生成式人工智能（GenAI）將占據(jù)全球更大的電力消耗，以滿(mǎn)足運(yùn)行應(yīng)用程序的龐大硬件需求。半導(dǎo)體研究公司TechInsights上個(gè)月在一份研究報(bào)告中表示：“未來(lái)五年，人工智能加速器將消耗全球2318太瓦時(shí)的電力，將占全球用電量的1.5%，占全球能源的很大一部分?！?/span>

TechInsights對(duì)2025年至2029年間全球總用電量進(jìn)行了基線(xiàn)測(cè)量，數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)能源情報(bào)署。該測(cè)量是基于每個(gè)GPU使用700瓦的功耗，這是英偉達(dá)旗艦Hopper GPU的功耗。英偉達(dá)即將推出的名為Blackwell的GPU速度更快，但功耗為1200瓦。

TechInsights的假設(shè)僅包括芯片消耗的功率，不包括存儲(chǔ)、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和用于生成式人工智能（GenAI）的其他組件的功耗測(cè)量。

TechInsights分析師Owen Rogers在一份研究報(bào)告中表示:“考慮到對(duì)GPU容量的巨大需求，以及為這些昂貴資產(chǎn)提供回報(bào)的需要，如此高的利用率是可行的?！?/span>

麥肯錫的一項(xiàng)人工智能調(diào)查顯示，65%的受訪(fǎng)者打算采用GenAI。

為了滿(mǎn)足需求，云提供商和超大規(guī)模廠(chǎng)商正在投資數(shù)十億美元來(lái)增加GPU的數(shù)量。微軟依靠英偉達(dá)的GPU來(lái)運(yùn)行其人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，而Meta聲稱(chēng)將擁有一個(gè)相當(dāng)于“近60萬(wàn)個(gè)H100”GPU的計(jì)算環(huán)境。

根據(jù)TechInsights的數(shù)據(jù)，英偉達(dá)在2023年的GPU出貨量約為376萬(wàn)顆，高于2022年的約260萬(wàn)顆。

去年，Gartner對(duì)電力消耗做出了更為激進(jìn)的預(yù)測(cè)，稱(chēng)人工智能“可能消耗全球3.5%的電力”。Gartner的方法尚不清楚，但可能包括網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和內(nèi)存。

人工智能競(jìng)賽的特點(diǎn)是公司提供最快的基礎(chǔ)設(shè)施和更好的結(jié)果。在商業(yè)中應(yīng)用人工智能的熱潮打亂了長(zhǎng)期建立的企業(yè)可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃。

微軟(Microsoft)、谷歌(Google)和亞馬遜(Amazon)正斥資數(shù)十億美元，建設(shè)配備GPU和人工智能芯片的巨型數(shù)據(jù)中心，以訓(xùn)練和服務(wù)更大的模型，這進(jìn)一步增加了電力負(fù)擔(dān)。

成本挑戰(zhàn)

Rogers在研究報(bào)告中說(shuō)，服務(wù)器可以花2萬(wàn)美元購(gòu)買(mǎi)，但企業(yè)需要考慮到不斷增長(zhǎng)的電力成本和能源網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心還需要設(shè)計(jì)成能夠處理人工智能的電力需求。這種需求可能取決于電網(wǎng)容量和備用電力容量的可用性。能源公司也有責(zé)任為人工智能時(shí)代做好準(zhǔn)備，建立發(fā)電站、太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)、輸電線(xiàn)路等電力基礎(chǔ)設(shè)施。

“如果需求無(wú)法滿(mǎn)足，能源供應(yīng)商將采取基于市場(chǎng)的方法來(lái)管理產(chǎn)能，即提高價(jià)格以減少消耗，而不是拒絕產(chǎn)能。這樣，可能會(huì)對(duì)人工智能技術(shù)的用戶(hù)產(chǎn)生成本影響。”Rogers說(shuō)。

美國(guó)政府的第一個(gè)目標(biāo)是到2035年生產(chǎn)100%的清潔能源，這將減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。這也將為更多的人工智能數(shù)據(jù)中心打開(kāi)大門(mén)。

有效利用能源

人工智能消耗的電力側(cè)面反映了加密貨幣挖礦給電網(wǎng)帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。根據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署2月份發(fā)布的一份報(bào)告，加密貨幣挖礦約占美國(guó)用電量的2.3%。然而，能源行業(yè)觀察人士一致認(rèn)為，與比特幣挖礦相比，人工智能是一種更有效的能源利用方式。

英偉達(dá)的人工智能重點(diǎn)還在于有效利用能源。為了降低能耗，英偉達(dá)的GPU采用了自己的芯片技術(shù)。該公司正在將散熱技術(shù)從空氣冷卻改為液體冷卻。

英偉達(dá)超大規(guī)模和高性能計(jì)算業(yè)務(wù)副總裁兼總經(jīng)理Ian Buck在上個(gè)月的一次投資者活動(dòng)上表示:“這里的機(jī)會(huì)……是幫助他們通過(guò)一個(gè)固定的兆瓦級(jí)數(shù)據(jù)中心，以盡可能低的成本獲得最大性能?！?/span>

高性能計(jì)算提供商、人工智能和可持續(xù)性

在最近的ISC 24超級(jí)計(jì)算會(huì)議上，小組成員取笑英偉達(dá)，聲稱(chēng)其1000瓦的GPU是“可持續(xù)的”。

政府實(shí)驗(yàn)室還表示，GPU和直接液體冷卻比過(guò)去的CPU提供了更好的性能擴(kuò)展。美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在建造即將到來(lái)的2百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“酋長(zhǎng)”(El Capitan)，該實(shí)驗(yàn)室將冷卻能力增加了18,000噸，提高到28,000噸，并將當(dāng)前和未來(lái)系統(tǒng)的電力供應(yīng)提高到85兆瓦。

LLNL首席技術(shù)官Bronis de Supinski在一個(gè)分組討論會(huì)上表示:“El Capitan…耗電量將低于40兆瓦，約為30兆瓦，但這仍是很大的電力。”

他承認(rèn)，El Capitan超級(jí)計(jì)算機(jī)可能不被認(rèn)為是環(huán)保的，但重點(diǎn)也應(yīng)該放在性能-功率范圍內(nèi)取得的成果上。例如，如果一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠解決氣候問(wèn)題，那么它所消耗的能量可能是值得的。

“一臺(tái)30兆瓦的超級(jí)計(jì)算機(jī)?我不會(huì)告訴你這是一種可持續(xù)的資源，但它可以做很多事情來(lái)解決我們想要解決的社會(huì)問(wèn)題，” Supinski說(shuō)。

實(shí)驗(yàn)室也在轉(zhuǎn)向可再生能源和液體冷卻。例如，LRZ的主席Dieter kranzlller在ISC 24會(huì)議上表示，液體冷卻“節(jié)省了大約50%的冷卻能源”。

在可持續(xù)計(jì)算環(huán)境中，碳中和、捕獲和再利用廢熱以及材料再利用也被考慮在內(nèi)。

HPC的過(guò)去驅(qū)動(dòng)未來(lái)

讓超級(jí)計(jì)算機(jī)更節(jié)能的努力現(xiàn)在被用來(lái)更好地利用人工智能處理中消耗的每一瓦特能源。

在上個(gè)月的惠普Discover大會(huì)上，惠普首席執(zhí)行官 Antonio Neri表示，公司正在將Frontier和El Capitan中使用的能效技術(shù)移植到搭載英偉達(dá)GPU的人工智能系統(tǒng)中?！盎萜論碛惺澜缟献畲蟮乃渲圃炷芰χ?。為什么?因?yàn)槲覀儽仨殲槌?jí)計(jì)算機(jī)做這件事。”英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛也在臺(tái)上稱(chēng):“液體冷卻的未來(lái)將帶來(lái)更好的性能、更低的基礎(chǔ)設(shè)施成本和更低的運(yùn)營(yíng)成本?！?/span>

終端人工智能

消費(fèi)設(shè)備制造商正在兜售帶有人工智能神經(jīng)芯片的個(gè)人電腦和其他移動(dòng)設(shè)備終端。神經(jīng)芯片可以在本地運(yùn)行人工智能模型，減少云計(jì)算中GPU的壓力。

蘋(píng)果提供了其設(shè)備上和云上人工智能戰(zhàn)略的完整愿景——如果iPhone或Mac確定無(wú)法在設(shè)備上完成人工智能任務(wù)，它會(huì)將查詢(xún)重新路由到蘋(píng)果數(shù)據(jù)中心的云服務(wù)器。蘋(píng)果用戶(hù)還可以選擇是在設(shè)備上運(yùn)行人工智能還是通過(guò)云運(yùn)行。

微軟鼓勵(lì)在Windows設(shè)備中使用人工智能芯片。高通的AI Hub允許用戶(hù)運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試，以了解AI模型在設(shè)備上的運(yùn)行情況。這可以讓用戶(hù)決定是在設(shè)備上運(yùn)行推理還是在云中運(yùn)行。然而，目前還沒(méi)有針對(duì)個(gè)人電腦的人工智能殺手級(jí)應(yīng)用程序，可以讓個(gè)人電腦將人工智能的壓力從云端的GPU轉(zhuǎn)移下來(lái)。