太平洋科技要聞

ChatGPT 們未來最大的危機(jī)，可能是不夠電用

appso 整合編輯：太平洋科技發(fā)布于：2024-06-26 12:31

與弗吉尼亞州北部的大部分地區(qū)一樣，勞登縣曾經(jīng)以馬場和美國內(nèi)戰(zhàn)遺址而聞名。但在過去的 15 年里，這個社區(qū)的許多田野和森林都被清理一空，用來建造構(gòu)成我們數(shù)字生活支柱的數(shù)據(jù)中心。

現(xiàn)在，人工智能的興起正在推動對更大數(shù)據(jù)中心的需求，從而進(jìn)一步改變了這里的地貌，并對該地區(qū)的能源網(wǎng)造成了巨大壓力。

今年春天一個晴朗的下午，最新的數(shù)據(jù)中心即將完工。完工后，這座 20 萬平方英尺的建筑未來所消耗的能源，將相當(dāng)于美國三萬個家庭的日常用電量。

但首先，它需要獲得足夠的電力……

弗吉尼亞州的 Databank 數(shù)據(jù)中心。圖片來源：Black Ridge

數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商 DataBank 迫切需要能源供應(yīng)，該公司擁有弗吉尼亞的這座數(shù)據(jù)中心。一家未透露名稱的「大型科技」客戶租用了整個數(shù)據(jù)中心，并急切地希望利用該數(shù)據(jù)中心為人工智能應(yīng)用獲取計(jì)算資源，以至于在 DataBank 計(jì)劃為其提供電力之前，該客戶就在大樓里安裝好了服務(wù)器。

「這就是人工智能的問題所在。他們需要大量的電力，而一旦你有了電力，他們就會立刻想要」，管理 DataBank 部分設(shè)施的詹姆斯-馬特斯（James Mathes）說�！脯F(xiàn)在，人工智能就像一張空白支票�！�

根據(jù)對數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商、能源供應(yīng)商和科技高管的采訪，數(shù)據(jù)中心幾乎一夜之間激增的電力需求，已經(jīng)在世界許多地方超過了現(xiàn)有的電力供應(yīng)。這種動態(tài)導(dǎo)致企業(yè)接入電網(wǎng)的等待時間長達(dá)數(shù)年，并且對于生活在數(shù)據(jù)中心最密集市場的居民來說，人們也越來越擔(dān)心停電和價格上漲。

蘋果數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。圖片來源：蘋果

硅谷不惜一切代價發(fā)展人工智能的做法導(dǎo)致電力需求急劇增加，這也威脅到整個國家的能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃和價值數(shù)萬億的科技公司的清潔能源目標(biāo)。根據(jù)彭博社對最新數(shù)據(jù)的分析，在一些國家，包括沙特阿拉伯、愛爾蘭和馬來西亞，它們計(jì)劃建造的所有數(shù)據(jù)中心在滿負(fù)荷運(yùn)行時所需的能源，超過了現(xiàn)有的可再生能源供應(yīng)。

根據(jù)官方估計(jì)，瑞典的數(shù)據(jù)中心電力需求到本十年末可能會翻一番，然后在 2040 年前再翻一番。在英國，人工智能在未來十年的耗電量預(yù)計(jì)將增加 500%。而在美國，數(shù)據(jù)中心的用電量占全部電力的比例，預(yù)計(jì)將從 2022 年的 3% 上升到 2030 年的 8%，高盛將其描述為「一代人前所未見的電力增長」。

全球已建成或處于不同建設(shè)階段的數(shù)據(jù)中心已超過 7000 個，而 2015 年僅為 3600 個。

如果這些數(shù)據(jù)中心持續(xù)運(yùn)行，每年總耗電量可達(dá) 508 太瓦時。這比意大利或澳大利亞的全年的總發(fā)電量還要大。

到 2034 年，全球數(shù)據(jù)中心的能耗預(yù)計(jì)將達(dá)到 1580 太瓦時，與印度全國的能耗相當(dāng)。

谷歌數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。圖片來源：谷歌

這些只是估算，目前的人工智能熱潮將如何發(fā)展，仍存在很大的不確定性。數(shù)據(jù)中心開發(fā)商對電力需求的預(yù)測與實(shí)際發(fā)電量之間也存在差異。

雖然科技公司很快就指出，即使數(shù)據(jù)中心不斷擴(kuò)張，其能源使用量也只占全球能源使用量的不到 2%，但據(jù)高盛公司 4 月份的一份報告估計(jì)，到本十年末，這一數(shù)字可能會上升到 4%。鑒于整體電力需求多年來幾乎持平，甚至在某些地區(qū)還在下降，因此任何一個百分點(diǎn)的增長都有著巨大影響。

美國 NextEra Energy 公司首席執(zhí)行官約翰·凱徹姆（John Ketchum）表示，在未來二十年里，美國的電力需求預(yù)計(jì)將增長 40%，而在過去二十年里，美國的電力需求僅增長了 9%。凱徹姆說，數(shù)據(jù)中心是需求激增的最大原因，電氣化和制造業(yè)也是其他因素。當(dāng)被問及為什么數(shù)據(jù)中心會突然消耗這么多電力時，他的回答很直截了當(dāng)："因?yàn)槿斯ぶ悄�。他提到了�?xùn)練模型所需的能源，以及人工智能從未曾見過的數(shù)據(jù)中得出結(jié)論的推理過程。「這是10到15倍的耗電量�！�

美國 NextEra Energy 公司的風(fēng)力發(fā)電場。圖片來源：NextEra Energy

美國最大的云服務(wù)提供商亞馬遜、微軟和 Alphabet 旗下的谷歌都宣布了完全使用綠色能源運(yùn)行其數(shù)據(jù)中心的目標(biāo) —— 亞馬遜明年實(shí)現(xiàn)，谷歌和微軟到 2030 年實(shí)現(xiàn)。這三家公司都表示，他們正在研究減少用電量或更有效地平衡電網(wǎng)需求的技術(shù)方法。這可能包括從芯片和服務(wù)器中榨取更高的效率，通過更好的方式布置設(shè)備以減少散熱需求，以及根據(jù)能源（尤其是綠色能源）的可用性將負(fù)載轉(zhuǎn)移到不同的區(qū)域。

但是，OpenAI 首席執(zhí)行官薩姆-奧特曼（Sam Altman）等一些科技領(lǐng)袖表示，要適應(yīng)這種新形勢，就需要能源方面的突破 —— 很可能來自核能。微軟和亞馬遜也在核能上下注，亞馬遜最近在賓夕法尼亞州購買了一個核動力數(shù)據(jù)中心，并表示愿意購買更多。目前，前進(jìn)的道路仍不明朗。微軟最近承認(rèn)，其推動的人工智能正在危及其長期堅(jiān)持的到 2030 年實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的目標(biāo)。

「我們需要太瓦級的傳統(tǒng)綠色能源，不管是風(fēng)能還是太陽能，這需要全球范圍內(nèi)的努力」，谷歌全球數(shù)據(jù)中心能源主管阿曼達(dá)·彼得森·科里奧（Amanda Peterson Corio）說到，她談?wù)摰姆秶粌H限于人工智能個需求。一太瓦相當(dāng)于大約 1000 座核電站的發(fā)電量�！肝覀儺�(dāng)然希望自己脫碳，但如果我們只是自己脫碳，而不是整個電網(wǎng)脫碳，那又有什么意義呢？」

蘋果推出了一系列碳中和產(chǎn)品。圖片來源：蘋果

在現(xiàn)今的數(shù)據(jù)中心里，你可能會發(fā)現(xiàn)成千上萬的英偉達(dá) H100 顯卡 —— 生成式人工智能熱潮的引擎 —— 每個顯卡的功耗高達(dá) 700 瓦，幾乎是一臺 60 英寸平板電視功耗的八倍。為訓(xùn)練人工智能模型而建立的數(shù)據(jù)中心所需的電力甚至更多。例如，微軟就在一個用于開發(fā) OpenAI 技術(shù)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，串聯(lián)了數(shù)以萬計(jì)的英偉達(dá)顯卡。這些顯卡由網(wǎng)絡(luò)和其他類型的芯片提供支持，再加上數(shù)據(jù)中心中用于散熱設(shè)備，耗電量就更為龐大。

硅谷的傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，所需的能源只會越來越多。英偉達(dá)的最新顯卡 B100 的耗電量幾乎是 H100 的兩倍。英偉達(dá)認(rèn)為，企業(yè)將能夠用更少的芯片做更多的事情，但英偉達(dá)加速計(jì)算部門主管伊恩·巴克（Ian Buck）承認(rèn)，人工智能的部署很可能會增加。他說：「人們喜歡填滿他們的數(shù)據(jù)中心。」

英偉達(dá) H100 顯卡。圖片來源：英偉達(dá)

人工智能的發(fā)展也日新月異，人們熱衷于開發(fā)更大的人工智能模型。2020 年建造的微軟超級計(jì)算機(jī)訓(xùn)練了 OpenAI 的 GPT-3 ，使用了 1 萬個當(dāng)時最新的人工智能芯片。根據(jù)微軟 Azure 首席技術(shù)官馬克·魯西諾維奇（Mark Russinovich）五月份的演講，2023 年 11 月微軟的超級計(jì)算機(jī)使用了 1.44 萬個頂級的英偉達(dá) H100 顯卡，而正在設(shè)計(jì)中的下一個超級計(jì)算機(jī)將比現(xiàn)在強(qiáng)大 30 倍。

與此同時，英偉達(dá)公司首席執(zhí)行官黃仁勛表示，許多國家將推動建立自己的「自主產(chǎn)權(quán)」人工智能系統(tǒng)，以保持競爭力并在本地處理數(shù)據(jù)。全球人工智能爭霸戰(zhàn)很可能取決于哪些國家擁有足夠的數(shù)據(jù)中心和電力來支持這項(xiàng)技術(shù)。如果是這樣的話，那么勞登縣就是世界其他地區(qū)未來發(fā)展的一個縮影 —— 以及其他國家將面臨的保持競爭力的挑戰(zhàn)。

世界數(shù)據(jù)中心之都

過去五年間，為勞登縣提供服務(wù)的多米尼恩電力公司（Dominion Energy Inc.），也被稱為「數(shù)據(jù)中心巷道」，連接了94個數(shù)據(jù)中心，總共消耗約四吉瓦的電力�，F(xiàn)在，該公司正在處理數(shù)據(jù)中心園區(qū)的請求，這些數(shù)據(jù)中心的耗電量將達(dá)到數(shù)吉瓦，足以為數(shù)十萬個家庭供電，其中兩三個數(shù)據(jù)中心的耗電量加起來可能相當(dāng)于 2019 年以來接入的所有設(shè)施的耗電量總和。

需求的激增造成了積壓。數(shù)據(jù)中心開發(fā)商現(xiàn)在需要等待更長的時間才能將他們的項(xiàng)目接入電網(wǎng)。多米尼恩電力公司總裁愛德華·貝恩（Edward Baine）在接受采訪時說：「可能快則兩年，慢則四年，這取決于需要建設(shè)的項(xiàng)目�！�

多米尼恩電力公司。圖片來源：FFXnow

多米尼恩電力公司正在努力建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施來支持這一計(jì)劃。新的輸電線懸掛在巨大的金屬塔上，沿著公路和小溪鋪設(shè)，為這些高聳、沒有窗戶的數(shù)據(jù)中心供電。該公司正在海岸附近新建一個大型風(fēng)力發(fā)電場和許多太陽能發(fā)電場，但煤炭和天然氣發(fā)電廠也可以保持更長時間的在線運(yùn)行。

2022 年底，多米尼恩電力公司向監(jiān)管機(jī)構(gòu)提交了一份此前未曾報道的信函，要求允許其建設(shè)新的變電站和輸電線路，以滿足「前所未有」的負(fù)荷增長。在信中，多米尼恩電力公司表示在當(dāng)年春季經(jīng)歷了 18 次負(fù)荷緩解警告。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)營商告知該公司可能需要減載時，就會發(fā)出這些警告�！笢p載」是一個專業(yè)術(shù)語，指有控制地中斷向客戶供電，其中可能包括輪流停電。多米尼恩電力公司告訴監(jiān)管機(jī)構(gòu)：「這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了正常、安全的操作規(guī)程�！�

一處位于弗吉尼亞州阿什本的 DataBank 數(shù)據(jù)中心。圖片來源：彭博社

在努力滿足電力需求方面，弗吉尼亞州并非孤軍奮戰(zhàn)。英國數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商 Kao Data 的董事長大衛(wèi)·布魯姆（David Bloom）表示，在歷來被視為數(shù)據(jù)中心樞紐的倫敦西部，新設(shè)施必須等到 2030 年才能接入電網(wǎng)。他說：「我們現(xiàn)在正被推向新的地點(diǎn)。」同樣，在可再生能源市場強(qiáng)勁的瑞典南部，并網(wǎng)需求如此之大，以至于企業(yè)可能需要等待數(shù)年。德國 E.ON SE 電力公司的瑞典南部地區(qū)經(jīng)理彼得·哈馬爾（Peter Hjalmar）說：「我們有一個隊(duì)列，你需要拿到你的票。」摩根士丹利（Morgan Stanley）最近的一份分析報告顯示，在美國各地，許多新的人工智能數(shù)據(jù)中心預(yù)計(jì)每個將消耗 100 兆瓦的電力，這讓分析師不禁質(zhì)疑：「如何及時為所有擬建立的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目供電？」據(jù) NextEra 公司稱，由于需求量如此之大，大型科技公司正在對可隨時供電的數(shù)據(jù)中心場地進(jìn)行競標(biāo)。

艾倫人工智能研究所（Allen Institute for AI）首席執(zhí)行官阿里·法哈迪（Ali Farhadi）表示，預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)中心的增長也可能會遇到輸電線路輸送電力的限制。他說：「我不認(rèn)為我們能在全球范圍內(nèi)輸送那么多電力，更不用說發(fā)電了�！�

能源分析師表示，隨著時間的推移，數(shù)據(jù)中心的效率會越來越高，但它們的規(guī)模也會越來越大。根據(jù)市場情報公司 DC Byte 的數(shù)據(jù)，目前全球數(shù)據(jù)中心設(shè)施的平均面積為 412,000 平方英尺，比 2010 年增長了近五倍。

專家表示，數(shù)據(jù)中心需求的激增，加上多米尼恩等電力公司對新變電站、輸電線路和其他基礎(chǔ)設(shè)施的大量投資，也增加了客戶看到能源價格上漲的可能性。一些升級改造的成本通常會分配給整個地區(qū)的電力用戶，在每個人的月度公用事業(yè)賬單上顯示為一個細(xì)列項(xiàng)目。

高盛公司估計(jì)，美國公用事業(yè)公司將不得不投資大約 500 億美元，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的新發(fā)電能力。能源咨詢公司伍德麥肯茲（Wood Mackenzie）的電力市場分析師帕特里克·芬恩（Patrick Finn）說：「這將提高能源批發(fā)價格和零售價格�！�

多米尼恩電力公司的一位代表表示，包括電網(wǎng)改造在內(nèi)的成本將根據(jù)為每類客戶提供服務(wù)的實(shí)際成本，在從住宅到工業(yè)的每一類客戶之間進(jìn)行分配。因此，近年來住宅客戶的輸電成本份額有所下降，而數(shù)據(jù)中心的份額則有所上升。

在另一個嚴(yán)重飽和的市場 —— 愛爾蘭，也出現(xiàn)了一些費(fèi)率上調(diào)的早期跡象。愛爾蘭氣候溫和，吸引了微軟、亞馬遜和其他公司的眾多數(shù)據(jù)中心，預(yù)計(jì)到 2026 年，這些設(shè)施將消耗愛爾蘭三分之一的能源，而 2022 年僅為 18%。

今年，愛爾蘭的電力批發(fā)價格平均比歐洲其他國家高出三分之一�？滴譅柖床旃荆–ornwall Insight）的高級建模師薩拉·諾蘭（Sarah Nolan）說，包括愛爾蘭地理位置在內(nèi)的其他因素也起到了一定作用，但數(shù)據(jù)中心需求的不斷增長也是原因之一，而就在人工智能熱潮掀起之前，愛爾蘭還采取了強(qiáng)有力的措施來限制數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

為了管理能源限制，愛爾蘭國有電力運(yùn)營商于 2022 年初在都柏林實(shí)施了一項(xiàng)暫停令，并規(guī)定了將新數(shù)據(jù)中心接入電網(wǎng)的條件，包括優(yōu)先考慮那些自己發(fā)電的數(shù)據(jù)中心。負(fù)責(zé)吸引外國直接投資的愛爾蘭開發(fā)協(xié)會（IDA Ireland）的技術(shù)、消費(fèi)者和商業(yè)服務(wù)主管多納爾·特拉弗斯（Donal Travers）表示，愛爾蘭國有電力運(yùn)營商制定了「全面」的電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃。但他表示，預(yù)計(jì)對新的大型電網(wǎng)連接限制「可能會持續(xù)到2028年左右�！�

與此同時，其他地區(qū)也迫不及待地敞開了大門。

2024 年 3 月 20 日，弗吉尼亞州蓋恩斯維爾正在建設(shè)中的新數(shù)據(jù)中心。圖片來源：彭博社

下一個弗吉尼亞

當(dāng)蘭古·薩爾加梅（Rangu Salgame）放眼馬來西亞時，他看到下一個弗吉尼亞州「正在形成」。柔佛州是馬來西亞半島最南端的一個州，制定了加快數(shù)據(jù)中心審批的政策。最重要的是，這里距離新加坡也很近，新加坡長期以來一直是數(shù)據(jù)中心的樞紐，為了管理這個小島上的能源增長，新加坡已暫停新建設(shè)施數(shù)年。

新山市的郊區(qū)曾經(jīng)是一個沉睡的漁村，而現(xiàn)在則是大片的建筑工地。微軟和亞馬遜正在該地區(qū)投資，薩爾蓋姆的公司普林斯頓數(shù)字集團(tuán)（PDG）也是如此。在距離新山市中心以南約 40 英里的賽德納克科技園（Sedenak Tech Park），高聳的塔吊點(diǎn)綴著天空。PDG 新的 150 兆瓦數(shù)據(jù)中心占據(jù)了園區(qū)的一角，對面是其他供應(yīng)商的類似設(shè)施。

薩爾加梅說：「我們在12個月內(nèi)就完成了從動土到投產(chǎn)的過程」，他預(yù)計(jì)兩年內(nèi)在柔佛擁有300兆瓦的產(chǎn)能�！甘澜缟喜⒎撬械貐^(qū)都能以這樣的速度和規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)�！�

與馬來西亞一樣，得克薩斯州已成為美國增長最快的數(shù)據(jù)中心市場之一，這部分歸功于其獨(dú)立和放松管制的電網(wǎng)縮短了等待時間的承諾。據(jù) DC Byte 報道，微軟公司能源副總裁鮑比·霍利斯（Bobby Hollis）表示，德克薩斯州的數(shù)據(jù)中心可以在建設(shè)數(shù)據(jù)中心所需的一到兩年時間內(nèi)并網(wǎng)。

霍利斯說，得克薩斯州有豐富的太陽能資源，在該州的鍋柄平原區(qū)，擁有世界上最好的風(fēng)能資源。但炎熱的氣候和緊張的水源供應(yīng)正促使微軟和谷歌嘗試使其數(shù)據(jù)中心的冷卻設(shè)備脫離對水的依賴。然而，替代方法需要更多的能源，根據(jù)微軟的數(shù)據(jù)，平均大約需要多 5% 的能源。

雖然得克薩斯州的電力看起來很充足，但也有其局限性�；衾拐f，太陽能電池板和其他清潔能源所需的設(shè)備開始出現(xiàn)供應(yīng)緊張。德克薩斯州電力可靠性委員會（Electric Reliability Council of Texas）最近也警告說，它低估了微軟大型數(shù)據(jù)中心園區(qū)所在的圣安東尼奧地區(qū)的需求，這有可能在未來造成全州范圍內(nèi)的連鎖停電。

德克薩斯州電力可靠性委員會。圖片來源：維基百科

在弗吉尼亞州，反對數(shù)據(jù)中心的呼聲日益高漲。在威廉王子郡三月份的監(jiān)督委員會會議上，沮喪的居民大聲呼吁，反對一項(xiàng)允許在特定土地上建設(shè)約兩倍高的數(shù)據(jù)中心的分區(qū)變更。一名女子告訴官員們，數(shù)據(jù)中心正在把她寧靜的社區(qū)變成一場「反烏托邦噩夢」。

一位名叫雷切爾·埃利斯（Rachel Ellis）的 48 歲家庭主婦遠(yuǎn)程發(fā)言說，這一改變意味著對已經(jīng)緊張的電網(wǎng)提出更多要求。她說：「在不了解電力將從何而來的情況下，繼續(xù)批準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是一種魯莽的管理行為�！�

在聽取了十幾位反對改變分區(qū)的人的發(fā)言后，監(jiān)督委員會進(jìn)行了投票。更大的數(shù)據(jù)中心獲得了批準(zhǔn)。

本文來源：Appso

電力短缺數(shù)據(jù)中心人工智能

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