Растущие потребности искусственного интеллекта в электроэнергии: движение технологической отрасли к ядерной энергетике

Искусственный интеллект (AI) Это уже не футуристическая концепция, а неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. Возможности применения ИИ обширны и преобразуют: виртуальные помощники которые помогают нам управлять нашим графиком с помощью передовых алгоритмов, которые прогнозируют рыночные тенденции и диагностируют заболевания. Однако этот технологический прогресс имеет скрытую стоимость в виде огромного спроса на энергию. По мере того как системы искусственного интеллекта становятся все более сложными и масштабными, их вычислительные требования растут, что приводит к существенному увеличению энергопотребления.

Потребность в услугах искусственного интеллекта стимулирует строительство новых центров обработки данных и расширение существующих, при этом в каждом центре размещаются тысячи серверов, работающих круглосуточно и без выходных. Эти центры обработки данных необходимы для искусственного интеллекта, но потребляют много энергии. Центры обработки данных по всему миру потребляют 1-2% общей мощности, но этот процент, вероятно, вырастет до 3-4% к концу десятилетия. Ожидается, что возросший спрос, особенно в США и Европе, приведёт к значительному росту потребления электроэнергии, чего не наблюдалось уже несколько десятилетий. При этом выбросы углекислого газа центрами обработки данных к 2030 году могут превысить показатель в XNUMX году.

Увеличение спроса на энергию представляет собой серьезную проблему. Традиционные источники энергии, в первую очередь ископаемое топливо, наносят ущерб окружающей среде и должны быть более надежными, чтобы устойчиво удовлетворять эти потребности. Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, предлагают более чистую альтернативу, но сталкиваются с проблемами масштабируемости и надежности. На фоне этих проблем технологическая отрасль изучает ядерную энергетику как потенциальное решение своих растущих энергетических потребностей.

Тенденции и проблемы энергопотребления ИИ

Стремительное развитие искусственного интеллекта привело к экспоненциальному росту вычислительных потребностей. Обучение сложных моделей искусственного интеллекта, особенно глубокое обучение моделей, требует значительных вычислительных мощностей. Например, обучение большая языковая модель например, GPT-4 предполагает обработку огромных объемов данных через несколько уровней нейронные сети. Этот процесс может занять недели и потреблять огромное количество энергии.

Воздействие центров обработки данных на окружающую среду существенно. Эти объекты, в которых размещены серверы и инфраструктура, необходимые для запуска приложений искусственного интеллекта, известны своим высоким энергопотреблением. Они работают круглосуточно, 24 дней в неделю, потребляя электроэнергию для вычислительных процессов и системы охлаждения для предотвращения перегрева. В 7 году дата-центры потребили около 2.5% от общего количества электроэнергии используется в США примерно 130 тераватт-часов (ТВтч). Ожидается, что к 7.5 году это потребление значительно вырастет, потенциально утроившись до 390% (около 2030 ТВтч). Мировое потребление электроэнергии центрами обработки данных может почти удвоиться с 460 ТВтч в 2022 году до 1,000 ТВтч к 2026 году.

Необходимость в устойчивых решениях очевидна. По мере расширения сферы применения ИИ потребность в энергоэффективных и экологически чистых источниках энергии становится всё более острой. Судя по текущим тенденциям, использование энергии ИИ может стать серьёзной экологической проблемой. Если мы не примем меры, это может усугубить изменение климата и привести к истощению наших природных ресурсов.

Текущие источники энергии и ограничения

Зависимость технологической отрасли от традиционных источников энергии создаёт серьёзные экологические проблемы. Ископаемое топливо, включая уголь, природный газ и нефть, остаётся основным источником энергии для многих центров обработки данных. Хотя эти источники надёжны и достаточны для удовлетворения энергетических потребностей, их воздействие на окружающую среду вредно. Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросам большого количества углекислого газа и других парниковых газов в атмосферу, способствуя глобальному потеплению и загрязнению воздуха.

Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэлектроэнергия, предлагают более чистую альтернативу. Эти источники генерируют энергию без выбросов парниковых газов, тем самым снижая углеродный след центров обработки данных. Однако они имеют ряд ограничений. Солнечная и ветровая энергия работают нестабильно, в зависимости от погодных условий и времени суток, что делает их менее надежными для обеспечения постоянных энергетических потребностей центров обработки данных. Гидроэлектроэнергия, хотя и более стабильна, географически ограничена и не может быть повсеместно распространена.

Эти проблемы подчеркивают необходимость более надёжного и масштабируемого источника энергии. Хотя возобновляемые источники энергии являются фундаментальной частью решения, они сами по себе не способны удовлетворить быстро растущие потребности искусственного интеллекта в энергии. Это подводит нас к рассмотрению ядерной энергетики как потенциального решения.

Ядерная энергетика как устойчивое решение

Атомная энергетика предлагает эффективное решение для удовлетворения энергетических потребностей технологической отрасли. Она обеспечивает высокую плотность и надёжность источника энергии с минимальными выбросами углерода. В отличие от ископаемого топлива, ядерные реакторы не выделяют углекислый газ во время работы, что делает их экологически чистой альтернативой.

Основной принцип ядерной энергетики предполагает использование энергии, выделяющейся в результате ядерных реакций, обычно в результате деления. В реакция деления, ядро ​​атома распадается на более мелкие части, выделяя значительное количество энергии. Этот процесс очень эффективен: одна урановая топливная таблетка производит такое же количество энергии, как одна тонна угля или 120 галлонов сырой нефти.

Усовершенствованные ядерные реакторы, такие как Малые модульные реакторы (ММР), представляют собой следующее поколение ядерных технологий. SMR меньше, безопаснее и гибче, чем традиционные реакторы. Их можно создавать постепенно, они изначально безопасны и оснащены системами, которые автоматически отключаются в случае неисправности. Эти функции делают SMR жизнеспособным вариантом для питания центров обработки данных.

Несмотря на эти преимущества, ядерная энергетика сталкивается с рядом проблем. Общественное восприятие является серьезным препятствием. Громкие ядерные аварии, такие как Чернобыль и Фукусима., оставили стойкий страх и скептицизм в отношении ядерной энергии. Решение этих проблем требует прозрачного информирования о мерах безопасности и достижениях в области ядерных технологий.

Нормативно-правовая база также может препятствовать внедрению ядерной энергетики. Процесс разработки и утверждения ядерных проектов является длительным и сложным и требует соблюдения строгих стандартов безопасности и охраны окружающей среды. Упрощение этих правил при сохранении высоких стандартов безопасности имеет важное значение для более широкого внедрения ядерной энергетики.

Технологические гиганты движутся к атомной энергетике

Несколько технологических гигантов лидируют в освоении ядерной энергетики для удовлетворения своих энергетических потребностей. Google взяла на себя обязательство использовать 100% возобновляемую энергию для своих центров обработки данных. Хотя компания в основном полагается на энергию ветра и солнца, Google признает ограниченность этих источников и активно инвестирует в передовые экологически чистые энергетические технологии, включая ядерную энергетику, чтобы обеспечить стабильное и устойчивое энергоснабжение. В сотрудничестве с Майкрософт и НукорGoogle работает над разработкой новых бизнес-моделей и совокупным спросом на передовые технологии чистой электроэнергии, такие как передовые ядерные технологии, геотермальные технологии нового поколения и долговременное хранение энергии. Эта инициатива направлена ​​на ускорение реализации первых в своем роде коммерческих проектов для поддержки безуглеродного производства энергии и удовлетворения растущего спроса на электроэнергию, обусловленного искусственным интеллектом и другими технологиями.

Microsoft применила более прямой подход к интеграции ядерной энергетики в свою деятельность. Компания сотрудничает с ТерраПауэр, компания, занимающаяся ядерными инновациями, исследует возможность использования современных ядерных реакторов в своих центрах обработки данных. Цель этого партнерства — использование ядерных технологий нового поколения для создания надежного и устойчивого источника энергии для растущей инфраструктуры искусственного интеллекта Microsoft.

Веб-службы Amazon (AWS) изучает возможности ядерной энергетики для диверсификации своего энергетического портфеля и обеспечения надежного энергоснабжения своих центров обработки данных. AWS инвестировала в маломощные регенераторы (SMR) и другие передовые ядерные технологии, чтобы к 100 году полностью перейти на возобновляемые источники энергии и к 2025 году достичь нулевого уровня выбросов углерода. Ярким примером этого обязательства является приобретение AWS комплекса дата-центра мощностью 2040 мегаватт у Talen Energy, который напрямую снабжается электроэнергией от расположенной неподалёку атомной электростанции Саскуэханна в Пенсильвании.

IBM — ещё один технологический гигант, активно работающий в сфере ядерной энергетики. Исследовательский центр IBM изучает потенциал использования термоядерного синтеза в качестве долгосрочного решения для получения энергии. Хотя термоядерный синтез пока находится на экспериментальном уровне, он обещает практически безграничный и чистый источник энергии, что соответствует приверженности IBM принципам устойчивого развития и инноваций.

Проблемы и соображения

Несмотря на свой значительный потенциал, ядерная энергетика сталкивается с рядом проблем. Общественное мнение остается препятствием, поскольку опасения по поводу безопасности возникают из-за таких аварий, как Чернобыль и Фукусима. Решение этих проблем требует прозрачного общения и обучения современным протоколам безопасности и усовершенствованиям реакторов для укрепления общественного доверия.

Более того, нормативно-правовая база в области ядерной энергетики сложна и длительна, что часто замедляет внедрение. Упрощение правил при сохранении стандартов безопасности имеет важное значение. Правительства и регулирующие органы должны сотрудничать для создания условий, благоприятствующих ядерным инновациям.

Кроме того, высокие первоначальные затраты на строительство атомных электростанций могут оказаться непосильными. Однако это можно компенсировать долгосрочными выгодами, такими как надежная и недорогая энергия. Инвестиции и государственная поддержка имеют важное значение, а инновационные модели финансирования и государственно-частное партнерство могут помочь распределить затраты и риски.

Наконец, еще одним важным вопросом является обращение с ядерными отходами и их утилизация. Инновации в области управления отходами, такие как глубокие геологические хранилища и передовые методы переработки, необходимы для долгосрочной жизнеспособности. Безопасное и устойчивое управление отходами имеет важное значение для общественного признания и защиты окружающей среды.

Выводы

В заключение следует отметить, что потребности центров обработки данных в энергии стремительно растут по мере развития искусственного интеллекта. Ядерная энергетика предлагает многообещающее решение благодаря своей эффективности и низкому уровню выбросов углерода. Хотя такие проблемы, как общественное мнение, нормативные барьеры и управление отходами, необходимо решать, такие компании, как Google, Microsoft, AWS и IBM, уже извлекают выгоду из ядерной энергетики.

Технологическая отрасль может устойчиво удовлетворять свои будущие энергетические потребности, используя инновации в области ядерной энергетики и преодолевая эти препятствия посредством четкой коммуникации и стратегических инвестиций. Этот сдвиг поддерживает технологический рост и способствует созданию более чистого и устойчивого мира.