Энергопотребление центров обработки данных резко возрастает, искусственный интеллект угрожает глобальной энергосистеме

Примечание редактора: ранее в этом году Маск предсказал, что в ближайшие годы будет нехватка электроэнергии для удовлетворения потребностей искусственного интеллекта и электромобилей. Он предупредил, что одновременное развитие этих технологий окажет давление на существующую энергетическую инфраструктуру, и к 2025 году источника питания может оказаться недостаточно для питания растущего числа чипов искусственного интеллекта.

Житель Нью-Йорка также сообщил, что, по оценкам, ChatGPT OpenAI потребляет более 500 000 киловатт-часов электроэнергии каждый день, чтобы отвечать на запросы около 200 миллионов пользователей каждый день. Это более чем в 17 000 раз превышает среднесуточное потребление энергии домохозяйствами в США.

Bloomberg только что написал статью, в которой говорится, что во многих регионах мира потребность в электроэнергии для центров обработки данных искусственного интеллекта резко возросла, и существующие местные энергетические объекты больше не могут удовлетворять свои потребности в электроэнергии. «Искусственный интеллект нанес серьезный ущерб глобальной энергетической системе. ."

Ниже приводится полный текст перевода отчета Bloomberg, составленный и переведенный Ай Фанером.

Исходная ссылка: https://www.bloomberg.com/graphics/2024-ai-data-centers-power-grids/
Автор оригинала: Джош Сол, Леонардо Николетти, Сарита Рай, Дина Басс, Ян Кинг и Дженнифер Дагган

Как и большая часть северной Вирджинии, округ Лаудоун когда-то был известен своими конными ранчо и местами времен Гражданской войны в США. Но за последние 15 лет многие поля и леса сообщества были расчищены для строительства центров обработки данных, которые составляют основу нашей цифровой жизни.

Теперь развитие искусственного интеллекта стимулирует спрос на более крупные центры обработки данных, что еще больше меняет ситуацию и оказывает огромное давление на энергетическую сеть региона.

Солнечным весенним днем ​​строительство новейшего центра обработки данных близилось к завершению. После завершения строительства здание площадью 200 000 квадратных футов будет потреблять столько же энергии, сколько ежедневно потребляют электроэнергии 30 000 домов в США.

Но сначала ему нужно набрать достаточно энергии…

Поставщик центров обработки данных DataBank, которому принадлежит центр обработки данных в Вирджинии, остро нуждается в энергии. Неназванный «крупный технологический» клиент арендовал целый центр обработки данных и настолько хотел использовать его для получения вычислительных ресурсов для приложений искусственного интеллекта, что установил установку в здании до того, как DataBank планировал подключить к нему сервер Ok.

«В этом проблема искусственного интеллекта. Им нужно много энергии, и как только вы ее получите, они захотят ее немедленно», — сказал Джеймс Мэтес, который управляет частью объектов DataBank. «Сейчас искусственный интеллект подобен пустому чеку».

Согласно интервью с операторами центров обработки данных, поставщиками энергии и технологическими руководителями, почти мгновенный всплеск спроса на электроэнергию со стороны центров обработки данных превзошел существующие поставки электроэнергии во многих частях мира. Эта динамика привела к многолетнему времени ожидания для предприятий, чтобы подключиться к сети, а также к растущей обеспокоенности по поводу перебоев в подаче электроэнергии и роста цен для жителей, живущих на рынках с наибольшим количеством центров обработки данных.

Стремление Кремниевой долины развивать искусственный интеллект любой ценой привело к резкому увеличению спроса на электроэнергию, что также ставит под угрозу план энергетического перехода всей страны и цели триллионов технологических компаний в области чистой энергетики. Согласно анализу последних данных Bloomberg, в некоторых странах, включая Саудовскую Аравию, Ирландию и Малайзию, всем центрам обработки данных, которые они планируют построить, для работы на полную мощность потребуется больше энергии, чем существующим источникам возобновляемой энергии.

По официальным оценкам, спрос на электроэнергию в центрах обработки данных Швеции может удвоиться к концу этого десятилетия, а затем снова удвоиться к 2040 году. Ожидается, что в Великобритании потребление электроэнергии ИИ вырастет на 500% в течение следующего десятилетия. Ожидается, что в США потребление электроэнергии в центрах обработки данных увеличится с 3% всей электроэнергии в 2022 году до 8% в 2030 году. Goldman Sachs описывает это как «беспрецедентный рост мощности за поколение».

В мире построено или находится на различных стадиях строительства более 7000 центров обработки данных по сравнению с 3600 в 2015 году.

Если эти дата-центры продолжат работать, общее годовое потребление электроэнергии может достичь 508 тераватт-часов. Это больше, чем общее производство электроэнергии в Италии или Австралии за целый год.

Ожидается, что к 2034 году энергопотребление центров обработки данных в мире достигнет 1580 тераватт-часов, что эквивалентно всему энергопотреблению Индии.

Это всего лишь оценки, и по-прежнему существует большая неопределенность относительно того, как будет развиваться нынешнее увлечение искусственным интеллектом. Существуют также расхождения между прогнозами разработчиков центров обработки данных относительно спроса на электроэнергию и фактической выработкой электроэнергии.

Хотя технологические компании сразу же отмечают, что, хотя центры обработки данных продолжают расширяться, на их долю приходится менее 2% мирового потребления энергии, в апрельском отчете Goldman Sachs предполагается, что к концу десятилетия это число увеличится. может вырасти до 4%. Учитывая, что общий спрос на электроэнергию в течение многих лет оставался практически неизменным, а в некоторых регионах даже снижался, любое увеличение на один процентный пункт будет иметь огромное значение.

Джон Кетчам, генеральный директор NextEra Energy в США, заявил, что в течение следующих двух десятилетий ожидается, что спрос на электроэнергию в США вырастет на 40%, тогда как за последние два десятилетия спрос на электроэнергию в США увеличился только на 9%. По словам Кетчума, центры обработки данных являются основной причиной резкого роста спроса, а также электрификация и производство. Когда его спросили, почему центры обработки данных внезапно стали потреблять так много энергии, он ответил прямо: «Из-за искусственного интеллекта». Он упомянул энергию, необходимую для обучения моделей, и способность искусственного интеллекта делать выводы на основе данных, которых он никогда не видел. «Это в 10–15 раз больше энергопотребления».

Amazon, крупнейший поставщик облачных услуг в США, Microsoft и Google, принадлежащая Alphabet, объявили о целях полностью перевести свои центры обработки данных на экологически чистую энергию — Amazon в следующем году, Google и Microsoft к 2030 году. Все три компании заявили, что ищут технологические способы сокращения потребления электроэнергии или более эффективного балансирования спроса в сети. Это может включать в себя повышение эффективности чипов и серверов, более эффективное размещение оборудования для снижения потребностей в охлаждении и перераспределение нагрузки в разные области в зависимости от наличия энергии, особенно экологически чистой энергии.

Но некоторые технологические лидеры, такие как генеральный директор OpenAI Сэм Альтман, говорят, что адаптация к этой новой ситуации потребует энергетического прорыва — вероятно, за счет ядерной энергетики. Microsoft и Amazon также делают ставку на ядерную энергетику: Amazon недавно купила ядерный центр обработки данных в Пенсильвании и сигнализировала о своей готовности покупать больше. На данный момент путь вперед остается неясным. Microsoft недавно признала, что ее стремление к искусственному интеллекту ставит под угрозу ее давнюю цель стать углеродно-отрицательным к 2030 году.

«Нам нужны тераватты традиционной зеленой энергии, будь то ветер или солнечная энергия, и это потребует глобальных усилий», — сказала Аманда Петерсон Корио, директор глобального центра обработки данных Google. Объем обсуждения не ограничивается потребностями искусственного интеллекта. Один тераватт эквивалентен выработке электроэнергии примерно 1000 атомных электростанций. «Конечно, мы хотим декарбонизировать себя, но если мы декарбонизируем только себя, а не всю сеть, какой в ​​этом смысл?»

В современных центрах обработки данных вы, вероятно, найдете тысячи видеокарт Nvidia H100 — двигателя бума генеративного искусственного интеллекта — каждая из которых потребляет до 700 Вт, что почти в восемь раз больше мощности, чем 60-дюймовый телевизор с плоским экраном. Центры обработки данных, созданные для обучения моделей искусственного интеллекта, требуют еще больше энергии. Например, у Microsoft есть десятки тысяч видеокарт Nvidia, подключенных в центр обработки данных, используемый для разработки технологии OpenAI. Эти видеокарты питаются от сетевых и других типов чипов, а в сочетании с охлаждающим оборудованием, используемым в центрах обработки данных, энергопотребление еще выше.

Принято считать, что количество необходимой энергии будет только увеличиваться. Последняя видеокарта Nvidia, B100, потребляет почти вдвое больше энергии, чем H100. Nvidia считает, что компании смогут добиться большего с меньшим количеством чипов, но Ян Бак, глава группы ускоренных вычислений Nvidia, признал, что внедрение ИИ, вероятно, увеличится. «Людям нравится заполнять свои центры обработки данных», — сказал он.

Развитие искусственного интеллекта также меняется с каждым днем, и люди стремятся разрабатывать более крупные модели искусственного интеллекта. Суперкомпьютер Microsoft, построенный в 2020 году, обучил OpenAI GPT-3, используя 10 000 новейших на тот момент чипов искусственного интеллекта. Согласно майскому выступлению технического директора Microsoft Azure Марка Руссиновича, в ноябре 2023 года в суперкомпьютерах Microsoft использовалось 14 400 топовых видеокарт Nvidia H100, а следующий суперкомпьютер, который разрабатывается, будет в 30 раз мощнее, чем сейчас.

В то же время генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг заявил, что многие страны будут стремиться к созданию собственных «независимых» систем искусственного интеллекта, чтобы оставаться конкурентоспособными и обрабатывать данные на местном уровне. Глобальная битва за превосходство ИИ, скорее всего, будет зависеть от того, какие страны будут иметь достаточно центров обработки данных и мощности для поддержки этой технологии. Если это так, то округ Лаудоун представляет собой микрокосм того, что произойдет в остальном мире, и тех проблем, с которыми другие страны столкнутся, чтобы оставаться конкурентоспособными.

Мировая столица дата-центров

За последние пять лет компания Dominion Energy Inc., обслуживающая округ Лаудон и известная как «переулок центров обработки данных», соединила 94 центра обработки данных, которые потребляют в общей сложности около четырех гигаватт электроэнергии. Сейчас компания подает запросы на кампусы центров обработки данных, которые будут потреблять несколько гигаватт электроэнергии, чего достаточно для обеспечения электроэнергией сотен тысяч домов, при этом два или три центра обработки данных, которые в совокупности могут потреблять эквивалент 2019 года. год.

Всплеск спроса создал отставание. Разработчикам центров обработки данных теперь приходится дольше ждать, чтобы подключить свои проекты к сети. «Это может произойти как за два года, так и за четыре года, в зависимости от того, что необходимо построить», — заявил в интервью президент Доминиона Эдвард Бейн.

Dominion Power работает над созданием инфраструктуры для поддержки этого плана. Новые линии электропередачи, подвешенные к гигантским металлическим башням и проложенные вдоль дорог и ручьев, обеспечивают электроэнергией эти высокие центры обработки данных без окон. Компания строит новую крупную ветряную электростанцию ​​и множество солнечных электростанций недалеко от побережья, но угольные и газовые электростанции также могут оставаться в сети дольше.

В конце 2022 года Dominion Power направила регулирующим органам письмо, о котором ранее не сообщалось, с просьбой дать разрешение на строительство новых подстанций и линий электропередачи, чтобы удовлетворить «беспрецедентный» рост нагрузки. В письме Dominion Power сообщила, что той весной она получила 18 предупреждений о сбросе нагрузки. Эти предупреждения выдаются, когда оператор сети информирует компанию о том, что может потребоваться сброс нагрузки. «Сброс нагрузки» — это технический термин, обозначающий контролируемое отключение электроэнергии потребителям, которое может включать веерные отключения электроэнергии.
«Это выходило далеко за рамки обычных и безопасных рабочих процедур», — заявила регулирующим органам компания Dominion Power.

Вирджиния не одинока в своих усилиях по удовлетворению спроса на электроэнергию. Дэвид Блум, председатель британского оператора центров обработки данных Kao Data, заявил, что в западном Лондоне, исторически считавшемся центром обработки данных, новым объектам придется подождать до 2030 года, прежде чем они будут подключены к сети. «Сейчас нас вытесняют в новые места», — сказал он. Аналогичным образом, на юге Швеции, где рынок возобновляемых источников энергии силен, спрос на подключение к сетям настолько велик, что компаниям, возможно, придется ждать годы. «У нас очередь, и вам нужно получить билеты», — сказал Питер Ялмар, региональный менеджер по южной Швеции немецкой энергетической компании E.ON SE. Согласно недавнему анализу Morgan Stanley Reports, показано, что во многих Ожидается, что Соединенные Штаты будут потреблять по 100 мегаватт электроэнергии каждый, что заставляет аналитиков задаться вопросом: «Как все предлагаемые проекты центров обработки данных будут своевременно получать электроэнергию?» По данным NextEra, при таком высоком спросе крупные технологические компании претендуют на данные? центральное пространство, которое может быть подано в любое время.

Али Фархади, генеральный директор Института искусственного интеллекта Аллена, сказал, что ожидаемый рост центров обработки данных может также столкнуться с ограничениями в линиях передачи электроэнергии. «Я не думаю, что мы сможем перемещать столько энергии по всему миру, не говоря уже о том, чтобы генерировать ее», — сказал он.

Аналитики в области энергетики говорят, что центры обработки данных со временем станут более эффективными, но они также станут больше. По данным компании DC Byte, занимающейся исследованием рынка, средний размер центров обработки данных во всем мире сейчас составляет 412 000 квадратных футов, что почти в пять раз больше, чем в 2010 году.

Эксперты говорят, что рост спроса на центры обработки данных в сочетании со значительными инвестициями в новые подстанции, линии электропередачи и другую инфраструктуру со стороны таких энергетических компаний, как Dominion, также увеличивает вероятность того, что клиенты увидят более высокие цены на электроэнергию. Стоимость некоторых обновлений обычно распределяется между потребителями электроэнергии по всему региону и отображается отдельной строкой в ​​ежемесячном счете за коммунальные услуги каждого человека.

По оценкам Goldman Sachs, коммунальным предприятиям США придется инвестировать около 50 миллиардов долларов в новые генерирующие мощности для поддержки центров обработки данных. «Это приведет к увеличению как оптовых, так и розничных цен на энергоносители», – сказал Патрик Финн, аналитик рынка электроэнергии из энергетической консалтинговой компании Wood Mackenzie.

Представитель Dominion Power сообщил, что затраты, включая модификацию сети, будут распределяться между каждой категорией потребителей, от бытовых до промышленных, на основе фактической стоимости обслуживания каждого типа потребителей. В результате доля бытовых потребителей в расходах на передачу снизилась в последние годы, а доля центров обработки данных увеличилась.

Есть также ранние признаки некоторого повышения ставок в Ирландии, еще одном сильно насыщенном рынке. Мягкий климат Ирландии привлек множество центров обработки данных от Microsoft, Amazon и других компаний, и ожидается, что к 2026 году эти объекты будут потреблять треть энергии Ирландии по сравнению с 18% в 2022 году.

Оптовые цены на электроэнергию в Ирландии в этом году были в среднем на треть выше, чем в других странах Европы. Сара Нолан, старший специалист по моделированию в Cornwall Insight, сказала, что другие факторы, в том числе географическое положение Ирландии, также сыграли свою роль, но растущий спрос на центры обработки данных также сыграл свою роль. Во-первых, незадолго до начала бума искусственного интеллекта Ирландия также приняла жесткие меры по ограничению. строительство дата-центров.

Чтобы справиться с энергетическими ограничениями, государственный оператор электроэнергии Ирландии ввел мораторий в Дублине в начале 2022 года и установил условия для подключения новых центров обработки данных к сети, в том числе отдавая приоритет тем, которые генерируют собственную электроэнергию. Донал Трэверс, директор по технологиям, потребительским и бизнес-услугам IDA Ireland, которая привлекает прямые иностранные инвестиции, сказал, что у государственного оператора электроэнергетики Ирландии есть «всеобъемлющий» план по построению сети. Но он сказал, что ожидает, что ограничения на новые крупные сетевые подключения «вероятно, продлятся примерно до 2028 года».

Тем временем другие регионы стремятся открыть свои двери.

следующая Вирджиния

Когда Рангу Салгаме смотрит на Малайзию, он видит, что следующая Вирджиния «формируется». В Джохоре, самом южном штате полуостровной Малайзии, действует политика ускорения утверждения центров обработки данных. Вдобавок ко всему, он также находится недалеко от Сингапура, долгое время являвшегося центром центров обработки данных, который на несколько лет наложил мораторий на новое строительство, чтобы справиться с ростом энергетики на крошечном острове.

Когда-то окраины Джохор-Бару были сонной рыбацкой деревней, а теперь превратились в огромные строительные площадки. Microsoft и Amazon инвестируют в регион, как и компания Салгейма Princeton Digital Group (PDG). В технологическом парке Седенак, примерно в 40 милях к югу от центра Джохор-Бару, небо усеивают высокие краны. Новый центр обработки данных PDG мощностью 150 мегаватт занимает угол кампуса напротив аналогичных объектов других провайдеров.

«Мы завершили процесс от закладки фундамента до производства за 12 месяцев», — сказал Салгейм, который рассчитывает получить 300 мегаватт мощности в Джохоре в течение двух лет. «Не все части мира могут производить продукцию с такой скоростью и в таких масштабах».

Наряду с Малайзией Техас стал одним из самых быстрорастущих рынков центров обработки данных в Соединенных Штатах, отчасти благодаря своей независимости и обещаниям дерегулированной электросети, которая сокращает время ожидания. По сообщению DC Byte, вице-президент Microsoft по энергетике Бобби Холлис заявил, что центр обработки данных в Техасе может быть подключен к сети в течение одного-двух лет, необходимых для строительства центра обработки данных.

Холлис сказал, что Техас богат ресурсами солнечной энергии и имеет одни из лучших ресурсов ветровой энергии в мире в регионе штата Панхандл-Плейнс. Но жаркая погода и нехватка воды вынуждают Microsoft и Google попытаться отключить охлаждающее оборудование своих центров обработки данных от воды. Однако, по данным Microsoft, альтернативный метод требует больше энергии, в среднем примерно на 5% больше энергии.

Хотя власть в Техасе кажется изобилующей, она имеет свои ограничения. Холлис сказал, что поставки солнечных панелей и другого оборудования, необходимого для экологически чистой энергетики, начинают сокращаться. Совет по надежности электроснабжения Техаса также недавно предупредил, что он недооценивает спрос в районе Сан-Антонио, где расположен огромный кампус центра обработки данных Microsoft, что может вызвать каскадные отключения электроэнергии по всему штату в будущем.

В Вирджинии растет сопротивление дата-центрам. На заседании наблюдательного совета округа Принс-Уильям в марте разочарованные жители выступили против изменения зонирования, которое позволило бы строить центры обработки данных примерно в два раза выше на определенных участках земли. Одна женщина рассказала чиновникам, что центр обработки данных превратил ее тихий район в «кошмар-антиутопию».

Рэйчел Эллис, 48-летняя домохозяйка, которая разговаривала удаленно, сказала, что это изменение будет означать увеличение нагрузки на и без того перегруженную энергосистему. «Продолжение утверждения строительства центра обработки данных без понимания того, откуда будет поступать электричество, — это безрассудный поступок руководства», — сказала она.

Наблюдательный совет проголосовал после того, как выслушал более десятка человек, выступавших против изменения зонирования. Одобряются более крупные центры обработки данных.

# Добро пожаловать на официальную общедоступную учетную запись WeChat Aifaner: Aifaner (идентификатор WeChat: ifanr). Более интересный контент будет предоставлен вам как можно скорее.

Ай Фанер | Исходная ссылка · Посмотреть комментарии · Sina Weibo