人工智能的盡頭還真是發(fā)電

　　“AI的盡頭是光伏和儲(chǔ)能!如果只考慮計(jì)算，我們需要燒掉14個(gè)地球的能源，超級(jí)AI將成為電力需求的無(wú)底洞。”

　　近期，AI教父黃仁勛的這段演講講話(huà)瘋狂刷屏。其實(shí)這并非老黃的原話(huà)，他的原意是，英偉達(dá)幫助提升計(jì)算效能，降低能源消耗，而如果計(jì)算速度沒(méi)有加快，“我們可能需要 14 個(gè)不同的行星、3 個(gè)不同星系、4 個(gè)太陽(yáng)為這一切提供燃料。”

　　可見(jiàn)人工智能對(duì)能源的緊迫需求，OpenAI 創(chuàng)始人山姆·奧特曼也表達(dá)過(guò)類(lèi)似的觀點(diǎn)，他曾經(jīng)這樣判斷：

　　未來(lái)人工智能需要能源突破，因?yàn)槿斯ぶ悄芟牡碾娏⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的預(yù)期。特別是核聚變或更便宜的太陽(yáng)能和存儲(chǔ)，是人工智能未來(lái)的發(fā)展方向。

　　而且他個(gè)人還自掏腰包，向美國(guó)私營(yíng)核聚變公司Helion Energy提供了3.75億美元。

　　馬斯克則更加明確地對(duì)外表達(dá)過(guò)，缺芯之后是缺電，“明年電力將無(wú)法滿(mǎn)足所有芯片需求。”

　　AI的高耗能已是一件不爭(zhēng)的事實(shí)，數(shù)據(jù)中心、超級(jí)算力中心都堪稱(chēng)“吞電怪獸”。而美國(guó)的電力基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)時(shí)間陳舊，歐洲雖在新能源方面有所投入，但杯水車(chē)薪。

　　放眼全球，電力驅(qū)動(dòng)的第二次工業(yè)革命其實(shí)并未完全普及，許多國(guó)際和地區(qū)仍舊無(wú)法獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)，更別說(shuō)電器消費(fèi)和使用。‍

　　與此同時(shí)，所謂的光伏、鋰電、風(fēng)能等新能源的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要巨大的傳統(tǒng)能源為支撐。沒(méi)有煤炭、石油、天然氣為底座，各種所謂第N次工業(yè)革命就如同無(wú)源之水，無(wú)本之木。

　　AI的盡頭，終歸要回到發(fā)電和能源，這已經(jīng)不再是段子，而是事實(shí)。

　　吞電巨獸

　　算力緊張的背后則是對(duì)能源的需求激增。

　　又一國(guó)產(chǎn)大模型火出圈。

　　近期，月之暗面研發(fā)的AI助手kimi爆火，它支持上傳各種文檔，并整理總結(jié)其中的核心內(nèi)容;能夠處理的無(wú)損上下文長(zhǎng)度，已經(jīng)從20萬(wàn)漢字提升到了200萬(wàn)字。也就是說(shuō)，kimi能一口氣讀完《甄嬛傳》全書(shū)，并且能回答劇中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，堪比一個(gè)看了好幾十遍電視劇的“甄”學(xué)家。

　　由于訪(fǎng)問(wèn)量持續(xù)暴增，Kimi應(yīng)用終端一度癱瘓，為此，月之暗面已經(jīng)進(jìn)行了5次擴(kuò)容工作。

　　超長(zhǎng)文本的處理能力，訪(fǎng)問(wèn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，都在加劇算力資源的緊張。算力緊張的背后則是對(duì)能源的需求激增。據(jù)外媒報(bào)道，ChatGPT每日耗電量或超過(guò)50萬(wàn)千瓦時(shí)(50萬(wàn)度)，相當(dāng)于美國(guó)家庭用電量的1.7萬(wàn)倍。另有一項(xiàng)預(yù)測(cè)也判斷，到2030年，AI消耗的電力將超過(guò)家庭用電量。

　　這絕非夸大其詞，芯片性能的提升、服務(wù)器的布局、數(shù)據(jù)中心的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施的配套，甚至給服務(wù)器降溫的溫控系統(tǒng)都需要大量的電力。

　　隨著性能的提升，英偉達(dá)芯片的功耗隨之呈現(xiàn)幾何式增長(zhǎng)。從V100到B200，單個(gè)GPU的功耗也從250W飆升到1000W，與之對(duì)應(yīng)的各種配套設(shè)施的能源消耗也加大幅飆升。

　　而大模型在推出之前，還要經(jīng)受巨量的訓(xùn)練。斯坦福研究顯示，GPT-3訓(xùn)練的耗電量為1287 MWh，而GPT-4需要51773 MWh至62319 MWh(6000多萬(wàn)度)，能耗是 GPT-3的40倍以上。

　　如果現(xiàn)在谷歌的每次搜索都融合人工智能技術(shù)，那么每年將消耗約290億度電。這比肯尼亞、危地馬拉和克羅地亞等國(guó)一年的用電量還要多。

　　除了基本的電力，其他各種資源消耗同樣處于上升態(tài)勢(shì)。微軟的研究顯示，AI大模型的用水量比上一年同比增長(zhǎng)了34%，天然氣、電力、供暖、制冷和蒸汽等總消耗增加了約32%。

　　“算力即權(quán)力”的預(yù)期之下，AI逐步上升為主流國(guó)家的核心戰(zhàn)略?？梢灶A(yù)想到的是，未來(lái)全球還將出現(xiàn)多個(gè)類(lèi)似ChatGPT的超級(jí)大模型。目前AI還處于效果膜用戶(hù)初級(jí)嘗鮮階段，大規(guī)模的落地應(yīng)用還未全面鋪開(kāi)，如果生成式AI被大規(guī)模使用，用電量必將大幅攀升。

　　拋棄幻想

　　新能源的建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上電力需求的增長(zhǎng)。

　　3月19日，號(hào)稱(chēng)全球能源界的“超級(jí)碗”論壇——標(biāo)普全球能源會(huì)議CERAWeek在美國(guó)休斯頓拉開(kāi)帷幕。沙特阿美、殼牌、?？松梨诘饶茉淳揞^齊聚一堂，但在今年的峰會(huì)上，AI成為討論的絕對(duì)主角。

　　大佬們一致認(rèn)為 AI電力需求激增，但減排壓力日益增大，新能源供應(yīng)不夠穩(wěn)定，而輸配電網(wǎng)絡(luò)的陳舊更加劇了供需矛盾。

　　和地鐵交通類(lèi)似，美國(guó)電網(wǎng)設(shè)施大多建設(shè)于上世紀(jì)60至70年代，非常陳舊落后。其中，70%的輸電線(xiàn)路和變壓器運(yùn)行年限超過(guò)25年，60%的斷路器運(yùn)行年限超過(guò)30年。

　　一遇到極端天氣，停電事故頻發(fā)。2019年7月紐約曼哈頓大停電、2020年8月加州大停電、2021年美國(guó)得克薩斯州又出現(xiàn)大規(guī)模停電。

　　在《通脹削減法案》的刺激下，美國(guó)在新能源的道路上疾馳，煤電貢獻(xiàn)度明顯下降，風(fēng)光等可再生能源逐漸成為主力軍。2022年，美國(guó)煤電份額從23%減少到20%，核能從20%減少到18%。

　　目前，得州風(fēng)力發(fā)電已成為該州的第二大發(fā)電源，但是極寒天氣曾導(dǎo)致約一半的風(fēng)力渦輪機(jī)被“凍結(jié)”。加州大停電的根本原因就是該州實(shí)行的“100%可再生能源供給”計(jì)劃過(guò)于激進(jìn)，使得電力系統(tǒng)難以應(yīng)對(duì)突發(fā)的黑天鵝事件。

　　另外，由于美國(guó)缺乏變壓器所需的特種鋼材，變壓器基本全部依賴(lài)進(jìn)口。在拜登政府提出的電網(wǎng)升級(jí)改造計(jì)劃推動(dòng)下，美國(guó)變壓器價(jià)格飛漲。

　　龐大的新能源需要并網(wǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年美國(guó)輸電系統(tǒng)需要擴(kuò)大60%，到2050年輸電容量需要達(dá)到目前的3倍。

　　無(wú)獨(dú)有偶，歐洲電力設(shè)施同樣老舊，而且歐盟的激進(jìn)的清潔能源戰(zhàn)略與傳統(tǒng)的能源體系之間的協(xié)同格格不入。

　　例如英國(guó)政府曾承諾，2035年實(shí)現(xiàn)100%清潔能源電力目標(biāo)。但由于電網(wǎng)設(shè)施的滯后，一些太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電需要等待長(zhǎng)達(dá)10年至15年，才能接入英國(guó)的電網(wǎng)系統(tǒng)。

　　為此，英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司于去年底年宣布，增加20億英鎊，使2025-2026年對(duì)電網(wǎng)升級(jí)改造的投資提高到420億英鎊。

　　新能源的并網(wǎng)需求被嚴(yán)重推遲，而與此同時(shí)，AI對(duì)電力的超額需求已經(jīng)開(kāi)始涌現(xiàn)。微軟數(shù)據(jù)中心的一位工程師預(yù)測(cè)，到2024年底，當(dāng)數(shù)百萬(wàn)塊H100 部署完畢時(shí)，其總功耗將超過(guò)亞利桑那州鳳凰城所有家庭的用電量，僅次于休斯敦，將位居全美第五。

　　多重壓力下，越來(lái)越多的人認(rèn)為，應(yīng)該放棄對(duì)新能源不切實(shí)際的幻想，重新審視煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的價(jià)值。

　　如沙特阿美CEO阿敏·納瑟爾直言，能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略很大程度上已經(jīng)失敗，清潔能源至今無(wú)法大規(guī)模取代碳?xì)浠衔?，世界?yīng)該放棄讓石油和天然氣“退位”的幻想，而是根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需求做出充分的投資。

　　能源基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上AI爆發(fā)速度的事實(shí)，已經(jīng)被越來(lái)越多的人所認(rèn)清。所以，納瑟爾的言論一出，立刻贏得了熱烈掌聲。

　　AI盡頭

　　脆弱不堪的稻草。

　　按照過(guò)去的劃分，人類(lèi)歷史上經(jīng)歷過(guò)三次工業(yè)革命，分別是以蒸汽機(jī)為代表的第一次工業(yè)革命，以電力大規(guī)模應(yīng)用為標(biāo)志的第二次工業(yè)革命，以及原子能、計(jì)算機(jī)發(fā)明后誕生的第三次工業(yè)革命。

　　時(shí)下，也有人認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)信息化推動(dòng)產(chǎn)業(yè)蝶變引發(fā)了第四次工業(yè)革命。甚至有觀點(diǎn)指出，AIGC爆發(fā)后會(huì)帶來(lái)第五次工業(yè)革命。

　　但事實(shí)是，第二次工業(yè)革命并未完全實(shí)現(xiàn)，電力尚未在全球范圍內(nèi)普及。時(shí)至今日，包括非洲一些地方在內(nèi)的大量地區(qū)依然無(wú)法使用電力。國(guó)際能源署和世界銀行的報(bào)告指出，由于疫情等原因影響，全球無(wú)法用電人口在2020年重新出現(xiàn)上升趨勢(shì)，如這一勢(shì)頭無(wú)法扭轉(zhuǎn)，到2030年仍將有6.6億人無(wú)法用電。

　　1882年9月4日，愛(ài)迪生在紐約建立了世界上第一個(gè)座發(fā)電廠，此后的142年，人類(lèi)其實(shí)長(zhǎng)期處于第二次工業(yè)革命的進(jìn)程中。

　　遭遇能源危機(jī)，電力系統(tǒng)老化的掣肘不斷，歐美重啟傳統(tǒng)能源，尤其是曾被嗤之以鼻的煤炭臨危受命。荷蘭、德國(guó)、奧地利、意大利等國(guó)不得不重新點(diǎn)燃已經(jīng)熄滅的煤電廠，這相當(dāng)于對(duì)過(guò)往激進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的一種認(rèn)錯(cuò)。

　　在美國(guó)，可再生能源的重要性同樣被提到過(guò)很高的位置，但面對(duì)現(xiàn)實(shí)，不得不掉頭看向天然氣、煤炭和核電。

　　美國(guó)的核電站基本建設(shè)于上世紀(jì)70-80年代，1979年賓夕法尼亞州三哩島核泄漏事故發(fā)生后，核電被逐步拋棄。目前美國(guó)只有佐治亞州的沃格特勒核電站4號(hào)機(jī)組在規(guī)劃中，實(shí)際的建設(shè)還沒(méi)有啟動(dòng)，其兄弟機(jī)組3號(hào)機(jī)組于去年并網(wǎng)發(fā)電，這是美國(guó)30多年來(lái)新建的第一座核電機(jī)組。因?yàn)楸阮A(yù)計(jì)晚了7年，甚至超支140億美元，它很可能是美核能工業(yè)最后的余暉。

　　而煤電一直被美國(guó)政府視為污染源，降低煤電比例是拜登政府的重要任務(wù)。僅2016年，美國(guó)共關(guān)停了531個(gè)裝機(jī)容量為56GW的煤電機(jī)組，2022至2023年，又退役了22.3GW的燃煤發(fā)電量，預(yù)計(jì)到2030年底，將有超過(guò)80GW的發(fā)電站停止使用煤炭。

　　目前來(lái)看，美國(guó)可以依賴(lài)的可能只有天然氣。巖氣革命以來(lái)，天然氣發(fā)電占據(jù)美國(guó)發(fā)電量的40%，是絕對(duì)的主力。

　　風(fēng)光等可再生能源短期內(nèi)無(wú)法提供足夠的能源時(shí)，天然氣仍然是美國(guó)能源領(lǐng)域唯一的可以依賴(lài)的稻草。但在AI用電的巨大需求面前，這棵稻草顯得脆弱不堪。

　　算力擴(kuò)張將導(dǎo)致巨大的用電需求

　　寫(xiě)在最后

　　重啟煤炭、天然氣和核電，并非傳統(tǒng)能源的“復(fù)辟”，而是很多國(guó)家實(shí)行過(guò)于激進(jìn)的新能源轉(zhuǎn)型的一次認(rèn)錯(cuò)。

　　傳統(tǒng)能源為科技變革立下汗馬功勞，卻被無(wú)情拋棄，還要清醒地認(rèn)識(shí)到，許多傳統(tǒng)能源早已是全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔能源，而光伏、風(fēng)電、鋰電等所謂的“清潔能源”卻并非完全清潔，甚至還有可能造成大量污染。

　　歐盟主席馮德萊恩曾說(shuō)：“歐洲必須確保利用這場(chǎng)危機(jī)向前邁進(jìn)，而不是向骯臟的化石燃料倒退。”但這只是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的其中一面。

　　其實(shí)，我們更應(yīng)該聽(tīng)一聽(tīng)沙特阿美CEO納瑟爾的諫言：“只有讓能源貧乏的國(guó)家能夠以清潔和有效的方式開(kāi)發(fā)和利用自然資源，這才是公平的。”

　　原文標(biāo)題 : 人工智能的盡頭還真是發(fā)電|巨潮