生成式人工智能（GenAI）將占據(jù)全球更大的電力消耗，以滿足運(yùn)行應(yīng)用程序的龐大硬件需求。半導(dǎo)體研究公司TechInsights上個月在一份研究報(bào)告中表示：“未來五年，人工智能加速器將消耗全球2318太瓦時的電力，將占全球用電量的1.5%，占全球能源的很大一部分。”

TechInsights對2025年至2029年間全球總用電量進(jìn)行了基線測量，數(shù)據(jù)來自美國能源情報(bào)署。該測量是基于每個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、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量。

TechInsights分析師Owen Rogers在一份研究報(bào)告中表示:“考慮到對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%的受訪者打算采用GenAI。

為了滿足需求，云提供商和超大規(guī)模廠商正在投資數(shù)十億美元來增加GPU的數(shù)量。微軟依靠英偉達(dá)的GPU來運(yùn)行其人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，而Meta聲稱將擁有一個相當(dāng)于“近60萬個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376萬顆，高于2022年的約260萬顆。

去年，Gartner對電力消耗做出了更為激進(jìn)的預(yù)測，稱人工智能“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)、存儲和內(nèi)存。

人工智能競賽的特點(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，服務(wù)器可以花2萬美元購買，但企業(yè)需要考慮到不斷增長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)任為人工智能時代做好準(zhǔn)備，建立發(fā)電站、太陽能農(nóng)場、輸電線路等電力基礎(chǔ)設(shè)施。

“如果需求無法滿足，能源供應(yīng)商將采取基于市場的方法來管理產(chǎn)能，即提高價格以減少消耗，而不是拒絕產(chǎn)能。這樣，可能會對人工智能技術(shù)的用戶產(chǎn)生成本影響?！盧ogers說。

美國政府的第一個目標(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)中心打開大門。

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)帶來的負(fù)擔(dān)。根據(jù)美國能源情報(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在上個月的一次投資者活動上表示:“這里的機(jī)會……是幫助他們通過一個固定的兆瓦級數(shù)據(jù)中心，以盡可能低的成本獲得最大性能。”

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超級計(jì)算會議上，小組成員取笑英偉達(dá)，聲稱其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去的CPU提供了更好的性能擴(kuò)展。美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室正在建造即將到來的2百億億次超級計(jì)算機(jī)“酋長”(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在一個分組討論會上表示:“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?！?/span>

他承認(rèn)，El Capitan超級計(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，如果一臺超級計(jì)算機(jī)能夠解決氣候問題，那么它所消耗的能量可能是值得的。

“一臺30兆瓦的超級計(jì)算機(jī)?我不會告訴你這是一種可持續(xù)的資源，但它可以做很多事情來解決我們想要解決的社會問題，” Supinski說。

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的過去驅(qū)動未來

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

在上個月的惠普Discover大會上，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。“惠普擁有世界上最大的水冷制造能力之一。為什么?因?yàn)槲覀儽仨殲槌売?jì)算機(jī)做這件事?！庇ミ_(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛也在臺上稱:“液體冷卻的未來將帶來更好的性能、更低的基礎(chǔ)設(shè)施成本和更低的運(yùn)營成本?！?/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)芯片的個人電腦和其他移動設(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確定無法在設(shè)備上完成人工智能任務(wù)，它會將查詢重新路由到蘋果數(shù)據(jù)中心的云服務(wù)器。蘋果用戶還可以選擇是在設(shè)備上運(yùn)行人工智能還是通過云運(yùn)行。

微軟鼓勵在Windows設(shè)備中使用人工智能芯片。高通的AI Hub允許用戶運(yùn)行基準(zhǔn)測試，以了解AI模型在設(shè)備上的運(yùn)行情況。這可以讓用戶決定是在設(shè)備上運(yùn)行推理還是在云中運(yùn)行。然而，目前還沒有針對個人電腦的人工智能殺手級應(yīng)用程序，可以讓個人電腦將人工智能的壓力從云端的GPU轉(zhuǎn)移下來。