AI耗能——人工智能發(fā)展的現(xiàn)實制約

位于美國愛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。”近年來，人類在享受人工智能技術(shù)迅速發(fā)展帶來的科技紅利時，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)智能時代，數(shù)據(jù)和算力是驅(qū)動人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的兩大引擎，其背后是對電力的巨量消耗和過度依賴。換句話說，人工智能的崛起正在引發(fā)一場前所未有的“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。

　　人工智能能耗問題突出

　　據(jù)國際能源署發(fā)布的報告，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，支持其運行的全球各個數(shù)據(jù)中心的耗電量正在逐年攀升，預(yù)計將在4年內(nèi)翻一番。2022年全球各個數(shù)據(jù)中心的總耗電量接近460太瓦時(1太瓦時等于10億千瓦時，即10億度電)，預(yù)計到2026年，這一數(shù)據(jù)將超過1000太瓦時，相當(dāng)于2022年日本國內(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。以大型語言模型GPT-3為例，其訓(xùn)練一次所需電量高達(dá)1287兆瓦時(1兆瓦時等于1000千瓦時，即1000度電)，相當(dāng)于3000輛電動汽車?yán)@赤道行駛8圈所耗電量的總和。另據(jù)《紐約客》雜志報道，聊天機(jī)器人模型ChatGPT平均一天響應(yīng)大約2億個請求，耗電量超過50萬度，相當(dāng)于一個普通家庭日均用電量的1.7萬倍。今后，隨著預(yù)訓(xùn)練算法的復(fù)雜程度不斷升級，大數(shù)據(jù)模型參數(shù)將成倍增長，整個人工智能行業(yè)的能源消耗量也將不斷攀升。預(yù)計到2027年，整個人工智能行業(yè)每年的耗電量將達(dá)85至134太瓦時，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”大會上，有與會者指出：“下一個短缺的將是電力!”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，能源消耗問題日益凸顯，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。

　　軟硬件升級降低能耗

　　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。其中，通過技術(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，減少冗余計算和模型參數(shù)，提高計算效率，達(dá)到降低能耗目的。根據(jù)預(yù)測，到2027年谷歌數(shù)據(jù)中心通過人工智能系統(tǒng)優(yōu)化方式，預(yù)計將減少約15%至30%的耗電量。

　　硬件設(shè)施升級也能有效減少能耗。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，提高計算效率，縮短計算時長，減少熱量釋放。例如，美國一家半導(dǎo)體公司推出一種芯片技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和處理的無縫結(jié)合，能顯著提升芯片性能，降低能耗。另外，還可以通過采用先進(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。

　　核能為解決問題帶來希望

　　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、無碳的電力來源，成為科技公司尋求能源解決方案的重點。

　　據(jù)外媒報道，日前美國微軟公司與星座能源公司達(dá)成協(xié)議，購買了星座能源公司三里島核電站未來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。美國開源人工智能公司(OpenAI)創(chuàng)始人投資的核能初創(chuàng)公司，計劃2027年在愛達(dá)荷國家實驗室建造第一座小型模塊核反應(yīng)堆，“解決人工智能帶來的極端能源需求”。

　　毫無疑問，人工智能技術(shù)的發(fā)展為人類社會帶來了巨大變化。同時，如何應(yīng)對巨大的能源消耗，是數(shù)據(jù)智能時代需要持續(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發(fā)利用，是破解人工智能能耗困局的方案之一。