人工智能的盡頭還真是發(fā)電

　　“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”。而美國的電力基礎設施長時間陳舊，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，更別說電器消費和使用。‍

　　與此同時，所謂的光伏、鋰電、風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。

　　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”學家。

　　由于訪問量持續(xù)暴增，Kimi應用終端一度癱瘓，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)，相當于美國家庭用電量的1.7萬倍。另有一項預測也判斷，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、服務器的布局、數(shù)據(jù)中心的建設、網(wǎng)絡傳輸?shù)然A設施的配套，甚至給服務器降溫的溫控系統(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，與之對應的各種配套設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)受巨量的訓練。斯坦福研究顯示，GPT-3訓練的耗電量為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，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%。

　　“算力即權力”的預期之下，AI逐步上升為主流國家的核心戰(zhàn)略。可以預想到的是，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。

　　拋棄幻想

　　新能源的建設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。

　　大佬們一致認為 AI電力需求激增，但減排壓力日益增大，新能源供應不夠穩(wěn)定，而輸配電網(wǎng)絡的陳舊更加劇了供需矛盾。

　　和地鐵交通類似，美國電網(wǎng)設施大多建設于上世紀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，但是極寒天氣曾導致約一半的風力渦輪機被“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。但由于電網(wǎng)設施的滯后，一些太陽能和風能發(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測，到2024年底，當數(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，越來越多的人認為，應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。

　　能源基礎設施的建設遠遠跟不上AI爆發(fā)速度的事實，已經(jīng)被越來越多的人所認清。所以，納瑟爾的言論一出，立刻贏得了熱烈掌聲。

　　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)模應用為標志的第二次工業(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，這相當于對過往激進能源轉(zhuǎn)型的一種認錯。

　　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于上世紀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。僅2016年，美國共關停了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。

　　算力擴張將導致巨大的用電需求

　　寫在最后

　　重啟煤炭、天然氣和核電，并非傳統(tǒng)能源的“復辟”，而是很多國家實行過于激進的新能源轉(zhuǎn)型的一次認錯。

　　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。”但這只是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的其中一面。

　　其實，我們更應該聽一聽沙特阿美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。”

　　原文標題 : 人工智能的盡頭還真是發(fā)電|巨潮

作者：謝澤鋒