Nebezpečí: Datová centra s umělou inteligencí zahlcují globální energetickou síť

Vytvořili monstrum, které ohrožuje svět. Datová centra AI už dnes spotřebovávají tolik elektřiny jako Nizozemsko. Příští rok to bude stejně jako v Japonsku. Do roku 2030 bude umělá inteligence spotřebovávat více než 10 % světové elektřiny. A pamatujte: AI teprve začíná!

Umělá inteligence se promění v obří upíří chobotnici, která je schopná sežrat celý svět, i když není v tomto procesu nijak harpunována.

Editor TN

Boom umělé inteligence měl na velké technologické společnosti takový dopad, že jejich spotřeba energie a tím i emise uhlíku raketově vzrostly .

Velkolepý úspěch velkých jazykových modelů, jako je ChatGPT, pomohl zvýšit poptávku po energii. Při 2,9 watthodinách na požadavek ChatGPT spotřebují dotazy AI asi 10krát více energie než tradiční dotazy Google , uvádí nezisková výzkumná firma Electric Power Research Institute. Nové schopnosti umělé inteligence, jako je generování zvuku a videa, pravděpodobně zvýší tento požadavek na energii.

Energetické požadavky AI mění výpočty energetických společností. Nyní zkoumají dříve neudržitelné možnosti, jako je restartování jaderného reaktoru v elektrárně Three Mile Island, která byla odstavena od neslavné katastrofy v roce 1979.

Datová centra neustále rostou po celá desetiletí, ale rozsah růstu v rodící se éře velkých jazykových modelů je mimořádný. Umělá inteligence vyžaduje mnohem více výpočetních zdrojů a zdrojů pro ukládání dat, než by mohl poskytnout růst datových center před umělou inteligencí.

Ukládání dat se v průběhu let stalo pro energetické sítě stále větším problémem. Vzhledem k rychlému nárůstu umělé inteligence a jejím nárokům odborníci varují, že mnoho energetických sítí již dosahuje kapacity.

AI a rozvodná síť

Elektrická síť, která už na mnoha místech naráží na kapacitní limity nebo se potýká s problémy se stabilitou , je díky umělé inteligenci pod větším tlakem než dříve. Kromě toho existuje značné zpoždění mezi růstem výpočetní techniky a růstem energetické sítě. Výstavba datových center trvá jeden až dva roky, zatímco přidání nové energie do sítě trvá déle než čtyři roky .

Jak ukazuje nedávná zpráva Electric Power Research Institute, 80 % datových center v USA se nachází v pouhých 15 státech. V některých státech – například ve Virginii, kde sídlí Data Center Alley – datová centra spotřebují ohromujících více než 25 % elektřiny. Podobné trendy růstu datových center jsou i v jiných částech světa. Irsko se například stalo národem datových center .

Kromě potřeby vyrábět více elektřiny pro udržení tohoto růstu mají téměř všechny země cíle dekarbonizace. To znamená, že chtějí integrovat více obnovitelných zdrojů energie do sítě . Obnovitelné energie jako vítr a slunce jsou nestálé: vítr ne vždy fouká a slunce ne vždy svítí. Nedostatek levného, ​​zeleného a škálovatelného úložiště energie znamená, že síť čelí ještě většímu problému při sladění nabídky a poptávky.

Mezi další výzvy pro růst datových center patří rostoucí využívání vodního chlazení z důvodů účinnosti , které zatěžuje omezené zdroje sladké vody. V důsledku toho se některé komunity brání novým investicím do datových center.

Lepší technologie

Existuje několik způsobů, jak může průmysl řešit tuto energetickou krizi. Za prvé, počítačový hardware se v průběhu let stal mnohem energeticky účinnějším, pokud jde o operace provedené na spotřebovaný watt. Efektivita spotřeby energie datového centra, což je metrika, která měří poměr výkonu použitého pro výpočetní výkon k výkonu používanému pro chlazení a další infrastrukturu, byla v moderních zařízeních snížena na průměrných 1,5 a působivých 1,2. Nová datová centra mají efektivnější chlazení, využívající vodní chlazení a externí chladicí vzduch, pokud je k dispozici.

Bohužel problém udržitelnosti nelze vyřešit pouze efektivitou. Jevonsův paradox naznačuje, že účinnost může z dlouhodobého hlediska vést k vyšší spotřebě energie . Kromě toho se růst efektivity hardwaru výrazně zpomalil, protože průmysl dosáhl limitů technologie škálování čipů.

Pro další zvýšení efektivity vyvíjejí výzkumníci specializovaný hardware, jako jsou akcelerátory , nové integrační technologie, jako jsou 3D čipy, a nové techniky chlazení čipů .

Podobně výzkumníci stále více studují a vyvíjejí technologie chlazení pro datová centra . Zpráva Electric Power Research Institute obhajuje nové způsoby chlazení , jako je chlazení kapalinou se vzduchem a chlazení ponořením. Zatímco kapalinové chlazení si již našlo cestu do datových center, ponorné chlazení, které se stále vyvíjí, se používá pouze v několika nových datových centrech .

Flexibilní budoucnost

Novým způsobem budování datových center s umělou inteligencí je flexibilní výpočetní technika, kde myšlenkou je více počítat, když je elektřina levnější, dostupnější a šetrnější k životnímu prostředí, a méně, když je dražší, vzácnější a více znečišťující.

Operátoři datových center mohou převést své systémy tak, aby představovaly flexibilní zátěž v síti. Akademická a průmyslová sféra již poskytla první příklady řízení poptávky datových center, ve kterých datová centra regulují svůj výkon na základě potřeb energetické sítě . Můžete například naplánovat určité výpočetní úlohy na dobu mimo dobu špičky.

Dosažení širší a komplexnější flexibility ve spotřebě energie vyžaduje inovace v hardwaru, softwaru a koordinaci mezi sítí a datovým centrem. Zejména v oblasti umělé inteligence je stále velký prostor pro vývoj nových strategií pro optimalizaci výpočetní zátěže datových center a tím i spotřeby energie . Datová centra mohou například snížit přesnost trénovacích modelů umělé inteligence a snížit tak zátěž.

Dosažení této vize vyžaduje lepší modelování a predikci. Datová centra se mohou pokusit lépe porozumět a předvídat jejich zatížení a podmínky. Je také důležité předvídat zatížení a růst sítě.

Iniciativa pro předpovídání zátěže Electric Power Research Institute zahrnuje aktivity, které pomáhají s plánováním a provozem sítě. Komplexní monitorování a inteligentní analýzy – potenciálně založené na AI – pro datová centra i grid jsou zásadní pro přesné předpovědi.

Na okraji

USA jsou v kritickém bodě s explozivním růstem umělé inteligence. Je nesmírně obtížné integrovat stovky megawattů poptávky po elektřině do již tak přetížených sítí. Možná je čas přehodnotit způsob, jakým průmysl buduje datová centra.

Jednou z možností je udržitelně budovat další okrajová datová centra – menší, široce distribuovaná zařízení – s cílem přinést výpočetní techniku ​​do místních komunit. Datová centra Edge mohou také spolehlivě zásobovat husté městské oblasti výpočetním výkonem, aniž by dále zatěžovaly síť. Zatímco tato menší centra v současnosti tvoří 10 % datových center v USA, analytici očekávají, že trh s menšími okrajovými datovými centry poroste v příštích pěti letech o více než 20 % .

Kromě přeměny datových center na flexibilní a ovladatelnou zátěž mohou inovace v okrajových datových centrech učinit energetické požadavky AI mnohem udržitelnějšími.

From: StudyFinds via The Conversation