Может ли появление genAI привести к энергетическому кризису?

Растущий ненасытный спрос на инструменты генеративного искусственного интеллекта (genAI) приводит к значительному увеличению использования энергоемких графических процессоров и TPU в центрах обработки данных, некоторые из которых масштабируются с десятков тысяч до более чем 100 000 единиц на серверную ферму. С переходом к облачным вычислениям и genAI новые центры обработки данных растут в размерах. Нет ничего необычного в том, чтобы представить строительство новых объектов мощностью от 100 до 1000 мегаватт, что примерно эквивалентно энергетическим потребностям от 80 000 до 800 000 домов, по данным Научно-исследовательского института электроэнергетики (EPRI). Ожидается, что потребление энергии, связанной с искусственным интеллектом, будет расти примерно на 45% в год в течение следующих трех лет. Например, самый популярный чат-бот, ChatGPT от OpenAI, по оценкам, использует около 227 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год для обработки 78 миллиардов пользовательских запросов. Чтобы представить это в перспективе, энергия, которую ChatGPT использует за один год, может обеспечить энергией 21 602 дома в США, согласно исследованию BestBrokers, онлайн-сервиса, который рассчитывает коэффициенты для торговли на основе больших данных. «Хотя это составляет всего 0,02% от 131 миллиона домохозяйств в США, это все же ошеломляющая сумма, особенно учитывая, что США занимают третье место в мире по количеству домохозяйств», – пишет BestBrokers в новом отчете.

Согласно отчету EPRI, модели GenAI, как правило, гораздо более энергоемкие, чем приложения для извлечения данных, потоковой передачи и связи – основныхе факторов, которые стимулировали рост центров обработки данных за последние два десятилетия.

При затратах энергии 2,9 ватт-часа на запрос ChatGPT, запросы ИИ, по оценкам, требуют в 10 раз больше электроэнергии, чем традиционные запросы Google, которые требуют около 0,3 ватт-часов каждый. Появляющиеся, требующие больших вычислительных ресурсов возможности, такие как генерация изображений, аудио и видео, также не имеют прецедентов, согласно EPRI.

В настоящее время в США насчитывается почти 3000 центров обработки данных, и ожидается, что к 2030 году это число удвоится. Несмотря на то, что, по оценкам, приложения genAI сегодня потребляют всего от 10% до 20% электроэнергии в центрах обработки данных, этот процент быстро растет. «Ожидается, что к 2030 году центры обработки данных будут потреблять от 4,6% до 9,1% производства электроэнергии в США в год по сравнению с 4% сегодня», – говорится в сообщении EPRI.

Кризиса пока нет, но потребности в энергии растут

Хотя ожидается, что к 2028 году энергопотребление центров обработки данных удвоится, по словам директора по исследованиям IDC Шона Грэма, это все еще небольшой процент от общего энергопотребления – всего 18%. «Таким образом, несправедливо винить в ИИ пожирании энергии», – сказал он. «Я не хочу сказать, что искусственный интеллект не потребляет много энергии, а центры обработки данных не растут очень быстрыми темпами. Энергопотребление ЦОД растет на 20% в год. Это существенно, но это все еще всего лишь 2,5% от мирового спроса на энергию. Каждый графический процессор в центре обработки данных с искусственным интеллектом может потреблять более 400 Вт энергии при обучении одной большой языковой модели (LLM) – алгоритмической основы инструментов и платформ genAI. Это означает, что простое обучение одного LLM, такого как ChatGPT-3, может привести к потреблению энергии до 10 гигаватт-часов (ГВтч). Это примерно равно годовому потреблению электроэнергии более чем 1000 домохозяйств в США. «Интересно, что для обучения модели GPT-4 с ее ошеломляющими 1 триллионами параметров потребовалось колоссальные 62,3 миллиона кВтч электроэнергии в течение 100-дневного периода», – говорится в отчете BestBroker. «Это в 48 раз больше, чем потребляет GPT-3, который, для сравнения, использовал около 1,3 млн кВтч всего 34 дня».

Согласно исследованию Вашингтонского университета, по всему миру существуют сотни таких центров обработки данных, в основном управляемых крупными технологическими компаниями, такими как Amazon, Microsoft и Google. И количество энергии, которую они потребляют, быстро растет. В 2022 году общее энергопотребление ИИ-центров обработки данных в США достигло 23 триллионов тераватт-часов (ТВтч). (ТВтч представляет собой один триллион ватт энергии, используемой в течение одного часа.) Ожидается, что эта цифра увеличится с совокупным годовым темпом роста 44,7% и достигнет 146,2 ТВтч к 2027 году, согласно данным IDC Research. Ожидается, что к этому моменту потребление энергии ИИ в центрах обработки данных составит 18% от всего энергопотребления ЦОД.

Уже есть предположения, учитывая как быстро genAI ворвался на сцену – что не пройдет много времени до возникновения кризиса. Предприниматель Илон Маск заявил ранее в этом году, что к 2025 году для обеспечения быстрого прогресса ИИ будет недостаточно энергии.

Согласно опубликованному исследованию IDC, помимо давления со стороны роста genAI, цены на электроэнергию растут из-за динамики спроса и предложения, ужесточения экологических норм, геополитических событий и экстремальных погодных явлений, отчасти вызванных изменением климата. IDC считает, что высокие цены на электроэнергию в течение последних пяти лет вероятно сохранятся, что сделает центры обработки данных значительно более дорогими в эксплуатации. (Стоимость строительства центра обработки данных колеблется от $6 млн до $14 млн за мегаватт, а средний срок службы каждого центра составляет от 15 до 20 лет, по данным IDC.)

На этом фоне поставщики электроэнергии и другие коммунальные предприятия утверждают, что создатели и хосты ИИ должны платить более высокие цены за электроэнергию – как это делали поставщики облачных услуг до них – потому что они быстро потребляют больше энергии по сравнению с другими пользователями. Поставщики энергии также утверждают, что им необходимо создать свою энергетическую инфраструктуру, чтобы справиться с возросшим потреблением. Например, компания American Electric Power (AEP) в штате Огайо предложила, чтобы владельцы центров обработки данных с искусственным интеллектом обязались в течение 10 лет оплачивать минимум 90% ежемесячного среднего потребления энергии, даже если они потребляют меньше. AEP заявила, что к 2030 году она столкнется с прогнозируемым ростом нагрузки от центров обработки данных на 15 ГВт и хочет получить средства для расширения своей энергетической инфраструктуры.

Неудивительно, что операторы центров обработки данных дают отпор. Google, Amazon, Microsoft и Meta в настоящее время борются с предложением AEP. В прошлом месяце компании заявили в Комиссии по коммунальным услугам штата Огайо, что специальные тарифы будут «дискриминационными» и «необоснованными». Грэм не сказал, будут ли справедливыми специальные тарифы на электроэнергию для поставщиков ИИ, но он указал на стандарт взимания более низких тарифов на электроэнергию для крупных промышленных потребителей электроэнергии. По словам Грэма, электричество, безусловно, является самой большой статьей расходов на эксплуатацию центра обработки данных, составляя от 40% до 60% расходов на инфраструктуру. Изменение этой структуры затрат оказало бы огромное влияние на корпоративные прибыли.

Даже производители чипов смотрят на ситуацию настороженно. Обеспокоенные растущими потребностями в энергии, Nvidia, Intel и AMD в настоящее время работают над процессорами, которые потребляют меньше энергии, чтобы помочь решить эту проблему. Intel, например, скоро начнет внедрять свое следующее поколение ускорителей искусственного интеллекта, которые сместят акцент с традиционных вычислительных возможностей и памяти на энергопотребление каждого чипа.

Атомная энергетика как выход

Тем временем операторы ЦОД с искусственным интеллектом обращают свое внимание на ядерную энергию. Ранее в этом году Amazon потратила 650 миллионов долларов на покупку дата-центра у Tesla, который работает на 100% ядерной энергии одной из крупнейших атомных электростанций США.

И только на прошлой неделе Microsoft объявила, что работает над сделкой с Constellation Energy по возобновлению работы электростанции Three Mile Island в Пенсильвании – места самой страшной ядерной аварии в истории США. В соответствии с соглашением, Microsoft будет покупать 100% электроэнергии у Три-Майл-Айленд в течение следующих 20 лет, чтобы удовлетворить свои ненасытные потребности в энергии для искусственного интеллекта.

В июле Консультативный совет по энергетике США выпустил доклад об обеспечении энергией искусственного интеллекта и центров обработки данных; В нем было предложено 16 рекомендаций о том, как Министерство энергетики США может помочь надежно и недорого поддержать растущий спрос. В отчете рассматривается динамика мощности для обучения моделей ИИ, операционная гибкость для операторов центров обработки данных и коммунальных служб, а также перспективные технологии производства и хранения энергии для удовлетворения растущей нагрузки. В отчете ведомство отметило, что поставщики электроэнергии, клиенты центров обработки данных и другие крупные клиенты выразили обеспокоенность по поводу способности идти в ногу со спросом, и «почти единогласно они рекомендовали ускорить наращивание производства и хранения, отложить вывод из эксплуатации, сделать дополнительные инвестиции в существующие ресурсы».

Эти обновления включают в себя «модернизацию и повторное лицензирование существующих ядерных и гидроэнергетических объектов», а также демонстрацию новых чистых, надежных, доступных и диспетчеризируемых технологий в кратчайшие сроки. «В большинстве случаев [заинтересованные стороны] рассматривают новые дополнительные мощности на основе природного газа – в дополнение к солнечной, ветровой и аккумуляторной энергии – как основной вариант, доступный сегодня для поддержания надежности», – говорится в отчете.

«Нам понадобятся все источники энергии, включая геотермальную и водородную», – сказал Грэм из IDC.

Источник: https://www.computerworld.com/article/3537112/is-the-rise-of-genai-about-to-create-an-energy-crisis....