AI耗能——人工智能發(fā)展的現(xiàn)實(shí)制約

位于美國(guó)愛(ài)荷華州的微軟公司的數(shù)據(jù)中心。

　　“人工智能的盡頭是算力，算力的盡頭是電力?！苯陙?lái)，人類在享受人工智能技術(shù)迅速發(fā)展帶來(lái)的科技紅利時(shí)，龐大的耗電量也讓全球電力供應(yīng)亮起了紅燈。

　　在數(shù)據(jù)智能時(shí)代，數(shù)據(jù)和算力是驅(qū)動(dòng)人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的兩大引擎，其背后是對(duì)電力的巨量消耗和過(guò)度依賴。換句話說(shuō)，人工智能的崛起正在引發(fā)一場(chǎng)前所未有的“電力風(fēng)暴”，給全球能源供給提出新挑戰(zhàn)。以美國(guó)科技公司為代表的人工智能企業(yè)，將目光投向了核能。

　　人工智能能耗問(wèn)題突出

　　據(jù)國(guó)際能源署發(fā)布的報(bào)告，隨著全球?qū)ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)和人工智能的需求持續(xù)增長(zhǎng)，支持其運(yùn)行的全球各個(gè)數(shù)據(jù)中心的耗電量正在逐年攀升，預(yù)計(jì)將在4年內(nèi)翻一番。2022年全球各個(gè)數(shù)據(jù)中心的總耗電量接近460太瓦時(shí)(1太瓦時(shí)等于10億千瓦時(shí)，即10億度電)，預(yù)計(jì)到2026年，這一數(shù)據(jù)將超過(guò)1000太瓦時(shí)，相當(dāng)于2022年日本國(guó)內(nèi)的全年用電量。

　　人工智能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，是全球數(shù)據(jù)中心耗電量激增的主要原因。尤其是生成式人工智能的爆發(fā)式應(yīng)用，進(jìn)一步加劇了電力消耗。以大型語(yǔ)言模型GPT-3為例，其訓(xùn)練一次所需電量高達(dá)1287兆瓦時(shí)(1兆瓦時(shí)等于1000千瓦時(shí)，即1000度電)，相當(dāng)于3000輛電動(dòng)汽車?yán)@赤道行駛8圈所耗電量的總和。另?yè)?jù)《紐約客》雜志報(bào)道，聊天機(jī)器人模型ChatGPT平均一天響應(yīng)大約2億個(gè)請(qǐng)求，耗電量超過(guò)50萬(wàn)度，相當(dāng)于一個(gè)普通家庭日均用電量的1.7萬(wàn)倍。今后，隨著預(yù)訓(xùn)練算法的復(fù)雜程度不斷升級(jí)，大數(shù)據(jù)模型參數(shù)將成倍增長(zhǎng)，整個(gè)人工智能行業(yè)的能源消耗量也將不斷攀升。預(yù)計(jì)到2027年，整個(gè)人工智能行業(yè)每年的耗電量將達(dá)85至134太瓦時(shí)，相當(dāng)于一座大型水電站一年的發(fā)電總量。

　　正因如此，有人形象地稱人工智能正在“吸干”全球電力。在今年2月舉辦的“博世物聯(lián)網(wǎng)2024”大會(huì)上，有與會(huì)者指出：“下一個(gè)短缺的將是電力!”從數(shù)據(jù)中心到日常應(yīng)用，在人工智能飛速發(fā)展的背后，能源消耗問(wèn)題日益凸顯，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　軟硬件升級(jí)降低能耗

　　目前，人工智能的技術(shù)發(fā)展路線是不斷增加模型參數(shù)、疊加芯片。如果按照這一思路繼續(xù)發(fā)展，人工智能的能耗問(wèn)題將愈加突出。

　　如何打破人工智能耗能枷鎖?技術(shù)革新和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化是關(guān)鍵的破局點(diǎn)。其中，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和合理的能源管理策略，有望走出新的人工智能發(fā)展路徑。

　　例如，人工智能的能耗與算法體量成正相關(guān)關(guān)系，通過(guò)優(yōu)化人工智能算法和使用更高效的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，減少冗余計(jì)算和模型參數(shù)，提高計(jì)算效率，達(dá)到降低能耗目的。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2027年谷歌數(shù)據(jù)中心通過(guò)人工智能系統(tǒng)優(yōu)化方式，預(yù)計(jì)將減少約15%至30%的耗電量。

　　硬件設(shè)施升級(jí)也能有效減少能耗。包括采用更高效的硬件設(shè)備，如專用人工智能芯片和能效更高的服務(wù)器等，提高計(jì)算效率，縮短計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，減少熱量釋放。例如，美國(guó)一家半導(dǎo)體公司推出一種芯片技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的無(wú)縫結(jié)合，能顯著提升芯片性能，降低能耗。另外，還可以通過(guò)采用先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)和智能電網(wǎng)等，改進(jìn)數(shù)據(jù)中心的能源管理方案，提高能源利用效率，最終達(dá)到降低能耗的目的。

　　核能為解決問(wèn)題帶來(lái)希望

　　除了提升算力、降低能耗外，科技公司還尋求發(fā)展新的能源。其中，核電作為一種穩(wěn)定、無(wú)碳的電力來(lái)源，成為科技公司尋求能源解決方案的重點(diǎn)。

　　據(jù)外媒報(bào)道，日前美國(guó)微軟公司與星座能源公司達(dá)成協(xié)議，購(gòu)買了星座能源公司三里島核電站未來(lái)20年的電能，用于為該公司的數(shù)據(jù)中心供電。另外，一些人工智能公司相繼投資核電。美國(guó)開(kāi)源人工智能公司(OpenAI)創(chuàng)始人投資的核能初創(chuàng)公司，計(jì)劃2027年在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建造第一座小型模塊核反應(yīng)堆，“解決人工智能帶來(lái)的極端能源需求”。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，人工智能技術(shù)的發(fā)展為人類社會(huì)帶來(lái)了巨大變化。同時(shí)，如何應(yīng)對(duì)巨大的能源消耗，是數(shù)據(jù)智能時(shí)代需要持續(xù)關(guān)注的重要課題。在這樣的背景下，前沿技術(shù)的突破和新能源的開(kāi)發(fā)利用，是破解人工智能能耗困局的方案之一。