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AI崛起加剧数据中心能源消耗,谷歌新技术或帮助减排

AI崛起加剧数据中心能源消耗,谷歌新技术或帮助减排

2月26日消息,科技巨头正竞相加紧努力拆除被称为“碳定时炸弹”的隐患,随着人工智能(AI)技术的兴起,它们在全球建立的数据中心的能源消耗也急剧上升,进而导致的碳排放问题日渐严重。

因此,谷歌引领的一项创新技术逐步受到重视:该技术通过软件在全球太阳能和风能资源丰富的区域搜索清洁电力,随后增加这些地区数据中心的运营活动。这种策略不仅有助于减少碳排放,还能降低运营成本。

云计算公司Cirrus Nexus的联合创始人兼首席执行官克里斯·诺布尔(Chris Noble)强调,现在迫切需要探索如何最大限度地利用可再生能源发电来运营数据中心。该公司负责管理包括谷歌、微软和亚马逊在内的大型科技公司的数据中心。

人工智能计算引起的气候风险是不容忽视的。如果不迅速从依赖化石燃料转向清洁能源发电,这种风险将会进一步加剧。英伟达首席执行官黄仁勋警告说,人工智能已经达到关键的“临界点”,而数据中心的成本预计在未来五年将翻一番,以支持新兴软件的开发。

国际能源署(IEA)的数据表明,数据中心和传输网络分别占全球能源消耗的1.5%,它们每年的二氧化碳排放总量与巴西相当。

谷歌、微软和亚马逊等拥有超大规模数据中心的公司已设定了气候目标,并面临实现这些目标的内外部压力。这些目标旨在使它们的运营实现碳中和,以应对日益加剧的气候挑战。

然而,人工智能的兴起对实现这些气候目标构成了严峻威胁。作为大型语言模型等人工智能技术的关键,GPU(图形处理单元)的电力消耗远超CPU(中央处理单元)。国际能源署估计,训练一个人工智能模型一年所需的电量超过100个家庭的年用电量。

该机构指出:“人工智能的增长速度已远远超出我们生产清洁能源的能力。”

此外,人工智能的能源消耗模式呈现出不稳定性,更像是剧烈波动的锯齿图,而非数据中心运营商所熟悉的平滑曲线。这种不稳定性不仅对碳中和工作构成巨大挑战,也可能对电网的稳定性造成潜在威胁。

日立能源全球数据中心客户总监戴夫·斯特莱斯(Dave Sterlace)提到,人工智能的快速增长主要由北美公司驱动,导致计算能力和能源使用高度集中,这是他两年前未曾预见的趋势。

为了减少数据中心的碳排放,超大规模公司和其他数据中心供应商已投入大量资金建设太阳能或风力发电场,并通过购买碳积分来抵消碳排放。然而,这些措施并未对碳排放产生根本性减少。

鉴于人工智能使用量的持续增长,仅靠这些措施显然不足以应对挑战。因此,运营商开始采纳谷歌倡导的“负载转移”策略,通过改变数据中心的运作方式,以降低碳排放并提高对可再生能源的利用率。

目前,大多数数据中心都追求在“稳定状态”下运行,以保持能耗的相对稳定。然而,这种做法使它们受限于所连接的电网,并不能充分利用不同地区可再生能源发电的差异。为了减少对污染较重的电网的依赖,科技巨头正在全球范围内寻找机会,优化不同地区数据中心的运营时间,以最大限度地利用过剩的可再生能源。

谷歌已经尝试在某些数据中心实现每小时使用零碳电力的目标,以确保其设备全天候使用清洁能源。虽然目前尚无公司完全实现这一目标,但这种尝试仍然具有重要意义。同时,需要注意的是,全球范围内实施负载转移策略可能受到某些国家数据主权政策的限制,增加了实施的复杂性。

然而,Cirrus Nexus和谷歌正在测试的技术有望成为解决碳排放难题的关键。位于曼哈顿的Cirrus Nexus通过搜寻全球电网数据,以5分钟为单位测量排放量,为自己和客户寻找污染最少的计算资源。去年夏天,该公司成功地将这项技术应用于实际操作中。

当荷兰迎来有记录以来阳光最充足的6月份时,太阳能发电的成本大幅降低,使得在该国运行服务器的成本更低、碳排放更少。而太阳落山后,Cirrus Nexus将计算负载转移到美国加州,利用当地丰富的太阳能资源继续进行计算活动。

根据Cirrus Nexus分享的数据,该公司通过巧妙追踪太阳从欧洲到美国西海岸的轨迹,再返回,成功为自己和客户的部分工作负载减少了34%的计算排放量。不过,尽管这种灵活的操作方式带来了显著的减排效果,但同时也伴随着一定的风险。

通过寻求并利用过剩的零碳电力,数据中心可以帮助缓解电网在高峰时段,如炎热或极端冬季风暴期间的供电压力。然而,要实现这一目标,数据中心必须与电力公司和电网运营商紧密合作,因为需求的大幅波动可能对电力系统造成冲击,增加停电的风险。例如,Dominion Energy在弗吉尼亚州的电力公司观察到数据中心电力需求激增,正在制定计划,利用数据中心的计算负载转移来减轻极端天气对电网的影响。

近年来,谷歌和亚马逊等科技巨头已开始为自己的业务及云计算服务客户测试数据中心的负载转移策略。Cirrus Nexus就是亚马逊、微软和谷歌云服务的用户之一。在弗吉尼亚州,微软与Constellation Energy达成了一项协议,确保其区域数据中心90%以上的电力来源于零碳能源。然而,对于微软和其他超大规模公司来说,实现100%的零碳目标仍是一个巨大的挑战。

谷歌全天候无碳能源战略的负责人迈克尔·特雷尔(Michael Terrell)表示,谷歌的数据中心大约64%的时间使用无碳能源,其中13个区域性数据中心的无碳能源利用率达到85%,7个全球数据中心的无碳能源利用率略高于90%。但他坦言:“除非我们完全取代化石燃料,否则无法实现气候目标!”

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