人工智能时代数据中心能源使用的增长

摘要:

数据中心已成为云计算、人工智能等必不可少的基础设施。但它们大量的能源消耗引起了可持续发展的担忧。本文回顾了数据中心的关键发展趋势，特别是人工智能工作负载的影响，以及提高效率和可再生能源集成所需的措施。

简介

随着数字经济的扩张，数据中心出现了爆炸性增长。存储和处理海量数据集实现了从云服务到人工智能等颠覆性技术的发展。但这种增长对环境造成了重大影响。数据中心消耗全球电力的3%以上，相当于主要国家的用电量。

最近的统计数据凸显出数据中心的巨大能源需求。2022年，爱尔兰的数据中心消耗了该国全部电力的18%，相当于所有城市家庭的用电总量。随着计算需求的增加，到2030年，数据中心可能会消耗爱尔兰25%的电力。本文检查了数据中心的能源使用趋势，特别是人工智能所驱动的趋势，以及实现更可持续增长的路径。

水下数据中心的创新

为了探索节能和容错设计，微软在2015年启动了”Natick”项目。这个实验研究项目研究了封装在舱内并固定在海底的数据中心。

水下设施利用自然的海水冷却来减少需大量电力的空调。微软声称其原型与传统数据中心相比，能耗降低了近40%。一个部署在苏格兰的水下运营数据中心从2018年至2020年可靠运行。

虽然仍处于探索阶段，但”Natick”项目展示了通过免费海水冷却改善可持续性的潜力。它的创新可能帮助数据中心在保持可靠性的同时降低排放。

人工智能计算的能源影响

业内专家引述人工智能和机器学习是数据中心扩张的主要驱动因素。与过去几代相比，BERT、GPT-4、Dall-E等先进的生成式人工智能模型需要数量级更高的计算功率和数据量。

例如，谷歌BERT模型的参数规模为3.45亿，而OpenAI的ChatGPT拥有超过15亿个参数。模型规模和复杂度的指数增长直接增加了数据中心的能源需求。大多数主流人工智能模型运行在功耗巨大的GPU上，其能耗是CPU的10-15倍。随着这些模型的激增，它们的计算需求将给按照传统工作负载构建的数据中心基础设施带来压力。

提高效率和可再生能源

数据中心正在优化，以更有效地处理巨大的计算负载。位置选择发挥着重要作用，较低温度的气候可以实现空气制冷节能。冰岛和爱尔兰等北欧地区是理想的位置，可以利用可再生能源和温和的气温。

运营商还将目标设定为100%的可再生能源，使用现场的太阳能和风能。微软、谷歌、亚马逊等公司承诺实现碳中和的数据中心。Power Usage Effectiveness， PUE等能效指标推动了制冷、电源等领域的计算创新。

然而，仅仅依靠效率提升无法抵消数据和人工智能模型的指数增长。该行业必须在评估数据目的和价值、推广高效软件和基础设施的同时继续改进。

结论

数据中心实现了突破性的云计算和人工智能能力，正在改变社会。另一方面，大量的能源消耗和碳足迹引发了迫切的可持续发展问题。

本文重点介绍了关键趋势，特别是人工智能工作负载激增对数据中心扩张和能源使用的影响。虽然持续提高效率、采购可再生能源以及水下数据中心等创新至关重要，但仅靠这些还不能完全抵消预计的增长。

要实现负责任的增长，该行业必须做出更根本的改变。企业必须审视数据和人工智能模型的效率，最大限度地减少非必要的计算。政府应制定兼顾创新与环境限制的深思熟虑的政策。研究人员可以开拓针对数据中心的新绿色技术。

通过在多个方面开展协作，从智能政策和监管到优化的软件和基础设施，数据中心行业可以在遵守环境界限的同时继续推进。实现可持续数字未来的解决方案已经存在；我们必须集体推动解决方案的实施。数据中心必不可少，但其能源影响不再被忽视。可再生能源和节约技术必须引领未来。

本文标题：人工智能时代数据中心能源使用的增长

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