摘要:

數(shù)據(jù)中心已成為云計算、人工智能等必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。但它們大量的能源消耗引起了可持續(xù)發(fā)展的擔(dān)憂。本文回顧了數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵發(fā)展趨勢，特別是人工智能工作負(fù)載的影響，以及提高效率和可再生能源集成所需的措施。

簡介

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)張，數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了爆炸性增長。存儲和處理海量數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)了從云服務(wù)到人工智能等顛覆性技術(shù)的發(fā)展。但這種增長對環(huán)境造成了重大影響。數(shù)據(jù)中心消耗全球電力的3%以上，相當(dāng)于主要國家的用電量。

最近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)凸顯出數(shù)據(jù)中心的巨大能源需求。2022年，愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心消耗了該國全部電力的18%，相當(dāng)于所有城市家庭的用電總量。隨著計算需求的增加，到2030年，數(shù)據(jù)中心可能會消耗愛爾蘭25%的電力。本文檢查了數(shù)據(jù)中心的能源使用趨勢，特別是人工智能所驅(qū)動的趨勢，以及實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)增長的路徑。

水下數(shù)據(jù)中心的創(chuàng)新

為了探索節(jié)能和容錯設(shè)計，微軟在2015年啟動了”Natick”項(xiàng)目。這個實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目研究了封裝在艙內(nèi)并固定在海底的數(shù)據(jù)中心。

水下設(shè)施利用自然的海水冷卻來減少需大量電力的空調(diào)。微軟聲稱其原型與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，能耗降低了近40%。一個部署在蘇格蘭的水下運(yùn)營數(shù)據(jù)中心從2018年至2020年可靠運(yùn)行。

雖然仍處于探索階段，但”Natick”項(xiàng)目展示了通過免費(fèi)海水冷卻改善可持續(xù)性的潛力。它的創(chuàng)新可能幫助數(shù)據(jù)中心在保持可靠性的同時降低排放。

人工智能計算的能源影響

業(yè)內(nèi)專家引述人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)是數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張的主要驅(qū)動因素。與過去幾代相比，BERT、GPT-4、Dall-E等先進(jìn)的生成式人工智能模型需要數(shù)量級更高的計算功率和數(shù)據(jù)量。

例如，谷歌BERT模型的參數(shù)規(guī)模為3.45億，而OpenAI的ChatGPT擁有超過15億個參數(shù)。模型規(guī)模和復(fù)雜度的指數(shù)增長直接增加了數(shù)據(jù)中心的能源需求。大多數(shù)主流人工智能模型運(yùn)行在功耗巨大的GPU上，其能耗是CPU的10-15倍。隨著這些模型的激增，它們的計算需求將給按照傳統(tǒng)工作負(fù)載構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施帶來壓力。

提高效率和可再生能源

數(shù)據(jù)中心正在優(yōu)化，以更有效地處理巨大的計算負(fù)載。位置選擇發(fā)揮著重要作用，較低溫度的氣候可以實(shí)現(xiàn)空氣制冷節(jié)能。冰島和愛爾蘭等北歐地區(qū)是理想的位置，可以利用可再生能源和溫和的氣溫。

運(yùn)營商還將目標(biāo)設(shè)定為100%的可再生能源，使用現(xiàn)場的太陽能和風(fēng)能。微軟、谷歌、亞馬遜等公司承諾實(shí)現(xiàn)碳中和的數(shù)據(jù)中心。Power Usage Effectiveness， PUE等能效指標(biāo)推動了制冷、電源等領(lǐng)域的計算創(chuàng)新。

然而，僅僅依靠效率提升無法抵消數(shù)據(jù)和人工智能模型的指數(shù)增長。該行業(yè)必須在評估數(shù)據(jù)目的和價值、推廣高效軟件和基礎(chǔ)設(shè)施的同時繼續(xù)改進(jìn)。

結(jié)論

數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)了突破性的云計算和人工智能能力，正在改變社會。另一方面，大量的能源消耗和碳足跡引發(fā)了迫切的可持續(xù)發(fā)展問題。

本文重點(diǎn)介紹了關(guān)鍵趨勢，特別是人工智能工作負(fù)載激增對數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張和能源使用的影響。雖然持續(xù)提高效率、采購可再生能源以及水下數(shù)據(jù)中心等創(chuàng)新至關(guān)重要，但僅靠這些還不能完全抵消預(yù)計的增長。

要實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)任的增長，該行業(yè)必須做出更根本的改變。企業(yè)必須審視數(shù)據(jù)和人工智能模型的效率，最大限度地減少非必要的計算。政府應(yīng)制定兼顧創(chuàng)新與環(huán)境限制的深思熟慮的政策。研究人員可以開拓針對數(shù)據(jù)中心的新綠色技術(shù)。

通過在多個方面開展協(xié)作，從智能政策和監(jiān)管到優(yōu)化的軟件和基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心行業(yè)可以在遵守環(huán)境界限的同時繼續(xù)推進(jìn)。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)數(shù)字未來的解決方案已經(jīng)存在；我們必須集體推動解決方案的實(shí)施。數(shù)據(jù)中心必不可少，但其能源影響不再被忽視?？稍偕茉春凸?jié)約技術(shù)必須引領(lǐng)未來。

本文標(biāo)題：人工智能時代數(shù)據(jù)中心能源使用的增長

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