Бутылка воды за письмо: экологические издержки использования чат-ботов с искусственным интеллектом
По данным исследовательского центра Pew Research Center, примерно четверть американцев использовали ChatGPT с момента выпуска чат-бота в 2022 году, и каждый ответ на запрос требует больших энергозатрат.
Чат-боты потребляют огромное количество энергии для ответа на вопросы пользователей, и простое охлаждение серверов в центрах обработки данных наносит ущерб окружающей среде. Хотя точную нагрузку практически невозможно количественно оценить, исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде вычислили, сколько воды и энергии потребляет ChatGPT OpenAI, использующий языковую модель GPT-4, выпущенную в марте 2023 года, для написания короткого письма.
Электронное письмо из 100 слов, созданное чат-ботом на основе искусственного интеллекта с использованием GPT-4, требует 519 миллилитров воды (чуть больше 1 бутылки объемом 0,5 л).
Каждый запрос на ChatGPT проходит через сервер, который выполняет тысячи вычислений, чтобы определить лучшие слова для использования в ответе.
Выполняя эти вычисления, эти серверы, обычно размещаемые в центрах обработки данных, генерируют тепло. Для охлаждения оборудования и поддержания его работоспособности используются системы водоснабжения. По словам Шаолей Рена, доцента Калифорнийского университета в Риверсайде, вода переносит тепло, вырабатываемое в центрах обработки данных, в охлаждающие башни, чтобы помочь ему выйти из здания, подобно тому, как человеческое тело использует пот, чтобы сохранять теплообмен.
ЦОДы также требуют огромного количества энергии для поддержки других видов деятельности, таких как облачные вычисления, и искусственный интеллект только увеличил эту нагрузку. Если центр обработки данных расположен в жарком регионе и использует кондиционирование воздуха для охлаждения, требуется много электроэнергии, чтобы поддерживать оптимальную температуру. Если центры обработки данных, использующие водяное охлаждение, расположены в районах, подверженных засухе, они способны истощить территорию драгоценного природного ресурса.
В Северной Вирджинии, где находится самая высокая в мире концентрация центров обработки данных, граждане протестовали против строительства этих зданий, заявляя, что дата-центры - не только пожиратели энергии, которые не создают достаточно долгосрочных рабочих мест, но и портят вид и снижают стоимость жилья. В Западном Де-Мойне, штат Айова, новом очаге центров обработки данных, записи департамента водоснабжения показали, что объекты, управляемые такими компаниями, как Microsoft, потребляют около 6 процентов всей воды округа. После продолжительной судебной тяжбы газета Oregonian заставила Google раскрыть, сколько ее центры обработки данных потребляют в Далласе, примерно в 80 милях к востоку от Портленда; как показали документы, это почти четверть всей воды, доступной в городе.
Прежде чем чат-боты смогут выполнить запрос, на их обучение тратится огромное количество энергии. Большие языковые модели, которые позволяют чат-ботам, таким как ChatGPT, генерировать реалистичные ответы, требуют, чтобы серверы анализировали миллионы фрагментов данных.
ИИ-отрасль становится всё более «прожорливой»
Центр обработки данных Microsoft использовал 700 000 литров воды при обучении GPT-3. Для производства 1 фунта говядины требуется около 6 992 литров воды. Таким образом, обучение GPT-3 потребовало столько же воды, сколько производство 100 фунтов говядины (это вдвое больше, чем среднестатистический американец съедает за год).
Крупные технологические компании давали многочисленные обещания сделать свои центры обработки данных более экологичными, используя новые методы охлаждения. Эти климатические обещания часто не выполняются.
В июле Google опубликовала свой последний экологический отчет, в котором показано, что ее выбросы углерода выросли на 48 процентов, в основном из-за ИИ и центров обработки данных. Компания также восполнила только 18% потребляемой воды — это далеко от тех 120 процентов, которые она установила в качестве цели к 2030 году.
«ИИ может быть энергоемким, и именно поэтому мы постоянно работаем над повышением эффективности», — сказала Кайла Вуд, представитель OpenAI. Эшли Сеттл, представитель Meta, заявил, что компания отдает приоритет «работе наших центров обработки данных устойчиво и эффективно, гарантируя, что люди могут рассчитывать на наши услуги». Крейг Синкотта, генеральный менеджер Microsoft, сказал, что компания «по-прежнему стремится снизить интенсивность, с которой мы изымаем ресурсы», и добавил, что Microsoft работает над технологией охлаждения центров обработки данных, которые «полностью исключат потребление воды».
Такие технологические компании, как Nvidia, продолжают создавать компьютерные чипы, которым нужно еще больше мощности для выполнения вычислений. ИИ создает беспрецедентные требования к центрам обработки данных, которые намного опережают любые в недавней истории.
Центры обработки данных будут выбрасывать в 3 раза больше углекислого газа из-за ИИ
Ожидается, что к концу десятилетия объем выбросов парниковых газов в мировом масштабе от индустрии центров обработки данных составит 2,5 млрд тонн, что в три раза больше, чем если бы ИИ не был разработан.
Корпорация Microsoft недавно признала, что ее продвижение ИИ ставит под угрозу давнюю цель стать углеродно нейтральной компанией к 2030 году.
«Нам нужны тераватты зеленой энергии, будь то ветер или солнце, и это по всему миру», — сказала Аманда Петерсон Корио, руководитель по энергетике центров обработки данных Google, говоря в целом, а не только о потребностях ИИ. Для понимания: один тераватт эквивалентен генерации около 1000 атомных электростанций.
В Швеции спрос на электроэнергию со стороны центров обработки данных вырастет примерно вдвое в этом десятилетии, а затем снова удвоится к 2040 году. Ожидается, что в Великобритании искусственный интеллект будет потреблять на 500% больше энергии в течение следующих 10 лет. А в США ЦОДы, по прогнозам, будут потреблять 8% от общей мощности к 2030 году, по сравнению с 3% в 2022 году, по данным Goldman Sachs, который описал это как «такой рост электроэнергии, которого не было за поколение».
Сейчас во всем мире построено или находится на разных стадиях строительства более 7000 центров обработки данных, по сравнению с 3600 в 2015 году.
Эти ЦОДы способны потреблять в общей сложности 508 тераватт-часов электроэнергии в год, если они будут работать постоянно. Это больше, чем общее годовое производство электричества в Италии или Австралии.
Ожидается, что к 2034 году мировое потребление энергии центрами обработки данных превысит 1580 ТВт/ч. Это примерно столько же, сколько потребляет вся Индия.
Это только оценки, и остается высокая степень неопределенности относительно того, как будет развиваться нынешняя лихорадка вокруг искусственного интеллекта. Также существует разница между прогнозами относительно того, сколько электроэнергии хотят разработчики центров обработки данных, и тем, сколько генерации фактически построено.
В то время как технологические компании указывают, что центры обработки данных составляют менее 2% мирового потребления энергии даже с учетом всего расширения, в отчете Goldman Sachs указывается, что эта цифра может вырасти до 4% к концу десятилетия. Любое увеличение процентного пункта является монументальным, учитывая, что общий спрос на электроэнергию оставался практически неизменным в течение многих лет — если не снижался в некоторых регионах.
В США ожидается рост спроса на электроэнергию на 40% в течение следующих двух десятилетий по сравнению с ростом всего на 9% за последние 20 лет, по словам Джона Кетчума, генерального директора NextEra Energy Inc., крупнейшего в мире производителя ветровой и солнечной энергии. Центры обработки данных являются главной причиной этого бума спроса, сказал Кетчум. На вопрос, почему центры обработки данных внезапно стали потреблять так много энергии, его ответ был таким: «Это ИИ», — сказал он, сославшись на процессы, с помощью которого ИИ делает выводы из данных, которых он раньше не видел.
Крупнейшие поставщики облачных услуг - Amazon, Microsoft и Google - объявили о целях полностью перевести свои центры обработки данных на экологически чистую энергию. Amazon планирует это сделать к следующему году, Google и Microsoft - к 2030 г. Все трое говорят, что работают над технологическими методами, чтобы потреблять меньше энергии или более эффективно балансировать спрос на сеть. Это может включать в себя выжимание большей эффективности из чипов и серверов, размещение оборудования таким образом, чтобы оно требовало меньшего охлаждения, и перемещение нагрузок в разные области в зависимости от того, где доступна энергия, особенно экологически чистая.
Но некоторые лидеры технологий, такие как генеральный директор OpenAI Сэм Альтман, заявляют, что необходим энергетический прорыв — вероятно, за счет ядерной энергетики. Microsoft и Amazon также делают ставку на атомную энергию.
Весной 2024 года облачный гигант Amazon Web Services (AWS) приобрёл ЦОД, строящийся в непосредственной близости от АЭС мощностью 2,5 ГВт Susquehanna в Пенсильвании, одной из крупнейших атомных станций в США.
Первый объект гиперскейл-уровня на 28,9 тыс. кв. м и мощностью 48 МВт сдан в эксплуатацию в 2023 году. Параллельно возводилась отдельная ферма для криптомайнинга для компании TeraWulf.
Ожидается, что в конечном итоге ёмкость кампуса AWS достигнет 960 МВт. У компании есть обязательства по минимальному потреблению энергии, и они будут увеличиваться в течение нескольких лет с шагом в 120 МВт. Впрочем, у AWS остаётся возможность единовременно ограничить обязательства лимитом в 480 МВт.
Google совместно со стартапом Kairos Power построит 7 малых ядерных реакторов, которые будут питать центры обработки данных ИИ. Первый должен быть запущен к 2030 году, остальные — к 2035-му.
Малые модульные реакторы (ММР) меньше существующих реакторов. Их компоненты изготавливаются на заводе, а не на месте, что значительно снижает стоимость.
Этот договор — первая в истории корпоративная сделка по покупке ядерной энергии с ММР. Стартап уже получил одобрение на демонстрационный реактор в Теннесси, дата запуска которого запланирована на 2027 год.