Энергетический аппетит ИИ: пока не прожорлив, но ставки высоки

Энергетический аппетит искусственного интеллекта: Масштаб проблемы и пути решения

Влияние искусственного интеллекта (ИИ) на энергетический сектор пока еще не столь велико, однако то, как мы будем управлять его развитием, имеет огромное значение. Растущие затраты на электроэнергию для центров обработки данных (ЦОД) – яркий пример проблем, возникающих при масштабной электрификации экономики.

Неутолимый "аппетит" ИИ вызывает обоснованную тревогу у экспертов в области энергетики, искусственного интеллекта и климата. Возникают вопросы: хватит ли "чистой" электроэнергии для питания ИИ и достаточно ли ресурсов, например, воды, для охлаждения ЦОД, поддерживающих его работу?

Проблема энергопотребления ИИ поднимает важные вопросы, касающиеся стратегии борьбы с изменением климата. Если не решить эту задачу, успешная электрификация экономики станет невозможной, а климатические риски возрастут многократно.

Эволюция проблемы: От оптимизма к тревоге

Стремительное развитие информационных технологий привело нас к текущей ситуации. Стоимость графических процессоров (GPU), обеспечивающих вычислительную мощность ИИ, значительно снизилась. С 2006 года стоимость упала примерно на 99%, что сделало технологии ИИ более доступными.

В начале 2010-х годов также высказывались опасения по поводу энергопотребления ЦОД. Тогда прогнозировался значительный рост спроса на электроэнергию. Однако, прогресс в вычислительной мощности и энергоэффективности не только опроверг эти прогнозы, но и позволил увеличить глобальную вычислительную мощность на 550% в период с 2010 по 2018 год при относительно небольшом росте энергопотребления.

К концу 2010-х позитивные тенденции начали ослабевать. По мере повышения точности моделей ИИ, потребность в электроэнергии для ЦОД стала стремительно расти. В настоящее время на них приходится 4,4% от общего спроса на электроэнергию, по сравнению с 1,9% в 2018 году. В ряде штатов США ЦОД потребляют более 10% электроэнергии. В штате Вирджиния, который стал одним из центров деятельности ЦОД, эта цифра достигает 25%.

Факторы, влияющие на рост энергопотребления ИИ

Несколько ключевых факторов способствуют увеличению энергопотребления ИИ. Во-первых, это рост сложности моделей машинного обучения, которые требуют все больше вычислительных ресурсов. Во-вторых, расширение облачных вычислений, где ЦОД обеспечивают инфраструктуру для ИИ-сервисов. И, в-третьих, увеличение количества устройств, использующих ИИ, таких как смартфоны, автомобили и бытовая техника.

Прогнозы и реальность: Что нас ждет в будущем?

Прогнозы относительно будущего спроса на энергию для питания ИИ значительно различаются. Согласно некоторым исследованиям, к 2028 году ЦОД могут потреблять от 6% до 12% от общего объема электроэнергии в США. Такой быстрый рост спроса создаст дополнительную нагрузку на энергосистемы и может повлиять на цены на электроэнергию, а также на экологию.

Эти прогнозы вызывают опасения и призывы к строительству новых электростанций, в том числе работающих на ископаемом топливе, или возобновлению работы старых. Во многих регионах США рост спроса на электроэнергию может привести к увеличению числа электростанций, работающих на природном газе.

Влияние на окружающую среду

Рост энергопотребления ИИ может иметь негативные последствия для окружающей среды, если не будут приняты меры по использованию возобновляемых источников энергии и повышению энергоэффективности ЦОД. Увеличение выбросов парниковых газов от электростанций, работающих на ископаемом топливе, может усугубить проблему изменения климата.

ИИ в перспективе: Малый вклад, большие последствия

Несмотря на серьезность ситуации, прогнозируемое потребление электроэнергии ИИ остается относительно небольшим по сравнению с общим объемом. В прошлом году в США было произведено около 4300 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. В следующем десятилетии, вероятно, потребуется дополнительно от 1000 до 1200 миллиардов киловатт-часов или больше – увеличение на 24-29%.

Около половины дополнительного спроса на электроэнергию придется на электрифицированный транспорт. Еще 30% - на электрифицированные технологии в зданиях и промышленности. Оставшаяся часть приходится на другие секторы, включая ИИ.

2% нового спроса на электроэнергию, по оценкам, будут приходиться на ИИ и центры обработки данных.

Почему ИИ – приоритетная задача?

Хотя ИИ представляет собой меньшую часть пирога, он является наиболее актуальной задачей из-за быстрого роста и географической концентрации. Центры обработки данных – это вызов электрификации, с которым мы сталкиваемся прямо сейчас – небольшие проблемы, которые мы должны решить, прежде чем сможем заняться большими задачами, такими как транспортные средства и здания.

Влияние ИИ: Больше, чем просто энергопотребление

Нам также необходимо понимать, какую пользу нам приносит энергопотребление и выбросы углерода, связанные с ИИ. Влияние производства полупроводников и питания центров обработки данных ИИ, вероятно, невелико по сравнению с положительными или отрицательными последствиями, которые ИИ может оказать на такие приложения, как электросети, транспортные системы, здания и фабрики или поведение потребителей.

Компании могут использовать ИИ для разработки новых материалов или батарей, которые лучше интегрируют возобновляемую энергию в сеть. Но они также могут использовать ИИ, чтобы облегчить поиск большего количества ископаемого топлива.

Заявления о потенциальных выгодах для климата впечатляют, но их необходимо постоянно проверять и поддерживать для реализации. Это не первый раз, когда мы сталкиваемся с проблемами, связанными с ростом спроса на электроэнергию. В 1960-х годах спрос на электроэнергию в США рос более чем на 7% в год.

В 1970-х годах этот рост составлял почти 5%, а в 1980-х и 1990-х годах - более 2% в год. Затем, начиная с 2005 года, у нас было почти полтора десятилетия стагнации роста электропотребления. Большинство прогнозов на следующее десятилетие предполагают, что ожидаемый рост спроса на электроэнергию снова составит около 2%, но на этот раз нам придется действовать иначе. Для управления этими новыми потребностями в энергии нам необходим "Новый курс для электросетей", который позволит использовать государственные и частные капиталы для перестройки энергосистемы для ИИ с достаточной мощностью и интеллектом для декарбонизации. Новые источники чистой энергии, инвестиции в передачу и распределение, а также стратегии виртуального управления спросом могут сократить выбросы, снизить цены и повысить устойчивость. Центрам обработки данных, использующим чистую электроэнергию и модернизирующим системы распределения, можно было бы предоставить приоритетный доступ к подключению к сети. Инфраструктурные банки могли бы финансировать новые линии электропередач или оплачивать модернизацию существующих. Прямые инвестиции или налоговые льготы могли бы стимулировать внедрение стандартов чистых вычислений, развитие рабочей силы в секторе чистой энергетики и открытую прозрачность данных от операторов центров обработки данных об их энергопотреблении, чтобы сообщества могли понимать и измерять воздействие. В 2022 году Белый дом опубликовал "План действий по обеспечению прав в области ИИ", в котором были изложены принципы защиты прав, возможностей и доступа общественности к критически важным ресурсам от ограничений, налагаемых системами ИИ.

Климатическая поправка к Биллю о правах ИИ

К Биллю о правах ИИ мы скромно предлагаем климатическую поправку, потому что этичный ИИ должен быть климатически безопасным ИИ. Это отправная точка для обеспечения того, чтобы развитие ИИ работало на благо всех - чтобы оно не повышало счета людей за электроэнергию, добавляло в сеть больше чистой энергии, чем потребляет, увеличивало инвестиции в инфраструктуру энергосистемы и приносило пользу сообществам, стимулируя инновации. Основывая разговор об ИИ и энергии на контексте того, что необходимо для решения проблемы изменения климата, мы можем добиться лучших результатов для сообществ, экосистем и экономики. Рост спроса на электроэнергию для ИИ и центров обработки данных является показательным примером того, как общество будет реагировать на требования и вызовы более широкой электрификации. Если мы допустим ошибку, вероятность достижения наших климатических целей будет крайне низкой. Это то, что мы имеем в виду, когда говорим, что энергетические и климатические последствия от центров обработки данных невелики, но в то же время огромны.

Об авторах

Коста Самарас - профессор гражданского строительства и инженерии окружающей среды, директор Института энергетических инноваций им. Скотта в Университете Карнеги-Меллона. Эмм

Подписка на рассылку: Возможные проблемы и их решения

Иногда при подписке на новостные рассылки могут возникать технические неполадки. Если после попыток обновить страницу и повторно подписаться вы видите сообщение об ошибке, не стоит беспокоиться.

Что делать, если подписка не работает?

Прежде всего, убедитесь в стабильности вашего интернет-соединения. Попробуйте перезагрузить страницу, а затем снова повторите попытку подписки. В большинстве случаев это помогает решить проблему.

Если проблема сохраняется, очистите кэш и cookie-файлы вашего браузера. Эти временные файлы могут вызывать конфликты и препятствовать корректной работе страницы.

Если и это не помогло, попробуйте воспользоваться другим браузером или устройством. Возможно, проблема связана с настройками вашего текущего браузера.

Служба поддержки всегда готова помочь

Если ни один из вышеперечисленных способов не решил проблему, наша служба поддержки готова оказать вам помощь. Просто отправьте нам письмо на адрес customer-service@technologyreview.com.

В письме укажите, на какие именно рассылки вы хотите подписаться. Наши специалисты сделают все возможное, чтобы оперативно решить вашу проблему и обеспечить вам доступ к интересующей вас информации.

Мы ценим ваш интерес к нашим новостным рассылкам и приносим извинения за возможные неудобства, связанные с техническими проблемами.

Наша команда постоянно работает над улучшением пользовательского опыта и стремится к тому, чтобы процесс подписки на рассылки был максимально простым и удобным для каждого пользователя.