大模型为何成耗能大户

　　随着人工智能技术快速发展##@**，人工智能(AI)大模型的运行消耗问题受到越来越多关注%%%@%。大模型为何成了耗能大户？能耗问题会不会成为人工智能发展的“绊脚石”？如何解决能耗问题？

　　耗电耗水量大

　　人工智能大模型到底有多耗能？据斯坦福人工智能研究所发布的《2023年AI指数报告》@##%，AI大语言模型GPT-3一次训练的耗电量为1287兆瓦时##*%，大概相当于3000辆特斯拉电动汽车共同开跑、每辆车跑20万英里所耗电量的总和@*。报告同时提出@#，AI大语言模型GPT-3一次训练%*%%，相当于排放了552吨二氧化碳@#%。

　　国外研究显示##，一次标准谷歌搜索耗电0.3瓦时#%，AI大语言模型ChatGPT响应一次用户请求耗电约2.96瓦时@*，在AI大模型驱动下的一次谷歌搜索耗电8.9瓦时*%@@%。

　　除了耗电##*，另有研究显示%##，AI大语言模型GPT-3在训练期间耗水近700吨@@@**，每回答20个至50个问题就要消耗500毫升水##。弗吉尼亚理工大学研究指出*@，Meta公司在2022年使用了超过260万立方米的水@%%#%，主要作用是为数据中心提供冷却%@。

　　据了解%#@#，人工智能大模型GPT-4的主要参数是GPT-3的20倍#@，计算量是GPT-3的10倍%%#*，能耗也随之大幅增加@%#。

　　华泰证券研报预测@##*，到2030年@#，中国与美国的数据中心总用电量将分别达到0.65万亿千瓦时至0.95万亿千瓦时、1.2万亿千瓦时至1.7万亿千瓦时##@*，是2022年的3.5倍和6倍以上*%。届时#***，AI用电量将达到2022年全社会用电量的20%和31%%*@@。

　　为何如此耗能

　　为什么人工智能大模型如此耗能？AI技术迅速发展%%，对芯片的需求急剧增加**%，进而带动电力需求激增@#%。同时%@**%，对AI进行大量训练@#%，也意味着需要更强的算力中心和与之匹配的散热能力##@*#。在AI快速迭代的道路上%@@#，电力和水资源的消耗也在快速增加**。因为很多数据中心全年无休###，发热量巨大*%，大规模电耗和水耗主要来自于冷却需求#*%@。

　　相关统计显示*@%@%，数据中心运行成本的六成是电费@#，而电费里的四成多来自冷却散热*#%%@，相应也会带来巨量冷却水的消耗@**。风冷数据中心六成多的耗电量都会用在风冷上#@#，只有不到四成电力用在实际计算上*%。如今%%#，全球数据中心市场耗电量是10年前的近10倍*%*##。

　　能耗问题会不会成为人工智能发展的“绊脚石”？英伟达首席执行官黄仁勋曾提到*@#，AI和算力耗能巨大*%@@@，但由于计算机性能飞速增长@#**%，计算会更加高效#*@，相当于更节省能源%##@。当前##*#，我国实施严格的能耗双控政策%@%%，无论是AI大模型本身还是其应用行业%#，对单位GDP能耗来说均有明显降低作用##%@*。

　　从整体能耗来看*##@#，AI大模型带来的效率提升也会抵消一部分能耗增长##%@。随着绿电广泛应用*#**%，再加上我国逐步由能耗双控向碳排放双控政策转变#**@，可再生能源对未来AI大模型发展的支撑能力也会越来越强%#%*@。

　　此外%*@#%，相较于其他国家而言%#，中美等能源消费大国和数据大国*@#@@，具备更好发展AI大模型的资源条件和基础@%#%*。

　　怎样应对挑战

　　据预测@%#@，到2025年##*%@，AI相关业务在全球数据中心用电量中的占比将从2%增加至10%*#@*。到2030年##*%*，智能计算年耗电量将达到5000亿千瓦时##，占全球发电总量的5%*@。因此##*%*，在大力发展AI大模型的同时###，必须提前做好相关规划布局#*，以提供必要的电力和水资源等技术支撑**%*。

　　有专家认为#*%，人工智能的未来发展与状态和储能紧密相连%%%#%。因此*%，不应仅关注计算力@#*#，而是需要更全面地考虑能源消耗问题***#。OpenAI创始人奥尔特曼认为*@，未来AI技术取决于能源突破#%@@#，更绿色的能源尤其是核聚变或更便宜的太阳能以及储能的可获得性#%%**，是人工智能发展快慢的重要因素@@%。

　　为降低电力和水资源消耗#*%##，很多企业在尝试采用各种方法为数据中心散热@%*@*。例如@%#%%，微软曾尝试部署海下数据中心@@@，脸书(Facebook)数据中心选址北极圈附近%%%@，阿里云千岛湖数据中心使用深层湖水制冷等@@*#，我国很多企业则把数据中心布局在水电资源丰富的西南地区#%@#。

　　目前#@%#@，可通过算法优化、开发和使用更高效的AI专用硬件、调整神经网络训练过程以优化计算资源等技术方式来降低AI大模型的能耗#*#，并更多采用自然冷却、液冷、三联供、余热回收等新兴节能技术@#@@@，提高制冷效率以降低数据中心能耗@#。从技术未来发展方向上看%**#@，光电智能芯片也有助于解决AI大模型的电耗和水耗问题@#。

　　AI大模型的发展**，不能仅符合高端化、智能化的要求@#@，更要符合绿色化的发展要求*@%%。为此#@%，从国家和地方层面上看#@*#%，为缓解AI大模型发展所带来的电力和水资源冲击@%，有必要将数据中心行业纳入高耗能行业管理体系#*，并提前做好相关规划布局#*%。同时#%，加强资源整合*%*%，充分发挥人工智能大模型和数据中心的效能#*%@，通过使用效能下限设置等方式#%，确保其自身的电力和水资源使用效率%@。还应严格落实国家能耗双控及碳排放双控政策**@，并将其碳足迹与水足迹纳入行业考核范围%##%，切实推动碳足迹与水足迹逐步降低@#%，以应对日益增长的AI大模型电力和水资源需求*#@。

　　(作者系中国宏观经济研究院能源研究所研究员)

　　作者：崔成

　　来源：经济日报