V dnešním rychle se rozvíjejícím technologickém prostředí AI se objevuje znepokojivá realita: výkon vyžadovaný pro jeden dotaz ChatGPT je téměř 10krát vyšší než u vyhledávání Google.
Tento významný rozdíl nejenže zdůrazňuje zásadní rozdíl ve spotřebě energie mezi technologiemi umělé inteligence a tradičními internetovými službami, ale také signalizuje hluboký posun ve vzorci globální spotřeby energie.
Nedávno vydala renomovaná poradenská firma Gartner ve své nejnovější zprávě varování, že do roku 2027 bude 40 % stávajících datových center AI čelit provozním potížím kvůli nedostatečnému napájení. Tato předpověď podtrhuje rostoucí napětí mezi rozvojem umělé inteligence a dodávkami energie.
Výzkum mezinárodní investiční banky Goldman Sachs zároveň poskytuje podobný výhled: do roku 2030 vzroste celosvětová poptávka po elektřině datových center o 160 %. To vyvolalo všeobecné znepokojení ohlednězásobování energiírozvoj infrastruktury a dopad na životní prostředí.
Graf|Předpověď společnosti Gartner: Každý rok další spotřeba energie z nových serverů AI v datových centrech AI (Zdroj: Gartner)
Techničtí giganti jako Google, Microsoft, Amazon a Meta v poslední době aktivně investují do jaderných energetických zařízení. Jedním z důvodů je jejich obava, že nesmírná energetická náročnost datových center AI v budoucnu nemusí být uspokojena.
Historicky poptávka po energii datových center vykazovala pozoruhodnou stabilitu. Od roku 2015 do roku 2019, navzdory téměř zdvojnásobení zátěže datových center, jejich roční spotřeba elektřiny zůstala relativně stabilní na úrovni přibližně 200 terawatthodin.
Tato stabilita byla z velké části způsobena neustálým zlepšováním energetické účinnosti v datových centrech. Tato situace však prošla po roce 2020 zásadním posunem.
Analytik společnosti Gartner Bob Johnson poznamenal: "Výstavba hyperškálových datových center nové generace vytváří enormní požadavky na elektřinu, která předčí schopnost poskytovatelů veřejných služeb škálovat dodávky. Zejména v oblasti zpracování a školení velkých modelů jsou potřebné výpočetní zdroje a spotřeba energie dosáhla bezprecedentní úrovně."
V současné době představují globální datová centra 1-2 % celkové spotřeby elektřiny, ale předpokládá se, že do roku 2030 tento podíl vzroste na 3-4 %, přičemž tento růst je obzvláště výrazný ve vyspělých zemích.
Zejména ve Spojených státech se předpovídá, že do roku 2030 se spotřeba elektřiny v datových centrech zvýší ze současných 3 % na 8 %, což povede k růstu americké poptávky po elektřině nejrychlejším tempem za téměř 25 let.
Graf|Předpovědi Goldman SachsEnergiePoptávka po datových centrech (Zdroj: Goldman Sachs)
K vyřešení tohoto problému budou muset americké energetické společnosti investovat přibližně 50 miliard USD do nových kapacit pro výrobu energie speciálně pro datová centra.
Navíc do roku 2030 bude mít zvýšená poptávka po elektřině jen ze samotných datových center za následek denní nárůst poptávky po zemním plynu o přibližně 3,3 miliardy kubických stop, což si vyžádá výstavbu nové potrubní infrastruktury.
Goldman Sachs poznamenává, že situace v Evropě je ještě složitější. Jako hlavní centrum pro globální datová centra se 15 % datových center nachází v Evropě. Do roku 2030 bude energetická náročnost těchto datových center odpovídat celkové spotřebě elektřiny v Portugalsku, Řecku a Nizozemsku dohromady.
Vzhledem k tomu, že Evropa má nejstarší elektrické rozvodné systémy na světě, bude region muset v příštím desetiletí investovat téměř 800 miliard EUR do modernizace svých přenosových a distribučních soustav a také přibližně 850 miliard EUR do rozvoje obnovitelných zdrojů energie, jako je např. jako solární, pobřežní větrná a pobřežní větrná energie pro uspokojení energetických potřeb nových datových center.
Graf|Průměrné stáří energetických sítí v různých regionech a Číně (Zdroj: Goldman Sachs)
Ještě znepokojivější je, že tento prudký nárůst poptávky po elektřině přímo ovlivní ceny elektřiny. Výzkum ukazuje, že velcí provozovatelé datových center vyjednávají s velkými výrobci elektřiny, aby zajistili dlouhodobé stabilní dodávky elektřiny nezávislé na ostatních požadavcích sítě.
Tato konkurence nevyhnutelně zvýší ceny elektřiny a tyto náklady se nakonec přenesou na uživatele produktů a služeb umělé inteligence.
V důsledku toho odborníci doporučují, aby se organizace předem připravily na rostoucí náklady na elektřinu a snažily se podepsat dlouhodobé smlouvy o poskytování služeb datových center za rozumné ceny.
Znepokojivý je i dopad na životní prostředí. Očekává se, že do roku 2030 se uhlíkové emise z datových center mohou více než zdvojnásobit ve srovnání s rokem 2022, což představuje novou výzvu pro globální cíle snižování emisí.
Podle Goldman Sachs budou „společenské náklady“ nárůstu uhlíkových emisí jen z datových center činit 125 až 140 miliard USD (současná hodnota).
Gartner odhaduje, že do roku 2027 dosáhne poptávka po elektřině pro provoz serverů optimalizovaných pro umělou inteligenci 500 terawatthodin ročně, což je 2,6krát více než v roce 2023.
V krátkodobém horizontu, aby bylo možné uspokojit rostoucí poptávku po elektřině, některé elektrárny na fosilní paliva, které byly původně naplánovány k vyřazení z provozu, možná budou muset prodloužit svou provozní životnost, což dále zhorší tlak na životní prostředí.
Datová centra vyžadují 24-hodinu nepřetržitého napájení a v současnosti se musí spoléhat na vodní elektrárny, elektrárny na fosilní paliva nebo jaderné elektrárny, aby zajistily takové stabilní dodávky elektřiny.
Zatímco obnovitelné zdroje energie, jako je vítr a solární energie, jsou šetrné k životnímu prostředí, bez podpory systémů pro ukládání energie je obtížné se na ně spolehnout, aby uspokojily nepřetržité energetické nároky datových center.
Graf|Změny v zatížení datového centra a spotřebě energie za posledních devět let (Zdroj: Goldman Sachs)
K řešení těchto problémů průmysl zkoumá různá řešení. Některé společnosti zvyšují investice do obnovitelné energie a aktivně podporují komercializaci nových jaderných energetických technologií.
Technologické společnosti také zkoumají inovativní metody ke zlepšení energetické účinnosti. Z dlouhodobého hlediska může vývoj nových technologií skladování baterií nebo technologií čisté energie (jako jsou malé jaderné reaktory) poskytnout nová řešení.
Stojí za zmínku, že samotná technologie AI by mohla přispět k řešením urychlením inovací v oblastech, jako je zdravotnictví, zemědělství a vzdělávání, a také zlepšením energetické účinnosti.
A konečně, výzkumné zprávy obou společností naznačují, že by podniky měly při formulování strategií rozvoje AI plně zvážit potenciální rizika nedostatku energie, posoudit dopad rostoucích nákladů na energii v budoucnu a aktivně hledat alternativní řešení.
Slibná řešení zahrnují používání technologií edge computingu, přijímání menších velkých modelů a upřednostňování výpočetní efektivity při vývoji generativních aplikací AI.
Je zřejmé, že vývoj technologie AI přetváří globální energetické prostředí. Vyvažování technologických inovací, energetické bezpečnosti a ochrany životního prostředí bude významnou výzvou, které bude globální technologický a energetický průmysl v budoucnu čelit společně. (Článek znovu publikován z DeepTech)
