“下一個(gè)短缺的將是電力,?！辈痪们?，圍繞人工智能（AI）發(fā)展，特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克發(fā)出這樣的預(yù)警,。他表示,，人工智能計(jì)算的約束條件是可預(yù)測(cè)的,，“我在一年多前就預(yù)測(cè)過芯片短缺,，下一個(gè)短缺的將是電力。我認(rèn)為明年將沒有足夠的電力來運(yùn)行所有的芯片,?！贝送猓琌penAI首席執(zhí)行官山姆·奧特曼也表示,，人工智能將消耗比人們預(yù)期更多的電力,，未來的發(fā)展需要能源突破。在人工智能飛速發(fā)展的背后,，能源消耗問題也日益凸顯,，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。甚至有人提出,，“AI的盡頭是算力,，而算力的盡頭是電力”。那么,，人工智能到底有多耗電,？人工智能發(fā)展“缺電”了嗎？面對(duì)能耗問題,，我國又拿出了怎樣的應(yīng)對(duì)方案,？01AI有多耗電？當(dāng)下人工智能大模型的競(jìng)爭(zhēng),，頗像一場(chǎng)“算力軍備競(jìng)賽”,。在規(guī)模效應(yīng)（Scaling Law）的驅(qū)動(dòng)下，各公司通過不斷增加模型參數(shù)和數(shù)據(jù)量,，期待實(shí)現(xiàn)“大力出奇跡”,，相應(yīng)地，算力需求也成倍增加,。所謂算力,，簡(jiǎn)單來理解，就是對(duì)數(shù)據(jù)或信息的處理能力,。算力是抽象的,，它的載體卻實(shí)在可見，就是以數(shù)據(jù)中心,、智算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施,。算力的背后，是電力在支撐。你可以在腦海中想象這樣一幅畫面——在數(shù)據(jù)中心或智算中心,，成千上萬臺(tái)服務(wù)器和芯片整齊列陣,、晝夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。△資料圖當(dāng)下訓(xùn)練AI大模型使用的主流算力芯片英偉達(dá)H100芯片，一張最大功耗為700瓦,，這意味著運(yùn)行一小時(shí)就要耗電0.7度,。而此前有消息稱，OpenAI訓(xùn)練GPT-5,，需要數(shù)萬張H100芯片,。通過晝夜不息的數(shù)據(jù)中心，大家會(huì)對(duì)AI耗電有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),，而數(shù)據(jù)則更加直觀,。以GPT-3的訓(xùn)練為例，GPT-3有1750億個(gè)參數(shù),，據(jù)估計(jì),，訓(xùn)練過程使用了大約1287兆瓦時(shí)（也就是128.7萬度）的電力。該如何理解這個(gè)耗電量,？這相當(dāng)于美國約121個(gè)家庭一整年的用電量。也曾有專家打了這么一個(gè)比方,，大概相當(dāng)于3000輛特斯拉電動(dòng)汽車共同開跑,，每輛車跑20萬英里。GPT-3是在2020年發(fā)布的,，很多人也許會(huì)問,，更新的模型能耗如何呢？因?yàn)榻陙聿簧貯I科技公司不再公布訓(xùn)練細(xì)節(jié),，比如用了什么硬件,、耗時(shí)多久，這使得能耗計(jì)算變得困難,。但GPT-3的能耗可以作為一個(gè)參考,，GPT-3模型參數(shù)為1750億，而GPT-4曾被曝包含1.8萬億參數(shù),，隨著參數(shù)的翻倍,，能耗也會(huì)大幅增加。而以上的能耗還只限于訓(xùn)練階段,，完成訓(xùn)練后，AI將迎來新的耗電階段——推理，也即人們使用AI輸出結(jié)果的過程,。AI的訓(xùn)練是一次性事件,，而使用卻是長(zhǎng)期過程，隨著應(yīng)用的普及,、使用人數(shù)的增加,，耗電量將不斷疊加。國際能源署（IEA）在今年1月的一份報(bào)告中曾表示,，ChatGPT響應(yīng)一個(gè)請(qǐng)求平均耗電2.9瓦時(shí)——相當(dāng)于將一個(gè)60瓦的燈泡點(diǎn)亮略少于三分鐘,。另外，據(jù)美媒報(bào)道,，ChatGPT每天響應(yīng)約2億個(gè)需求，消耗超過50萬度電力,，相當(dāng)于1.7萬個(gè)美國家庭平均一天的用電量。讓我們做一道簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題,，GPT-3訓(xùn)練耗電約128萬度,，ChatGPT每天為響應(yīng)需求耗電50萬度,，GPT-3在訓(xùn)練階段消耗的電量，甚至無法支撐ChatGPT運(yùn)行3天,。天長(zhǎng)日久，耗電量可謂相當(dāng)可觀,。02AI“缺電”了嗎,？各種數(shù)據(jù)似乎都在說明，AI是一只“耗電巨獸”,，那么下一個(gè)問題就是,，它的胃口還能被滿足嗎？AI發(fā)展“缺電”了嗎,？來讓數(shù)據(jù)說話,。根據(jù)公開資料，2023年,，美國全口徑凈發(fā)電量為41781.71億千瓦時(shí)（1千瓦時(shí)=1度），以ChatGPT每天耗電50萬度計(jì)算,，按一年365天,，耗電量約為18250萬度,，這也只占全美發(fā)電量的約0.0044%。△資料圖AI當(dāng)然不只ChatGPT，但它的耗能數(shù)據(jù)可以作為一個(gè)切口,?？梢钥闯觯M管隨著AI算力的迅猛增長(zhǎng),，電力需求也持續(xù)增長(zhǎng),，但目前其在整體電力消耗中所占比例較小。既然如此,，科技大佬們頻頻呼吁關(guān)注AI能耗問題,，是在“販賣焦慮”嗎？其實(shí)不然,。波士頓咨詢集團(tuán)曾發(fā)布報(bào)告稱,，到2030年底，僅美國數(shù)據(jù)中心的用電量預(yù)計(jì)就將是2022年的三倍,，而這一增幅主要來自AI模型訓(xùn)練和更高頻的AI查詢,。“AI發(fā)展‘缺電’并不是現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的問題,，而是未來可能面臨的問題,。”中國現(xiàn)代國際關(guān)系研究院國際安全所所長(zhǎng)劉沖作出這樣的判斷,。他表示,，目前AI發(fā)展的路線是不斷增加模型參數(shù)、疊加芯片,，如果繼續(xù)按照這個(gè)路線發(fā)展，將來消耗的電力將更多,，從這個(gè)角度來講,，未來AI的能耗問題可能會(huì)越來越突出，尤其是對(duì)于電力供應(yīng)本身比較緊張的國家,。但就目前而言,，能源還沒有成為限制AI發(fā)展的因素。工信部信息通信經(jīng)濟(jì)專家委員會(huì)委員劉興亮也表示,，科技大佬預(yù)言AI“缺電”,，可能是想讓大家重視起這個(gè)問題，這只說明,，AI確實(shí)耗電,，電力成本也確實(shí)很高,，但是目前能源問題還沒有到影響AI 發(fā)展的程度。劉興亮同意未來可能面臨的隱憂,，如果繼續(xù)無節(jié)制地?cái)U(kuò)大參數(shù)規(guī)模,，并且伴隨著用戶越來越多，而能耗技術(shù)沒有進(jìn)步,，耗電將很快成為一個(gè)問題,。但與此同時(shí)，他也作出了比較樂觀的展望,，認(rèn)為可以通過技術(shù)進(jìn)步降低能耗,。可以說,，AI缺電是一個(gè)未來可能面臨的問題,，而在這個(gè)問題真正到來前，一系列解決思路就已經(jīng)在路上,。在需求方面,，AI模型的優(yōu)化，芯片效率和算法效率的提升,，數(shù)據(jù)中心軟硬件技術(shù)的進(jìn)步,，都有望減少AI的能耗?；赝^去或許可以幫助我們思考未來,。一項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)》期刊的研究指出，在2010年至2018年間,，全球數(shù)據(jù)中心的運(yùn)算量增長(zhǎng)了550%,，存儲(chǔ)空間增長(zhǎng)了2400%，但耗電量?jī)H增長(zhǎng)6%,。而在供應(yīng)方面,，電力問題涉及能源、基建,、政策,、技術(shù)等多個(gè)方面，難以通過簡(jiǎn)單的“有”或“沒有”,、“充足”或“不充足”來一言以蔽之,。更多樣化的能源組合、電力技術(shù)革新,、國家調(diào)控等都將有助于應(yīng)對(duì)這個(gè)問題,。比如，國際能源署（IEA）對(duì)清潔能源能起到的作用就相當(dāng)樂觀,，其在一份報(bào)告中指出,，預(yù)計(jì)到2026年底,，包括可再生能源和核能在內(nèi)的低碳能源將占全球發(fā)電量的46%，并可滿足所有額外需求增長(zhǎng),，其中就包括用電需求將翻番的人工智能,。總而言之,，盡管短期內(nèi)還不會(huì)出現(xiàn)AI缺電的問題，但相關(guān)的討論確實(shí)給大力發(fā)展AI的世界提了個(gè)醒——隨著AI大模型規(guī)模和數(shù)量的高速增長(zhǎng),，未來可能面臨的能源需求激增不容忽視,。03AI耗電的中國解法之一目前，我國算力總規(guī)模已經(jīng)位居全球第二,。據(jù)我國權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算,，目前，全國數(shù)據(jù)中心總耗電量占全社會(huì)的2%,，電力成本占數(shù)據(jù)中心總運(yùn)營成本的50%,。中國信息通信研究院數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2030年,，數(shù)據(jù)中心能耗總量將達(dá)3800億千瓦時(shí)左右,。AI耗電，也是我國需要應(yīng)對(duì)的問題,。我國在電力方面具有優(yōu)勢(shì),，已建成全球規(guī)模最大的電力供應(yīng)系統(tǒng)和清潔發(fā)電體系，其中,，水電,、風(fēng)電、光伏,、生物質(zhì)發(fā)電和在建核電規(guī)模多年位居世界第一,。值得一提的是，在提升具體的AI和電力相關(guān)技術(shù)外,，我國在宏觀層面的一個(gè)“解題思路”,，也值得關(guān)注。讓我們從最近舉行的一場(chǎng)青海推介會(huì)說起,，推介會(huì)的主題是綠色算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我們知道,，青海有著豐富的綠色電力資源,，包括光電、風(fēng)電,、水電等,。截至2023年底,，青海省清潔能源裝機(jī)超過5100萬千瓦，占比92.8%,，發(fā)電量占比超84.5%,。△青海省海南州千萬千瓦級(jí)生態(tài)光伏發(fā)電園區(qū)但豐富的綠電面臨“用不完又送不出”的問題——綠電的不穩(wěn)定性導(dǎo)致很多無法送出,，只能在本地消耗，但本地又用不完,。AI算力需要消耗大量電力,，青海的綠電又用不完，如果把數(shù)據(jù)中心搬到青海,，將“綠電”變?yōu)椤熬G算”,，將綠色“瓦特”變?yōu)榫G色“比特”，豈不是雙向奔赴,？在中國電信（國家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心,，通過風(fēng)光水等清潔能源的互補(bǔ)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的100%清潔能源供應(yīng),。而且,，數(shù)據(jù)中心建到青海，不僅能解決電力問題,，還能大大降低散熱能耗,。青海氣候干燥、冷涼,，數(shù)據(jù)中心可實(shí)現(xiàn)全年314天自然冷卻,，制冷用電比全國平均水平低40%左右。這樣得天獨(dú)厚的條件,，青海當(dāng)然要自信推介,。在這方面，還有一位先行者,，就是同樣具有電力和氣候優(yōu)勢(shì)的貴州,。作為全球超大型數(shù)據(jù)中心集聚最多的地區(qū)之一，貴州正在人工智能的賽道上邁開步伐奔跑,。國家級(jí)人工智能訓(xùn)練場(chǎng)落戶貴州貴陽,；貴州省與深圳市簽訂算力協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略合作協(xié)議,；華為云計(jì)算與貴安新區(qū)合作打造全球領(lǐng)先的智算中心；華為云盤古,、訊飛星火兩個(gè)基礎(chǔ)大模型啟動(dòng)在貴州產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,；貴州與浙江聯(lián)合打造文旅宣傳虛擬數(shù)字人“杭小憶”……去年,，貴州部署智算芯片達(dá)8萬張，總算力規(guī)模增長(zhǎng)28.8倍,。貴州的目標(biāo)是,，面向東部模型訓(xùn)練，提供低成本,、高品質(zhì),、易使用的算力服務(wù)。在貴州和青海綠色算力產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后,，是一個(gè)更為浩大的工程——“東數(shù)西算”工程,。“東數(shù)西算”工程的基本邏輯是——受土地,、水電,、運(yùn)維等要素影響，東部地區(qū)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本較高,。而在廣大西部地區(qū),，可再生能源、清潔能源,、土地資源相對(duì)豐富,，優(yōu)越的氣候條件還能降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行能耗、減少碳排放,。因此,，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向西部資源豐富地區(qū)聚集，既能推動(dòng)西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心低碳,、綠色,、可持續(xù)發(fā)展，又能滿足東部地區(qū)的算力需求,。早在2021年5月,，相關(guān)部門就明確提出實(shí)施“東數(shù)西算”工程。2022年2月,，國家發(fā)展改革委等部門聯(lián)合印發(fā)通知,，同意在內(nèi)蒙古、貴州,、甘肅,、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國家數(shù)據(jù)中心集群,?！皷|數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。2023年12月，《深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見》發(fā)布,，首次提出“算力電力協(xié)同”,。什么是“算力電力協(xié)同”？一方面,，數(shù)據(jù)中心的高效運(yùn)轉(zhuǎn)離不開大量電力支撐,；另一方面，電力系統(tǒng)的平穩(wěn)高效運(yùn)行也離不開算力支撐,。統(tǒng)籌算力電力協(xié)同布局,，有助于促進(jìn)風(fēng)光綠電消納和數(shù)據(jù)中心零碳發(fā)展。我們當(dāng)然要看到,，客觀上,，由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等限制存在，并非所有算力服務(wù)場(chǎng)景都適用“東數(shù)西算”,。比如自動(dòng)駕駛,、證券交易等低時(shí)延業(yè)務(wù)場(chǎng)景就需要就近計(jì)算。然而,，人工智能模型訓(xùn)練推理這樣高時(shí)延業(yè)務(wù)場(chǎng)景,，正好是“東數(shù)西算”的“舒適區(qū)”，“東數(shù)西訓(xùn)”成為“東數(shù)西算”的典型應(yīng)用場(chǎng)景,。近年來,，人工智能帶來的能耗問題引發(fā)廣泛討論，而我國早在2021年就開始布局“東數(shù)西算”,，這無疑極具前瞻性,，也大大助力了我國在此輪算力競(jìng)賽中占得優(yōu)勢(shì)。眼下,，各地人工智能方面的“東數(shù)西算”項(xiàng)目都在提速中,。北京首都在線與甘肅省慶陽市簽訂人工智能產(chǎn)業(yè)合作框架協(xié)議；百度智能云與成都高新區(qū)簽訂戰(zhàn)略合作簽約儀式,，打造大模型產(chǎn)業(yè)……今年以來,，還涌現(xiàn)出了新事物——“算力券”和“算力卡”。北京、貴州,、甘肅慶陽等多地紛紛面向企業(yè),、高校、科研機(jī)構(gòu)等發(fā)放“算力券”，降低使用算力的成本,，來支持人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。此外，有運(yùn)營商已經(jīng)面向普通消費(fèi)者推出了“算力卡”,。相關(guān)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人表示,，未來，算力服務(wù)也會(huì)成為像流量,、寬帶一樣的大眾化產(chǎn)品,。可以想見,，未來,，人工智能將深度融入我們的生活，能耗問題值得關(guān)注,，但大可不必杞人憂天,。相比于擔(dān)心能源問題如何限制技術(shù)發(fā)展，思考如何用技術(shù)發(fā)展應(yīng)對(duì)能源問題,，是更為積極的態(tài)度,。