 2023 年開出招聘啟事，希望尋找一名核技術專家，負責評估和整合小型模塊化核反應堆和微反應堆，為支持微軟云和人工智能的數(shù)據(jù)中心提供動力。而且，微軟還在核聚變領域布局，2023 年 5 月便與核聚變初創(chuàng)公司 Helion 簽署了一項電力購買協(xié)議，計劃于 2028 年從 Helion 購買電力。值得一提的是，OpenAI CEO 薩姆 · 阿爾特曼正是這家初創(chuàng)公司的早期重要投資者。
不過，目前，美國還沒有一個小型模塊化核反應堆，部分原因是聯(lián)邦機構核管理委員會漫長的獨立監(jiān)管程序。同時，利用核聚變發(fā)電仍是一個尚未實現(xiàn)的科學目標。
前述數(shù)據(jù)中心開發(fā)商 Michael Halaburda 和 Arman Khalili 則轉向了燃料電池和地熱等較為成熟的技術。他們在波特蘭市的數(shù)據(jù)中心項目將主要由以天然氣為燃料的燃料電池供電，電網(wǎng)的電力只起到補充作用。在得克薩斯州南部的另外一個新項目中，他們甚至選擇不接入電網(wǎng)，而是直接挖掘數(shù)百米，以地熱發(fā)電為數(shù)據(jù)中心供電。
來源：每日經(jīng)濟新聞
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