文|巨潮
“AI的盡頭是光伏和儲能!如果只考慮計算,我們需要燒掉14個地球的能源,超級AI將成為電力需求的無底洞。”
近期,AI教父黃仁勛的這段演講講話瘋狂刷屏。其實這并非老黃的原話,他的原意是,英偉達幫助提升計算效能,降低能源消耗,而如果計算速度沒有加快,“我們可能需要 14 個不同的行星、3 個不同星系、4 個太陽為這一切提供燃料。”
可見人工智能對能源的緊迫需求,OpenAI 創(chuàng)始人山姆·奧特曼也表達過類似的觀點,他曾經(jīng)這樣判斷:
未來人工智能需要能源突破,因為人工智能消耗的電力將遠遠超出人們的預(yù)期。特別是核聚變或更便宜的太陽能和存儲,是人工智能未來的發(fā)展方向。
而且他個人還自掏腰包,向美國私營核聚變公司Helion Energy提供了3.75億美元。
馬斯克則更加明確地對外表達過,缺芯之后是缺電,“明年電力將無法滿足所有芯片需求。”
AI的高耗能已是一件不爭的事實,數(shù)據(jù)中心、超級算力中心都堪稱“吞電怪獸”。而美國的電力基礎(chǔ)設(shè)施長時間陳舊,歐洲雖在新能源方面有所投入,但杯水車薪。
放眼全球,電力驅(qū)動的第二次工業(yè)革命其實并未完全普及,許多國際和地區(qū)仍舊無法獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng),更別說電器消費和使用。
與此同時,所謂的光伏、鋰電、風(fēng)能等新能源的各個環(huán)節(jié)都需要巨大的傳統(tǒng)能源為支撐。沒有煤炭、石油、天然氣為底座,各種所謂第N次工業(yè)革命就如同無源之水,無本之木。
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。
01 吞電巨獸:算力緊張的背后則是對能源的需求激增
又一國產(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;能夠處理的無損上下文長度,已經(jīng)從20萬漢字提升到了200萬字。也就是說,kimi能一口氣讀完《甄嬛傳》全書,并且能回答劇中的細節(jié)問題,堪比一個看了好幾十遍電視劇的“甄”學(xué)家。
由于訪問量持續(xù)暴增,Kimi應(yīng)用終端一度癱瘓,為此,月之暗面已經(jīng)進行了5次擴容工作。
超長文本的處理能力,訪問量的持續(xù)增長,都在加劇算力資源的緊張。算力緊張的背后則是對能源的需求激增。據(jù)外媒報道,ChatGPT每日耗電量或超過50萬千瓦時(50萬度),相當(dāng)于美國家庭用電量的1.7萬倍。另有一項預(yù)測也判斷,到2030年,AI消耗的電力將超過家庭用電量。
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,英偉達芯片的功耗隨之呈現(xiàn)幾何式增長。從V100到B200,單個GPU的功耗也從250W飆升到1000W,與之對應(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。微軟的研究顯示,AI大模型的用水量比上一年同比增長了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逐步上升為主流國家的核心戰(zhàn)略??梢灶A(yù)想到的是,未來全球還將出現(xiàn)多個類似ChatGPT的超級大模型。目前AI還處于效果膜用戶初級嘗鮮階段,大規(guī)模的落地應(yīng)用還未全面鋪開,如果生成式AI被大規(guī)模使用,用電量必將大幅攀升。
02 拋棄幻想:新能源的建設(shè)遠遠跟不上電力需求的增長
3月19日,號稱全球能源界的“超級碗”論壇——標(biāo)普全球能源會議CERAWeek在美國休斯頓拉開帷幕。沙特阿美、殼牌、埃克森美孚等能源巨頭齊聚一堂,但在今年的峰會上,AI成為討論的絕對主角。
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。
和地鐵交通類似,美國電網(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%的輸電線路和變壓器運行年限超過25年,60%的斷路器運行年限超過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,美國在新能源的道路上疾馳,煤電貢獻度明顯下降,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)力渦輪機被“凍結(jié)”。加州大停電的根本原因就是該州實行的“100%可再生能源供給”計劃過于激進,使得電力系統(tǒng)難以應(yīng)對突發(fā)的黑天鵝事件。
另外,由于美國缺乏變壓器所需的特種鋼材,變壓器基本全部依賴進口。在拜登政府提出的電網(wǎng)升級改造計劃推動下,美國變壓器價格飛漲。
龐大的新能源需要并網(wǎng),據(jù)預(yù)測,到2030年美國輸電系統(tǒng)需要擴大60%,到2050年輸電容量需要達到目前的3倍。
無獨有偶,歐洲電力設(shè)施同樣老舊,而且歐盟的激進的清潔能源戰(zhàn)略與傳統(tǒng)的能源體系之間的協(xié)同格格不入。
例如英國政府曾承諾,2035年實現(xiàn)100%清潔能源電力目標(biāo)。但由于電網(wǎng)設(shè)施的滯后,一些太陽能和風(fēng)能發(fā)電需要等待長達10年至15年,才能接入英國的電網(wǎng)系統(tǒng)。
為此,英國國家電網(wǎng)公司于去年底年宣布,增加20億英鎊,使2025-2026年對電網(wǎng)升級改造的投資提高到420億英鎊。
新能源的并網(wǎng)需求被嚴(yán)重推遲,而與此同時,AI對電力的超額需求已經(jīng)開始涌現(xiàn)。微軟數(shù)據(jù)中心的一位工程師預(yù)測,到2024年底,當(dāng)數(shù)百萬塊H100 部署完畢時,其總功耗將超過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,越來越多的人認(rèn)為,應(yīng)該放棄對新能源不切實際的幻想,重新審視煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的價值。
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,清潔能源至今無法大規(guī)模取代碳氫化合物,世界應(yīng)該放棄讓石油和天然氣“退位”的幻想,而是根據(jù)現(xiàn)實的需求做出充分的投資。
能源基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)遠遠跟不上AI爆發(fā)速度的事實,已經(jīng)被越來越多的人所認(rèn)清。所以,納瑟爾的言論一出,立刻贏得了熱烈掌聲。
03 AI盡頭:脆弱不堪的稻草
按照過去的劃分,人類歷史上經(jīng)歷過三次工業(yè)革命,分別是以蒸汽機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、計算機發(fā)明后誕生的第三次工業(yè)革命。
時下,也有人認(rèn)為,互聯(lián)網(wǎng)信息化推動產(chǎn)業(yè)蝶變引發(fā)了第四次工業(yè)革命。甚至有觀點指出,AIGC爆發(fā)后會帶來第五次工業(yè)革命。
但事實是,第二次工業(yè)革命并未完全實現(xiàn),電力尚未在全球范圍內(nèi)普及。時至今日,包括非洲一些地方在內(nèi)的大量地區(qū)依然無法使用電力。國際能源署和世界銀行的報告指出,由于疫情等原因影響,全球無法用電人口在2020年重新出現(xiàn)上升趨勢,如這一勢頭無法扭轉(zhuǎn),到2030年仍將有6.6億人無法用電。
1882年9月4日,愛迪生在紐約建立了世界上第一個座發(fā)電廠,此后的142年,人類其實長期處于第二次工業(yè)革命的進程中。
遭遇能源危機,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、奧地利、意大利等國不得不重新點燃已經(jīng)熄滅的煤電廠,這相當(dāng)于對過往激進能源轉(zhuǎn)型的一種認(rèn)錯。
在美國,可再生能源的重要性同樣被提到過很高的位置,但面對現(xiàn)實,不得不掉頭看向天然氣、煤炭和核電。
美國的核電站基本建設(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。目前美國只有佐治亞州的沃格特勒核電站4號機組在規(guī)劃中,實際的建設(shè)還沒有啟動,其兄弟機組3號機組于去年并網(wǎng)發(fā)電,這是美國30多年來新建的第一座核電機組。因為比預(yù)計晚了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,美國共關(guān)停了531個裝機容量為56GW的煤電機組,2022至2023年,又退役了22.3GW的燃煤發(fā)電量,預(yù)計到2030年底,將有超過80GW的發(fā)電站停止使用煤炭。
目前來看,美國可以依賴的可能只有天然氣。巖氣革命以來,天然氣發(fā)電占據(jù)美國發(fā)電量的40%,是絕對的主力。
風(fēng)光等可再生能源短期內(nèi)無法提供足夠的能源時,天然氣仍然是美國能源領(lǐng)域唯一的可以依賴的稻草。但在AI用電的巨大需求面前,這棵稻草顯得脆弱不堪。
04 寫在最后
重啟煤炭、天然氣和核電,并非傳統(tǒng)能源的“復(fù)辟”,而是很多國家實行過于激進的新能源轉(zhuǎn)型的一次認(rèn)錯。
傳統(tǒng)能源為科技變革立下汗馬功勞,卻被無情拋棄,還要清醒地認(rèn)識到,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:“歐洲必須確保利用這場危機向前邁進,而不是向骯臟的化石燃料倒退?!钡@只是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的其中一面。
其實,我們更應(yīng)該聽一聽沙特阿美CEO納瑟爾的諫言:“只有讓能源貧乏的國家能夠以清潔和有效的方式開發(fā)和利用自然資源,這才是公平的?!?/p>