Взгляд за кулисы: что происходит за сценой использования искусственного интеллекта
Каждый раз, когда вы задаете вопрос ChatGPT, просматриваете изображение или просите ИИ подытожить ваше письмо, происходит нечто важное. Эти процессы происходят не на вашем устройстве, а в огромных дата-центрах, наполненных серверами, графическими процессорами (GPU) и системами охлаждения, требующими колоссальных объемов электроэнергии.
Энергетический вызов современного ИИ
Бурный рост искусственного интеллекта уже стал серьезным испытанием для национальных электросетей. Например, ChatGPT обрабатывает около миллиарда запросов в день, каждый из которых требует значительных ресурсов дата-центров — ресурсов, которых нет на обычных домашних компьютерах.
Энергопотребление ИИ стремительно растет и уже привело к задержкам в выводе из эксплуатации некоторых угольных электростанций в США, а эксперты предупреждают, что гонка за развитием технологий выходит из-под контроля инфраструктуры. В то же время, есть мнение, что этот кризис может стимулировать инновации в области чистой энергии.
Как искусственный интеллект меняет энергетическую картину мира
ИИ сегодня не только меняет приложения и поисковые системы. Он также влияет на то, как создается, питается и регулируется цифровой мир. Масштабирование возможностей ИИ происходит быстрее, чем развивается инфраструктура, а энергия становится одним из главных ограничителей.
Что такое искусственный интеллект?
Для работы на крупном масштабе ИИ требует огромных вычислительных мощностей. В отличие от обычного интернет-серфинга, который в основном использует уже сохраненную информацию, системы ИИ выполняют интенсивную обработку данных в реальном времени. Обучение больших языковых моделей и генерация ответов требуют использования специальных мощных устройств — GPU, которые потребляют значительно больше электроэнергии, чем традиционные серверы.
Масштабы энергопотребления
- Один современный GPU Nvidia H100, широко используемый для обучения ИИ, потребляет до 700 ватт.
- Обучение одной крупной модели, например GPT-4, может потребовать тысячи таких GPU, работающих непрерывно в течение нескольких недель.
- Типичный дата-центр использует около 8 киловатт энергии, тогда как GPU-оптимизированные ряды могут достигать 45-55 кВт и более.
Масштаб охлаждения и его влияние на энергию
Обеспечение охлаждения всей этой аппаратуры — еще один значительный расход энергии. Охлаждение серверов занимает от 30 до 55% всего потребления энергии дата-центра. Новейшие методы, такие как жидкое погружение в теплоноситель, помогают уменьшить эти показатели, но масштабировать их по всему сектору потребуется время.
Инновационные решения для повышения эффективности
Исследователи работают над созданием более энергоэффективных алгоритмов. Например, архитектура «смесь экспертов» включает активацию только части модели для конкретной задачи, что значительно снижает энергопотребление без потери производительности.
Прогнозы потребления энергии
В 2023 году глобальные дата-центры использовали около 500 ТВтч электроэнергии — это достаточно, чтобы обеспечить годовое потребление всех домов в Калифорнии, Техасе и Флориде. К 2030 году этот показатель может утроиться, и рост будет главным образом обусловлен развитием ИИ.
Для сравнения: среднестатистический дом потребляет около 30 кВтч в день. Один ТВтч равен миллиарду кВтч, что позволяет обеспечить примерно 33 миллиона домов на сутки.
Рост спроса на энергию и его последствия
Ожидается, что к 2030 году потребление электроэнергии дата-центрами в США превысит 600 ТВтч, что втрое превышает текущие показатели. Для этого потребуется добавление примерно 14 новых крупных электростанций, каждая мощностью 100–500 МВт, а крупнейшие дата-центры могут потреблять более 1 ГВт — что сравнимо с энергопотреблением небольшого штата или города.
В результате энергетические компании вынуждены откладывать закрытие угольных электростанций, расширять инфраструктуру по добыче природного газа и замедлять развитие проектов по возобновляемой энергии. К 2035 году доля дата-центров в общем энергопотреблении США может достигнуть 8,6%, увеличившись с нынешних 3,5%.
Влияние на экологию и энергетическую политику
Несмотря на заявления крупных технологических компаний о переходе к нулевым выбросам, на практике рост спроса на электроэнергию стимулирует использование ископаемых видов топлива. Это может привести к росту цен на электроэнергию, усилению нагрузки на региональные энергосистемы и усложнению задач по достижению целей по экологической устойчивости.
Компании такие как Microsoft, Google, Amazon и Meta заявляют о намерении полностью перейти на возобновляемые источники энергии, покупая большие объемы «зеленой» энергии и инвестируя в новые энергоэффективные технологии. Например, Microsoft заключила контракт с предприятием по разработке термоядерной энергии, чтобы обеспечить свои дата-центры экологически чистым электричеством к 2028 году.
Проблемы и вызовы в сфере новых технологий
Однако критики отмечают, что такие договоры часто не отражают реальную ситуацию. Общая сеть электроснабжения зачастую заполняется ископаемым топливом, даже когда компании покупают «зеленую» энергию. Это создает иллюзию экологической ответственности, в то время как фактическое производство электроэнергии продолжает оставаться загрязняющим.
Также существуют сложности с внедрением новых ядерных и геотермальных технологий, необходимых для удовлетворения растущего спроса. Проекты по строительству малых ядерных реакторов и геотермальных систем сталкиваются с регуляторными, техническими и общественными барьерами. Например, несмотря на активное развитие геотермальных источников, их мощность пока недостаточна для масштабных задач.
Риски для кибербезопасности и возможные злоупотребления
Рост энергетической базы для ИИ также увеличивает риски в области кибербезопасности. Взлом или манипуляции с системами ИИ могут привести к серьезным последствиям, включая использование технологий для мошенничества или распространения фальшивых материалов — так называемых «глубоких фейков».
Экологические и социальные последствия роста инфраструктуры ИИ
Расширение дата-центров требует значительных ресурсов: воды для охлаждения, редких минералов для производства электроники и земли для размещения объектов. Это создает дополнительные экологические и социальные вызовы, такие как истощение природных ресурсов и сопротивление со стороны местных сообществ.
Быстрая замена оборудования приводит к образованию большого объема электронных отходов. Без развитых программ переработки эти отходы оказываются на свалках или экспортируются в развивающиеся страны, что усугубляет экологическую проблему.
Ключевой вопрос: можем ли мы поддерживать рост ИИ без ущерба для планеты?
Ответ на этот вопрос зависит от того, насколько быстро смогут развиться технологии возобновляемой энергетики и насколько эффективно будут использоваться ресурсы. Важной задачей становится разработка более устойчивых методов поддержки ИИ без увеличения нагрузки на окружающую среду. Для этого потребуется скоординированное взаимодействие технологических компаний, энергетических провайдеров и законодателей.
В конечном итоге, исход развития ИИ и его влияния на климат зависит от наших решений и приоритетов: останемся ли мы на пути экологически ответственного прогресса или допустим, чтобы энергетический кризис стал тормозом для инноваций.
Дарья Тимошенко
Автор. Технологический обозреватель. Пишет о цифровых трендах, инновациях и гаджетах. Разбирает сложное просто, следит за будущим уже сегодня. Все посты