能源是AI不斷發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ) 人工智能節(jié)能新需求也是環(huán)境科技的創(chuàng)新點(diǎn)

最近，“ChatGPT一天耗電50萬度”上了各大社交媒體的熱搜榜。據(jù)外媒報(bào)道，OpenAI的熱門聊天機(jī)器人ChatGPT每天要消耗超過50萬度的電力，是美國普通家庭日均用電量的1.7萬多倍。OpenAI首席執(zhí)行官薩姆·奧爾特曼在達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇年會上表示，下一波生成型人工智能系統(tǒng)消耗的電力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，能源系統(tǒng)將難以應(yīng)對。英偉達(dá)CEO黃仁勛也公開表示，“AI的盡頭是光伏和儲能”。特斯拉CEO馬斯克也預(yù)測，到2025年就將沒有足夠的電力來運(yùn)行所有的芯片。也有媒體報(bào)道，人工智能（以下簡稱AI）不僅耗電而且耗水，每次向ChatGPT給出5-50個提示或問題，它就會消耗500毫升的水用于冷卻計(jì)算設(shè)備和為數(shù)據(jù)中心供電的發(fā)電廠。根據(jù)微軟的環(huán)境報(bào)告，從2021年到2022年，其全球用水量激增了34%，用水量達(dá)到近17億加侖，相當(dāng)于2500多個奧運(yùn)泳池。于是有網(wǎng)友評論：會不會在將來的某一天，AI也成了要治理的“兩高”行業(yè)？

 

我們在享受AI帶來的便捷服務(wù)的同時，也不能忽視AI對電力的高度需求。AI在許多應(yīng)用領(lǐng)域都需要大量的電力來運(yùn)行和維護(hù)。計(jì)算資源方面，高性能計(jì)算集群、云計(jì)算服務(wù)器、圖形處理單元等計(jì)算資源都需要大量的電力來運(yùn)行和維護(hù)。數(shù)據(jù)方面，數(shù)據(jù)處理和存儲、大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練計(jì)算和推理、復(fù)雜的算法和模型及其優(yōu)化與更新等都需要更多的計(jì)算資源和時間，從而導(dǎo)致了更大的能源消耗。數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器和存儲設(shè)備等設(shè)施也需要耗費(fèi)大量的電力，同時設(shè)備散熱和冷卻需求也需要大量的電力和水資源。

 

隨著技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化以及全社會對能源和環(huán)境的關(guān)注，AI也在探索節(jié)能的方法。例如動態(tài)電源管理，改進(jìn)模型效率以及實(shí)施AI模型的自適應(yīng)機(jī)制，選擇更節(jié)能的硬件，提高冷卻效率等。使用可再生能源和整合智能電網(wǎng)技術(shù)也能夠在高峰時段減輕電網(wǎng)的負(fù)載，顯著縮小AI服務(wù)器的能源足跡。同時，廢熱回收和再利用技術(shù)也能夠捕獲AI能源消耗產(chǎn)生的熱量用于供暖。例如，Meta公司在丹麥的數(shù)據(jù)中心從2020年起就將服務(wù)器產(chǎn)生的多余熱量并入地區(qū)供暖網(wǎng)絡(luò)中，能夠?yàn)榇蠹s1.1萬戶家庭供熱。如果將數(shù)據(jù)中心整合到聯(lián)合供熱和動力系統(tǒng)中，更有利于所用能源效用的最大化。

 

從環(huán)境科技的角度來看，AI節(jié)能的新需求，也是環(huán)境科技驅(qū)動新質(zhì)生產(chǎn)力的創(chuàng)新點(diǎn)，而且是環(huán)境科技很難得地從0到1的原始創(chuàng)新。環(huán)境科技可以通過創(chuàng)新理念、方法論和增強(qiáng)效率等方法，將環(huán)境科學(xué)原理與尖端技術(shù)進(jìn)行整合，服務(wù)于AI的全過程節(jié)能。例如，環(huán)境數(shù)據(jù)能夠指導(dǎo)AI數(shù)據(jù)中心在氣候較冷或可再生能源資源豐富的地區(qū)選址，降低冷卻成本并減輕對化石燃料的依賴；高效的能源存儲可以幫助AI數(shù)據(jù)中心更有效地利用可再生能源；環(huán)境相關(guān)的材料科學(xué)和冷卻技術(shù)創(chuàng)新能夠直接作用于改善AI能源消耗；碳足跡分析工具有助于量化AI操作的碳足跡，指導(dǎo)AI數(shù)據(jù)中心更科學(xué)合理地節(jié)能減排。同時，AI本身也能夠用來優(yōu)化包括其自身運(yùn)作在內(nèi)的各領(lǐng)域的能源使用。機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以預(yù)測最節(jié)能的操作模式并優(yōu)化能源消耗模式；生命周期評估方法論能夠評估AI系統(tǒng)從制造、運(yùn)營到處置整個生命周期的環(huán)境影響，最小化AI的環(huán)境足跡。

 

能源是AI不斷發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。AI持續(xù)創(chuàng)新與市場升溫，也帶動了對更高效能源解決方案的需求；AI與能源革命、儲能技術(shù)的深度融合，也會成為未來科技創(chuàng)新戰(zhàn)略關(guān)注的重要領(lǐng)域。目前，我國已經(jīng)成長為世界最大的能源生產(chǎn)國，在清潔能源方面也取得了可觀的科技創(chuàng)新成果。當(dāng)前全社會都在主動擁抱AI新技術(shù)，環(huán)境科技也要根據(jù)AI的新需求積極探索、勇于創(chuàng)新，更全面高效地支持AI和它帶來的工業(yè)與產(chǎn)業(yè)革命。

 

（張懿璇，作者單位：中國環(huán)境科學(xué)研究院）