كيف يؤدي السحب الهائل من الطاقة للذكاء الاصطناعي التوليدي إلى إرهاق شبكتنا

بفضل طفرة الذكاء الاصطناعي، تظهر مراكز البيانات الجديدة بالسرعة التي تستطيع بها الشركات بنائها. وقد تُرجم هذا إلى طلب كبير على الطاقة لتشغيل وتبريد الخوادم الموجودة بالداخل. والآن تتزايد المخاوف بشأن ما إذا كانت الولايات المتحدة قادرة على توليد ما يكفي من الكهرباء لاعتماد الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع، وما إذا كانت شبكتنا القديمة قادرة على التعامل مع هذا العبء.

وقال ديبتي فاتشاني، رئيس قسم السيارات في شركة آرم: “إذا لم نبدأ في التفكير في مشكلة الطاقة هذه بشكل مختلف الآن، فلن نرى هذا الحلم الذي نحلم به أبدًا”. أصبحت المعالجات منخفضة الطاقة الخاصة بشركة الرقائق ذات شعبية متزايدة لدى المتوسعين مثل جوجل, مايكروسوفت وأوراكل و أمازون – على وجه التحديد لأنها يمكن أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 15% في مراكز البيانات.

نفيدياتشتمل أحدث شرائح الذكاء الاصطناعي الخاصة بشركة Grace Blackwell على وحدات المعالجة المركزية المستندة إلى Arm والتي تقول إنها يمكنها تشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي التوليدية بطاقة أقل بـ 25 مرة من الجيل السابق.

وقال فاتشاني: “سيكون توفير كل جزء أخير من الطاقة تصميمًا مختلفًا تمامًا عما هو عليه عندما تحاول تحقيق أقصى قدر من الأداء”.

هذه الإستراتيجية المتمثلة في تقليل استخدام الطاقة من خلال تحسين كفاءة الحوسبة، والتي يشار إليها غالبًا باسم “المزيد من العمل لكل واط”، هي إحدى الإجابات لأزمة الطاقة التي يعتمدها الذكاء الاصطناعي. ولكن هذا ليس كافيا تقريبا.

يستخدم استعلام ChatGPT ما يقرب من 10 أضعاف الطاقة التي يستهلكها بحث Google النموذجي، وفقًا لتقرير صادر عن Goldman Sachs. يمكن أن يستهلك إنشاء صورة مدعمة بالذكاء الاصطناعي نفس القدر من الطاقة الذي يستهلكه شحن هاتفك الذكي

هذه المشكلة ليست جديدة. وجدت التقديرات في عام 2019 أن تدريب نموذج لغة كبير واحد ينتج كمية من ثاني أكسيد الكربون تعادل عمر خمس سيارات تعمل بالغاز بالكامل.

كما أن القائمين على التوسع الفائق في بناء مراكز البيانات لاستيعاب هذا السحب الهائل من الطاقة يشهدون أيضًا ارتفاعًا في الانبعاثات. أظهر أحدث تقرير بيئي لشركة جوجل أن انبعاثات الغازات الدفيئة ارتفعت بنسبة 50% تقريبًا من عام 2019 إلى عام 2023، ويرجع ذلك جزئيًا إلى استهلاك الطاقة في مراكز البيانات، على الرغم من أنها قالت أيضًا إن مراكز البيانات الخاصة بها تتمتع بكفاءة في استخدام الطاقة بمقدار 1.8 مرة مقارنة بمركز بيانات نموذجي. ارتفعت انبعاثات مايكروسوفت بنسبة 30% تقريبًا في الفترة من 2020 إلى 2024، ويرجع ذلك جزئيًا أيضًا إلى مراكز البيانات.

وفي مدينة كانساس، حيث تقوم شركة ميتا ببناء مركز بيانات يركز على الذكاء الاصطناعي، فإن احتياجات الطاقة مرتفعة للغاية لدرجة أنه تم تعليق خطط إغلاق محطة طاقة تعمل بالفحم.

هناك أكثر من 8000 مركز بيانات على مستوى العالم، وأعلى تركيز لها في الولايات المتحدة. وبفضل الذكاء الاصطناعي، سيكون هناك المزيد بحلول نهاية هذا العقد. تقدر مجموعة بوسطن الاستشارية أن الطلب على مراكز البيانات سيرتفع بنسبة 15% إلى 20% كل عام حتى عام 2030، حيث من المتوقع أن تشكل 16% من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. وهذا أعلى من 2.5% فقط قبل إصدار ChatGPT من OpenAI في عام 2022، وهو يعادل الطاقة التي يستخدمها حوالي ثلثي إجمالي المنازل في الولايات المتحدة..

قامت CNBC بزيارة مركز بيانات في وادي السيليكون لمعرفة كيف يمكن للصناعة التعامل مع هذا النمو السريع، وأين ستجد القوة الكافية لتحقيق ذلك.

وقال جيف تينش، نائب الرئيس التنفيذي لمركز بيانات Vantage في أمريكا الشمالية ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ: “نعتقد أن حجم الطلب الذي سنراه من التطبيقات الخاصة بالذكاء الاصطناعي سيكون أكبر أو أكثر مما رأيناه تاريخياً من الحوسبة السحابية”. .

تتعاقد العديد من شركات التكنولوجيا الكبرى مع شركات مثل Vantage لإيواء خوادمها. وقال تينش إن مراكز بيانات Vantage تتمتع عادةً بالقدرة على استخدام ما يزيد عن 64 ميجاوات من الطاقة، أو ما يعادل طاقة عشرات الآلاف من المنازل.

وقال تينش: “يتم شراء العديد من هذه الأجهزة من قبل عملاء فرديين، حيث سيكون لديهم كامل المساحة المؤجرة لهم. وبينما نفكر في تطبيقات الذكاء الاصطناعي، يمكن أن تنمو هذه الأرقام بشكل كبير إلى ما هو أبعد من ذلك إلى مئات الميغاواط”. .

كانت سانتا كلارا، كاليفورنيا، حيث زارت CNBC شركة Vantage، منذ فترة طويلة واحدة من النقاط الساخنة في البلاد لمجموعات مراكز البيانات القريبة من العملاء المتعطشين للبيانات. كان المقر الرئيسي لشركة Nvidia مرئيًا من السطح. وقال تينش إن هناك “تباطؤًا” في شمال كاليفورنيا بسبب “نقص توافر الطاقة من المرافق هنا في هذه المنطقة”.

تقوم شركة Vantage ببناء جامعات جديدة في أوهايو وتكساس وجورجيا.

“تبحث الصناعة نفسها عن أماكن يمكن فيها الوصول بشكل مباشر إلى مصادر الطاقة المتجددة، سواء الرياح أو الطاقة الشمسية، وغيرها من البنية التحتية التي يمكن الاستفادة منها، سواء كان ذلك جزءًا من برنامج حوافز لتحويل ما كان يمكن أن يكون محطة تعمل بالفحم إلى وقال تينش: “الغاز الطبيعي، أو البحث بشكل متزايد عن طرق لاستخلاص الطاقة من المنشآت النووية”.

غالبًا ما تكون الشبكة القديمة غير مجهزة للتعامل مع الحمل حتى في حالة إمكانية توليد طاقة كافية. يحدث الاختناق في توصيل الطاقة من موقع التوليد إلى مكان استهلاكها. أحد الحلول هو إضافة مئات أو آلاف الأميال من خطوط النقل

وقال شاولي رين، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد: “هذا مكلف للغاية ويستغرق وقتا طويلا، وأحيانا يتم نقل التكلفة إلى السكان في زيادة فاتورة المرافق”.

قوبلت جهود بقيمة 5.2 مليار دولار لتوسيع الخطوط إلى منطقة فيرجينيا المعروفة باسم “زقاق مركز البيانات” بمعارضة من دافعي الضرائب المحليين الذين لا يريدون زيادة فواتيرهم لتمويلها. المشروع.

الحل الآخر هو استخدام البرامج التنبؤية لتقليل حالات الفشل في واحدة من أضعف نقاط الشبكة: المحول.

وقال راهول شاتورفيدي، الرئيس التنفيذي لشركة VIE Technologies، إن “جميع الكهرباء المولدة يجب أن تمر عبر محول”، مضيفًا أن هناك ما بين 60 إلى 80 مليونًا منها في الولايات المتحدة.

يبلغ متوسط ​​عمر المحول أيضًا 38 عامًا، لذا فهو سبب شائع لانقطاع التيار الكهربائي. استبدالها مكلف وبطيء. تصنع شركة VIE مستشعرًا صغيرًا يتم توصيله بالمحولات للتنبؤ بالفشل وتحديد أي منها يمكنه التعامل مع المزيد من الحمل حتى يمكن نقله بعيدًا عن أولئك المعرضين لخطر الفشل.

وقال شاتورفيدي إن الأعمال تضاعفت ثلاث مرات منذ إصدار ChatGPT في عام 2022، ومن المتوقع أن تتضاعف أو تتضاعف ثلاث مرات مرة أخرى في العام المقبل.

وستتطلب مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي أيضًا سحب ما بين 4.2 مليار إلى 6.6 مليار متر مكعب من المياه بحلول عام 2027 لتظل باردة، وفقًا لبحث رين. وهذا أكثر من إجمالي سحب المياه السنوي لنصف المملكة المتحدة

وقال: “الجميع يشعرون بالقلق من أن الذكاء الاصطناعي يستهلك الكثير من الطاقة. يمكننا حل ذلك عندما ننهض من مؤخرتنا ونتوقف عن كوننا أغبياء فيما يتعلق بالطاقة النووية، أليس كذلك؟ هذا قابل للحل. فالمياه هي العامل الأساسي الذي يحد مما سيأتي فيما يتعلق بالذكاء الاصطناعي”. توم فيرجسون، الشريك الإداري في Burnt Island Ventures.

وجد فريق بحث رين أن كل 10 إلى 50 مطالبة من ChatGPT يمكنها أن تحرق ما تجده في زجاجة مياه قياسية سعة 16 أونصة.

يتم استخدام الكثير من هذه المياه للتبريد بالتبخير، لكن مركز بيانات Vantage’s Santa Clara يحتوي على وحدات تكييف هواء كبيرة تعمل على تبريد المبنى دون أي سحب للمياه.

الحل الآخر هو استخدام السائل للتبريد المباشر للرقاقة.

“بالنسبة للعديد من مراكز البيانات، يتطلب ذلك قدرًا هائلاً من التعديلات التحديثية. في حالتنا في Vantage، منذ حوالي ست سنوات، قمنا بنشر تصميم يسمح لنا بالاستفادة من حلقة الماء البارد هنا في أرضية قاعة البيانات، “قال تينش من فانتاج.

الشركات مثل تفاحةوسامسونج و كوالكوم لقد روجوا لفوائد الذكاء الاصطناعي على الجهاز، مما أدى إلى إبقاء الاستعلامات المتعطشة للطاقة بعيدًا عن السحابة، وبعيدًا عن مراكز البيانات التي تعاني من ضائقة الطاقة.

“سيكون لدينا قدر كبير من الذكاء الاصطناعي الذي ستدعمه مراكز البيانات هذه. وقد يكون أقل مما يطمح إليه الناس. ولكن في النهاية، هناك الكثير من الأشخاص الذين يعملون على إيجاد طرق لإلغاء بعض قيود العرض هذه،” قال تينش. قال.