AI“吸干”电力仅是序幕:隐藏的全球能源浩劫即将到来?
作者：白饭鱼的科技生活AI现在可火了，但同时也让不少人担心，怕它会把工作机会都抢走。不过，有些乐观的朋友开玩笑说，只要电费比馒头贵，AI就永远取代不了人。哈哈，这话听着挺逗，但背后其实反映出了AI的一个现实问题——能耗。
不久前，一个叫凯尔·柯比特的大佬，他以前在谷歌干过，现在自己创业了，在社交媒体上说，微软在AI的能耗问题上也头疼得很。
咱们来算一笔账，看看AI到底有多耗电。柯比特说，微软的工程师们正在搭建一种特别高级的网络，把分布在各地的图形处理器（GPU）连接起来，因为如果把超过10万块H100芯片放在一起，电网就撑不住了。每块H100芯片的最大功率是700瓦，10万块加起来就是7000万瓦，这相当于一个小太阳能或风能发电厂的全部输出了。
AI的耗电问题其实只是冰山一角。
《纽约客》的一篇报道曾经引起了很大的关注，说ChatGPT每天的耗电量可能超过50万千瓦时。
虽然现在AI的耗电量看起来是个天文数字，但跟加密货币和传统的数据中心比起来，还是小巫见大巫。
微软工程师遇到的问题也说明，限制AI发展的不只是技术本身的能耗，还有配套基础设施的能耗，以及电网的承载能力。
国际能源署（IEA）的一份报告说，2022年全球数据中心、人工智能和加密货币的耗电量达到了460太瓦时（TWh），占全球能耗的近2%。IEA预测，在最糟糕的情况下，到2026年这些领域的用电量将达到1000TWh，跟整个日本的用电量差不多。
但是，报告也显示，目前直接投入AI研发的能耗远低于数据中心和加密货币。比如，NVIDIA在AI服务器市场占了大约95%的份额，2023年供应了大约10万颗芯片，每年的耗电量约为7.3TWh。但在2022年，加密货币的能耗为110TWh，相当于整个荷兰的用电量。
冷却系统的能耗也不容忽视。数据中心的能效通常用能效比（PUE）来评估，就是消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。PUE越接近1，说明数据中心浪费的能源越少。Uptime Institute的报告显示，2020年全球大型数据中心的平均PUE约为1.59。也就是说，数据中心的IT设备每消耗1度电，其配套设备就消耗0.59度电。
数据中心的额外能耗中，大部分都用在了冷却系统上。一项调查研究显示，冷却系统消耗的能量可达数据中心总能耗的40%。随着芯片更新换代，单台设备的功率增大，数据中心的功率密度不断提升，对散热提出了更高的要求。但与此同时，通过改进数据中心设计，就能大幅减少能量的浪费。
不同数据中心的能效比差异很大，这主要是因为冷却系统、结构设计等方面的差异。Uptime Institute的报告显示，欧洲国家已经把PUE降到了1.46，而在亚太地区仍有超过十分之一的数据中心PUE超过2.19。
世界各国正在采取措施，敦促数据中心实现节能减碳的目标。
比如，欧盟要求大型数据中心设立余热回收装置；美国政府投资研发更高能效的半导体；中国政府也出台措施，要求数据中心从2025年起PUE不高于1.3，并逐年提高可再生能源的使用比例，到2032年达到100%。
科技公司的数据中心规模也在不断扩大。据国际能源署统计，在2022年美国拥有2700座数据中心，消耗了全国用电量的4%，并预测这一比例到2026年将达到6%。随着美国东西海岸用地越发紧张，数据中心逐步向爱荷华州、俄亥俄州等中西部地区转移，但这些二线地区的原有产业并不发达，电力供应可能无法满足需求。
一些技术公司尝试摆脱电网的束缚，直接从小型核电站购买电能，但这种用电方式和新建核电站都要面临复杂的行政流程。微软尝试使用AI辅助完成申请，而Google使用AI进行运算任务调度，以提高电网运行效率，降低企业碳排放。至于可控核聚变何时投入应用，目前仍然是未知数。
气候变暖也让电网面临更大的压力。AI的研发需要稳定而强大的电网支持，但随着极端天气频发，许多地区的电网正在变得更加脆弱。
气候变暖会导致更加频繁的极端天气事件，不仅造成用电量激增，加重电网负担，还会直接冲击电网设施。IEA报告指出，受干旱、降雨不足和提早融雪的影响，2023年全球水力发电占比下跌到三十年来的最低值，不足40%。
天然气往往被视为向可再生能源转型过程中的一座桥梁，但它在冬季极端天气下并不稳定。2021年，寒潮袭击美国德州，导致大面积断电，部分居民家中断电超过70小时。这次灾难的一个主要原因就是天然气管道冰冻，造成天然气发电厂停摆。
为了保障能源安全，同时实现节能减碳，许多国家也将核电站视为一种过渡措施。在2023年12月举办的联合国应对气候变化委员会第28次峰会（COP 28）上，22个国家签署联合声明，承诺到2050年将核能发电能力提升到2020年水平的3倍。
与此同时，随着中国、印度等国大力推进核电建设，IEA预测到2025年，全球核电发电量将达到历史新高。
所以，朋友们，你们怎么看？评论区见！
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