AI 正在“吸干”公共电力？更可怕的事还在背面

连年来，东谈主工智能（AI）的崛起引起了频频的磋议和担忧，许多东谈主缅想 AI 会变成安静率飙升，而有些乐不雅的一又友则戏称“只有电费贵过馒头，AI 就恒久弗成透顶代替东谈主”。

自然这是句打妙语，但背后则是实果真在的AI能耗问题，越来越多的东谈主担忧高能耗将成为制约 AI 发展的瓶颈。就在不久前，技艺创业者、前谷歌工程师凯尔·科比特（Kyle Corbitt）在应酬媒体 X 上默示，微软还是遭逢了这方面的难题。

AI 到底有多费电？

科比特称，进修 GPT-6 的微软工程师们正忙着搭建 IB 采集（InfiniBand），把散播在不同地区的 GPU 连结起来。这项职责很清苦，但他们别无弃取，因为淌若把向上 10 万块 H100 芯片部署在统一个地区，电网就会崩溃。

起首：X@corbtt

为什么这些芯片王人集起来会导致电网崩溃的后果呢？让咱们来简便算一笔账。

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英伟达网站上公布的数据清楚，每块 H100 芯片的峰值功率为 700W，10 万块 H100 峰值功耗最高可达 7000 万W。而 X 讨论区有动力行业从业者指出，10 万块芯片的总能耗将十分于一座袖珍太阳能或风能发电厂的一谈输出。除此除外，还要讨论这样多芯片的配套门径的能耗，包括做事器和冷却拓荒。这样多耗电门径，王人集在一小片区域，给电网带来的压力可念念而知。

AI 耗电，冰山一角

对于 AI 能耗问题，《纽约客》的报谈一度引起频频护理。报谈估算，ChatGPT 逐日耗电量或向上 50 万千瓦时。（参见：ChatGPT 日耗电超 50 万度，卡死AI发展的果然是动力？）内容上，现在AI耗电量自然看上去是个天文数字，但仍然远远不足加密货币和传统的数据中心。而微软工程师遭逢的难题也标明，制约 AI 发展的不仅是技艺自己的能耗，还有配套基础门径的能耗，以及电网的承载力。

海外动力署（IEA）发布的一份敷陈清楚，2022 年公共数据中心、东谈主工智能和加密货币的耗电量达到 460 TWh，占公共能耗的近 2%。IEA 展望，在最灾祸的情况下，到 2026 年这些规模的用电量将达 1000 TWh，与系数这个词日本的用电量十分。

然则，敷陈同期清楚，现在胜利参预 AI 研发的能耗远低于数据中心和加密货币。英伟达在 AI 做事器阛阓中占据约 95%的份额，2023 年供应了约 10 万块芯片，每年耗电量约为 7.3 TWh。然则在 2022 年，加密货币的能耗为 110 TWh，与系数这个词荷兰的用电量十分。

图注：2022 年与 2026 年，传统数据中心、加密货币、AI 数据中心的能耗臆想值（柱状图从下往上挨次展示）。可见，现在 AI 耗电量远低于数据中心和加密货币。图片起首：IEA

冷却能耗，险阻冷落

数据中心的能效频频用能效比（Power Usage Effectiveness）评估，即耗尽的系数动力与 IT 负载耗尽的动力的比值。能效比越接近于 1，标明数据中心奢华的动力越少。数据中心圭臬组织 Uptime Institute 发布的敷陈清楚，2020 年公共大型数据中心的平均能效比约为 1.59。也等于说，数据中心的 IT 拓荒每耗尽 1 度电，其配套拓荒就耗尽 0.59 度电。

数据中心的稀奇能耗中，绝大部分行使于冷却系统。一项看望考虑清楚，冷却系统耗尽的能量可达数据中心总能耗的 40%。近些年，跟着芯片更新换代，单台拓荒的功率增大，数据中心的功率密度（即单元面积耗电量）不停进步，对散热提议了更高的条目。但与此同期，通过转换数据中心野心，就能大幅减少能量的奢华。

因为冷却系统、结构野心等各方面的各异，不同数据中心的能效比各异很大。Uptime Institute 敷陈清楚，欧洲国度还是把能效比降到了 1.46，而在亚太地区仍有向上十分之一的数据中心能效比向上 2.19。

世界列国正在遴荐递次，敦促数据中心竣事节能减排的观点。其中，欧盟条目大型数据中心建树余热回收拓荒；好意思国政府注资研发更高能效的半导体；中国政府也出台递次，条目数据中心从 2025 年起能效比不高于 1.3，并将可再无邪力使用比例逐年上调，到 2032 年达到 100%。

图注：2020 年，公共各地大型数据中心的能效比。从左到右挨次为：非洲、亚太地区、欧洲、拉丁好意思洲、中东、俄罗斯及独联体国度、好意思国和加拿大。图片起首：Uptime Institute

科技公司用电，节流难开源更难

跟着加密货币和 AI 的发展，各大科技公司的数据中心范围不停扩大。据海外动力署（IEA）统计，在 2022 年好意思国领有 2700 座数据中心，耗尽了天下用电量的 4%，并展望这一比例到 2026 年将达到 6%。跟着好意思国东西海岸用地越发病笃，数据中心安详向爱荷华州、俄亥俄州等中部地区滚动，但这些二线地区原有的产业并不发扬，电力供应可能无法得志需求。

一些技艺公司尝试解脱电网的敛迹，胜利从袖珍核电站购买电能，但这种用电样式和新建核电站都要靠近复杂的行政经由。微软尝试使用 AI 辅助完成央求，而谷歌使用 AI 进交运算任务疗养，以提高电网启动后果，缩短企业碳排放。至于可控核聚变何时参预行使，现在仍然是未知数。

征象变暖，雪上加霜

AI 的研发需要踏实而远大的电网扶助，但跟着极点天气频发，许多地区的电网正在变得愈加脆弱。征象变暖会导致愈加经常的极点天气事件，不仅变成用电需求激增，加剧电网职守，还会胜利冲击电网门径。IEA 敷陈指出，受干旱、降雨不足和提早融雪的影响，2023 年公共水力发电占比下落到三十年来的最低值，不足 40%。

自然气时常被视为向可再无邪力转型过程中的一座桥梁，但它在冬季极点天气下并不踏实。2021 年，寒潮热切好意思国得克萨斯州，导致大面积断电，部分住户家中断电向上 70 小时。此次横祸的一个主要原因等于自然气管谈冰冻，变成自然气发电厂停摆。北好意思电力可靠性委员会（North American Electric Reliability Council，简称 NERC）展望，在 2024-2028 年，好意思国、加拿大有向上 300 万东谈主口靠近越来越高的断电风险。

为保险动力安全，同期竣事节能减排，许多国度也将核电站视为一种过渡递次。在 2023 年 12 月举办的逢迎国搪塞征象变化委员会第 28 次峰会（COP 28）上，22 个国度签署逢迎声明，本心到 2050 年将核能发电智商进步到 2020 年水平的 3 倍。与此同期，跟着中国、印度等国鼎力股东核电建树，IEA 展望到 2025 年，公共核电发电量将达到历史新高。

“华龙一号”航拍。图库版权图片，不授权转载

IEA 敷陈指出：“在变化的征象模式眼前，提高动力万般化、进步电网跨区域疗养智商和遴荐愈加抗冲击的发电样式将变得越发要紧。” 保险电网基础门径，不仅相干到 AI 技艺的发展，更是关乎民生国计。

参考文件

[1] Kyle Corbitt. X. https://twitter.com/corbtt/status/1772392525174620355. <2024-03-26/2024-04-09>.

[2] IEA (2024), Electricity 2024, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/electricity-2024, Licence: CC BY 4.0

[3] Andy Lawrence. Which regions have the most energy efficient data centers?. Uptime Institute.

https://www.datacenterdynamics.com/en/opinions/which-regions-have-most-energy-efficient-data-centers/. <2020-08-04/2024-04-10>

[4] Zhang, Xiaojing, Theresa Lindberg, Naixue Xiong, Valeriy Vyatkin, and Arash Mousavi. "Cooling energy consumption investigation of data center it room with vertical placed server." Energy procedia 105 (2017): 2047-2052.

[5] Evan Halper. Amid explosive demand, America is running out of power. Washington Post. https://www.washingtonpost.com/business/2024/03/07/ai-data-centers-power/. <2024-03-07/2024-04-09>.

[6] Jeremy Hsu. US grid vulnerable to power outages due to its reliance on gas. New Scientist. https://www.newscientist.com/article/2411905-us-grid-vulnerable-to-power-outages-due-to-its-reliance-on-gas/. <2024-01-11/2024-04-09>.

[7] Jeremy Hsu. Much of North America may face electricity shortages starting in 2024. New Scientist. https://www.newscientist.com/article/2409679-much-of-north-america-may-face-electricity-shortages-starting-in-2024. <2023-12-23/2024-04-09>.

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