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耗电凶猛的AI行业面临新瓶颈,科技巨头出动抢占能源先机

人工智能(AI)行业迅猛崛起,对电力如饥似渴,这让本就电力短缺的地区雪上加霜,还给科技巨头们带来了一个棘手的问题——数据中心的高耗能将导致大量温室气体排放。

对于上述困境,OpenAI 创始人山姆·奥特曼曾在今年达沃斯年会中提出,应该着眼于更加气候友好的能源,尤其是核聚变或更便宜的太阳能。他担任董事长的核能公司Oklo近日在纽交所上市,尽管挂牌首日股价暴跌,却让核能吸引了更多AI业界的目光。

AI商业化和ESG目标迫使亚马逊、谷歌、微软等科技企业寻找无碳能源,核能、地热能、清洁氢(Clean Hydrogen)等进入视野。虽然可再生能源将在发电方面扮演重要角色,但或许不足以完全满足AI行业这个耗电大户的需求。

马克・扎克伯格近日在接受媒体采访时说,“AI的GPU(图形处理器)瓶颈已经缓解,企业正在投入大量资金建设数据中心,但是能源将成为下一个主要瓶颈。”他解释说,能源限制并不是一个可以通过增加投资去克服的问题,这涉及相关法规和政府的严格监管。



当下,科技先锋们争先恐后地在能源产业布局,而最优解决方案依然是雾里看花。

科企纷纷押注核能

如果更直观地去看AI行业的能源需求,国际能源署今年初发布的报告足以生动说明:一次谷歌搜索平均耗电0.3瓦时,而ChatGPT响应一条请求平均耗电2.9瓦时。以谷歌每天处理90亿次搜索计算,换算成ChatGPT处理这些请求,一年将需要多消耗100亿千瓦时(1千瓦时相当于1度电)的额外电力。到2026年,人工智能行业的电力需求至少是2023年的十倍。

人工智能发展过程中,除了制造芯片和其他硬件所需的能源之外,还需要大量计算能力来“训练”模型,其背后则是能源密集型的数据中心。根据全球数据统计公司Statista的发布,截至今年3月,美国拥有全球最多的数据中心,达到5381个。

亚马逊计划在未来15年内斥资近1500亿美元建设数据中心,为这家云计算巨头提供强大的算力,以应对人工智能应用和其他数字服务需求,而能源供给至关重要。2个月前,亚马逊从美国塔伦能源公司(Talen Energy)手中购买了位于宾夕法尼亚州的数据中心园区,根据10年的购电协议,该数据中心附近的苏斯奎汉纳核电站将为其提供无碳电力,这是亚马逊首次与核电设施签订协议。

微软也在计划利用下一代核反应堆来支持其数据中心和AI项目。去年9月,微软发布一则招聘启事,寻找一位核技术首席项目经理,负责完善和实施全球小型模块化反应堆(SMR)和微反应堆能源战略,其能源发力方向可见一斑。

微软联合创始人比尔·盖茨长期以来是核电技术的支持者,2008年就创办了开发新型核反应堆的企业泰拉能源(Terra Power),并于2021年投资了美国核聚变初创公司Commonwealth Fusion Systems。2023年早些时候,微软与核聚变初创公司Helion Energy签署了购电协议,将于2028年向Helion购买其核聚变发电厂的50兆瓦电力。

以“核聚变发电”为目标的初创企业吸引了大量投资资金,其原理是使用原子核聚合在一起时产生的巨大能量来发电,不会像核裂变那样产生大量核废料,也不会产生二氧化碳,被视为脱碳的王牌技术。谷歌和OpenAI 也押注核聚变,前者投资了位于加州的核聚变公司TAE Technologies,后者早在2021年就向Helion Energy投资了3.75亿美元。此外,OpenAI的创始人山姆·奥特曼还投资了核裂变初创公司Oklo。

据美媒报道,Oklo目前致力于在美国爱达荷州建造首个小型模块化反应堆,但在监管方面遇到了不小的阻力。美国核能管理委员会(NRC)2022年拒绝了Oklo在爱达荷州建设反应堆的申请,该公司正尝试在明年初之前向NRC提交一份新的申请。该反应堆一旦被允许建设,预计将来可以为OpenAI和其他人工智能公司的数据中心提供电力。

科技巨头对核电大举投资,正值全球的核能之热再度燃起。去年在迪拜举行的COP28会议上,美、日、加等20多个国家承诺,到2050年将核发电能力提高两倍。尽管多家科企押注小型模块化反应堆(SMR),《金融时报》报道称,SMR开发项目最快十年才能实现商业化。美国能源部(DOE)加速核能创新门户计划的官员克里斯托弗·洛斯说,人们正试图讨论如何将当前的核电机组与数据中心结合起来,但是核能的“远水”难解电力负荷增加的“近火”。

可再生能源和潜在补位选项

当然,鸡蛋不会都放在一个篮子里。亚马逊、谷歌和微软已经投资了数百个可再生能源项目,为其不断扩大的数据中心投资项目提供动力。

今年3月,微软和谷歌宣布合作购买地热、清洁氢、电池存储和先进核技术产生的电力,他们还将与钢铁制造商纽柯公司合作,聚合多个大型清洁能源买家的需求,加速推动一些首创项目和早期商业项目的开发,包括先进核能、下一代地热、长期储能(LDES)等。

谷歌清洁能源和脱碳开发总监莫德·特克斯勒撰文称,推广先进的清洁技术需要大量投资,但一些早期项目显得新奇又具有风险,往往很难获得所需的融资,三大企业的合作有助于将这些项目推向市场。

微软承诺在2030年之前实现负碳排放,鉴于其对人工智能产品的大量投入,包括向OpenAI 投资超过130亿美元,寻找可靠的可再生能源供电迫在眉睫。近日,微软与加拿大的布鲁克菲尔德资产管理公司刚签订协议,支持在全球范围内开发10.5吉瓦(GW)的新可再生能源产能,这相当于加利福尼亚州2022年风能和太阳能发电量的一半。

据科技媒体The Verge报道,鲁克菲尔德资产管理公司表示,上述协议使其能够投资美国、欧洲、拉丁美洲、亚洲和太平洋地区的新可再生能源项目,微软将购买每个新项目生产的电力。

然而,像风能、太阳能这样的可再生能源受制于多变的天气。能源行业咨询公司睿咨得能源(Rystad Energy)4月的报告分析称,太阳能和风能可能不足以满足增长的电力负荷,在可再生能源发电不足的情况下,仍有缺口需要填补,天然气行业对此虎视眈眈。

美国最大的天然气生产商EQT的首席执行官托比·赖斯(Toby Rice)对美媒表示,电力公司将需要可靠、经济、可快速部署的能源,以满足不断增长的电力需求。根据高盛4月份发布的报告,人工智能和数据中心增长的电力需求中,天然气预计将供给60%,而可再生能源将提供剩余的40%。

事实上,可再生能源的确无法及时填补AI行业急剧增加的需求空白,而天然气也不会是唯一的救命稻草,目前仍然难以摆脱对化石燃料发电的依赖。美国各地在拥抱众多科技企业时,同时确保能源供应和实现减排目标如同走钢丝,而且还将进一步影响市场的能源供求。毫无疑问,这不仅是美国面临的难题,也将是全球面临的共同课题。

目前,诸多科技企业正热衷于在亚太建设数据中心。据路透社8日报道,全球私募股权投资者和资产管理公司正在为与亚太地区数据中心相关的并购和投资做准备,价值数十亿美元。今年,包括日本在内的亚太地区在全球数据中心市场的交易活动中处于领先地位。随之而来的将是能源供应、减排压力和监管规则带来的挑战。

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