Зростаючі потреби штучного інтелекту в електроенергії: рух індустрії технологій до ядерної енергетики

Штучний інтелект (AI) вже не є футуристичною концепцією, а є ключовою частиною нашого повсякденного життя. Застосування штучного інтелекту є величезним та трансформаційним, від віртуальних помічників які допомагають нам керувати нашими розкладами передовими алгоритмами, які передбачають тенденції ринку та діагностують захворювання. Однак цей технологічний прогрес супроводжується прихованими витратами у вигляді величезного попиту на енергію. У міру того, як системи штучного інтелекту стають все більш складними та використовуються, їхні вимоги до обчислень зросли, що призвело до значного збільшення споживання енергії.

Потреба в послугах штучного інтелекту спонукає до будівництва більшої кількості центрів обробки даних і розширення існуючих, причому в кожному центрі розміщено тисячі серверів, що працюють 24/7. Ці центри обробки даних необхідні для ШІ, але споживають багато енергії. Центри обробки даних по всьому світу споживають 1-2% загальної потужності, але цей відсоток, ймовірно, зросте до 3-4% до кінця десятиліття. Очікується, що підвищений попит, особливо в США та Європі, призведе до значного зростання споживання електроенергії, тенденції зростання, якої не спостерігалося протягом кількох десятиліть. У процесі викиди вуглекислого газу центрами обробки даних можуть бути більшими, ніж до 2030 року.

Це збільшення попиту на енергію створює значну проблему. Традиційні джерела енергії, в першу чергу викопне паливо, завдають шкоди навколишньому середовищу і повинні бути більш надійними, щоб стабільно задовольняти ці потреби. Відновлювані джерела енергії, такі як вітер і сонячна енергія, пропонують більш чисті альтернативи, але стикаються з проблемами масштабованості та надійності. Серед цих викликів індустрія технологій вивчає атомну енергетику як потенційне рішення для своїх зростаючих енергетичних потреб.

Тенденції та проблеми енергоспоживання штучним інтелектом

Швидкий розвиток штучного інтелекту призвів до експоненціального зростання обчислювальних потреб. Навчання складних моделей штучного інтелекту, зокрема глибоке навчання моделей, вимагає значної обчислювальної потужності. Наприклад, навчання a велика модель мови як GPT-4 передбачає обробку величезних обсягів даних через кілька рівнів нейронні мережі. Цей процес може тривати тижнями та споживати величезну кількість енергії.

Вплив центрів обробки даних на навколишнє середовище є значним. Ці об’єкти, де розміщені сервери та інфраструктура, необхідні для роботи додатків ШІ, відомі своїм високим енергоспоживанням. Вони працюють 24/7, споживаючи електроенергію для обчислювальних процесів і систем охолодження для запобігання перегріву. У 2022 році дата-центри споживали бл 2.5% від загальної кількості електроенергії використовується в Сполучених Штатах приблизно 130 терават-годин (ТВт-год). Очікується, що це споживання значно зросте, потенційно потроївшись до 7.5% (близько 390 ТВт-год) до 2030 року. Глобальне споживання електроенергії центрами обробки даних може майже подвоїтися з 460 ТВт-год у 2022 році до 1,000 ТВт-год до 2026 року.

Потреба в стійких рішеннях очевидна. З розширенням застосування штучного інтелекту попит на енергоефективні та екологічно чисті джерела енергії стає все більш нагальним. Виходячи з сучасних тенденцій, використання енергії штучним інтелектом може стати серйозною екологічною проблемою. Якщо ми не вживемо заходів, це може погіршити зміну клімату та створити навантаження на наші природні ресурси.

Сучасні джерела енергії та обмеження

Залежність технологічної галузі від традиційних джерел енергії створює значні екологічні проблеми. Викопне паливо, включаючи вугілля, природний газ і нафту, залишається основним джерелом енергії для багатьох центрів обробки даних. Хоча ці джерела є надійними та достатніми для задоволення потреб у енергії, їхній вплив на навколишнє середовище є шкідливим. Спалювання викопного палива викидає в атмосферу велику кількість вуглекислого газу та інших парникових газів, що сприяє глобальному потеплінню та забрудненню повітря.

Відновлювані джерела енергії, такі як сонячна, вітрова та гідроенергія, пропонують чистішу альтернативу. Ці джерела генерують енергію без викидів парникових газів, тим самим зменшуючи вуглецевий слід центрів обробки даних. Однак вони стикаються з кількома обмеженнями. Сонячна та вітрова енергія є нестабільною, залежить від погодних умов та часу доби, що робить їх менш надійними для постійних енергетичних потреб центрів обробки даних. Гідроелектростанції, хоча й більш стабільні, географічно обмежені та не можуть бути розгорнуті повсюдно.

Ці виклики підкреслюють потребу в більш надійному та масштабованому джерелі енергії. Хоча відновлювана енергія є фундаментальною частиною рішення, вона сама по собі не може задовольнити швидкозростаючі енергетичні потреби штучного інтелекту. Це підводить нас до розгляду ядерної енергетики як потенційного рішення.

Ядерна енергетика як стійке рішення

Атомна енергетика пропонує переконливе рішення для енергетичних потреб технологічної галузі. Вона забезпечує високощільне, надійне джерело енергії з мінімальними викидами вуглецю. На відміну від викопного палива, ядерні реактори не викидають вуглекислий газ під час роботи, що робить їх екологічно чистою альтернативою.

Основний принцип ядерної енергії передбачає використання енергії, що вивільняється в результаті ядерних реакцій, як правило, через поділ. В реакція поділу, ядро ​​атома розпадається на менші частини, вивільняючи значну кількість енергії. Цей процес є високоефективним, оскільки одна таблетка уранового палива виробляє таку ж кількість енергії, як одна тонна вугілля або 120 галонів сирої нафти.

Удосконалені ядерні реактори, такі як Малі модульні реактори (SMR), представляють нове покоління ядерних технологій. SMR менші, безпечніші та гнучкіші, ніж традиційні реактори. Вони можуть створюватися поступово та розроблені таким чином, щоб бути безпечними за своєю суттю, із системами, які автоматично вимикаються у разі несправності. Ці функції роблять SMR життєздатним варіантом для живлення центрів обробки даних.

Незважаючи на ці переваги, атомна енергетика стикається з кількома проблемами. Сприйняття громадськості є значною перешкодою. Гучні ядерні аварії, напр Чорнобиль і Фукусіма, залишили назавжди страх і скептицизм щодо ядерної енергії. Вирішення цих проблем вимагає прозорого спілкування щодо заходів безпеки та прогресу ядерних технологій.

Нормативно-правова база також може перешкоджати впровадженню ядерної енергетики. Процес розробки та затвердження ядерних проектів є тривалим і складним, передбачає дотримання суворих стандартів безпеки та охорони навколишнього середовища. Удосконалення цих правил із збереженням високих стандартів безпеки має важливе значення для ширшого впровадження ядерної енергетики.

Технічні гіганти рухаються до ядерної енергетики

Кілька технологічних гігантів лідирують у дослідженні атомної енергетики для своїх енергетичних потреб. Google зобов’язався використовувати на 100% відновлювану енергію для своїх центрів обробки даних. Незважаючи на те, що в першу чергу Google покладається на вітрову та сонячну енергію, Google визнає обмеження цих джерел і активно інвестує в передові технології екологічно чистої енергії, включно з атомною енергією, щоб забезпечити стабільне та стабільне електропостачання. У співпраці з Microsoft і Nucor, Google працює над розробкою нових бізнес-моделей і сукупного попиту на передові технології екологічно чистої електроенергії, такі як передові ядерні технології, геотермальні джерела наступного покоління та довготривале зберігання енергії. Ця ініціатива спрямована на прискорення розгортання перших у своєму роді та ранніх комерційних проектів для підтримки безвуглецевого виробництва енергії та допомоги в задоволенні зростаючих потреб у електроенергії, обумовлених ШІ та іншими технологіями.

Корпорація Майкрософт застосувала більш прямий підхід до інтеграції ядерної енергетики у свою діяльність. Компанія співпрацює з TerraPower, компанія з ядерних інновацій, дослідить використання передових ядерних реакторів для своїх центрів обробки даних. Це партнерство має на меті використовувати ядерні технології наступного покоління для створення надійного та сталого джерела енергії для зростаючої інфраструктури штучного інтелекту Microsoft.

Веб-служби Amazon (AWS) досліджує можливості ядерної енергетики для диверсифікації свого енергетичного портфеля та забезпечення надійного енергопостачання своїх центрів обробки даних. AWS інвестувала в SMR та інші передові ядерні технології, щоб до 100 року забезпечити свої операції на 2025% відновлюваною енергією та досягти нульового рівня викидів вуглецю до 2040 року. Яскравим прикладом цього зобов'язання є придбання AWS кампусу центру обробки даних потужністю 960 мегават у Talen Energy, який безпосередньо живиться сусідньою парову електростанцією Саскуеханна, атомною електростанцією в Пенсільванії.

IBM – ще один технологічний гігант, який активно працює в напрямку ядерної енергетики. IBM Research досліджує потенціал використання ядерного синтезу як довгострокового енергетичного рішення. Хоча ядерний синтез все ще є експериментальним, він обіцяє майже безмежне та чисте джерело енергії, що відповідає зобов'язанням IBM щодо сталого розвитку та інновацій.

Виклики та міркування

Незважаючи на значний потенціал, атомна енергетика стикається з кількома проблемами. Громадське сприйняття залишається перешкодою, оскільки побоювання безпеки виникають через такі аварії, як Чорнобиль та Фукусіма. Вирішення цих проблем вимагає прозорої комунікації та навчання щодо сучасних протоколів безпеки та вдосконалення реактора, щоб зміцнити довіру громадськості.

Крім того, регуляторний ландшафт для ядерної енергетики є складним і тривалим, що часто сповільнює впровадження. Вкрай важливо оптимізувати правила, дотримуючись стандартів безпеки. Уряди та регулюючі органи повинні співпрацювати, щоб створити середовище, сприятливе для ядерних інновацій.

Крім того, високі початкові витрати на будівництво атомних електростанцій можуть бути величезними. Однак це можна компенсувати довгостроковими перевагами, як-от надійна та недорога енергія. Інвестиції та державна підтримка є важливими, а інноваційні моделі фінансування та державно-приватне партнерство можуть допомогти розподілити витрати та ризики.

Нарешті, поводження та утилізація ядерних відходів є ще одним важливим питанням. Інновації в утилізації відходів, такі як глибокі геологічні сховища та передові методи переробки, необхідні для довгострокової життєздатності. Безпечне та стійке поводження з відходами має важливе значення для сприйняття громадськістю та захисту навколишнього середовища.

Bottom Line

На завершення, потреби центрів обробки даних у енергії швидко зростають із розширенням штучного інтелекту. Атомна енергетика пропонує перспективне рішення завдяки своїй ефективності та низькому викиду вуглецю. Хоча такі проблеми, як громадська думка, регуляторні перешкоди та управління відходами, потребують вирішення, такі компанії, як Google, Microsoft, AWS та IBM, вже на шляху до отримання вигоди від ядерної енергетики.

Технологічна галузь може стабільно задовольняти свої майбутні енергетичні потреби, використовуючи інновації в ядерній енергетиці та подолавши ці перешкоди за допомогою чіткої комунікації та стратегічних інвестицій. Цей зсув підтримує технологічне зростання та сприяє більш чистому та стійкому світу.