黄仁勋可能白跑一趟,就算特朗普帮忙谈成合作,美国电力也不够用
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特朗普访华,给英伟达、SpaceX等公司谈不少商务合作的事。但是,就算中国给面子,美国自己争不争气,还不好说。因为这个科技公司如果要扩大产能,绕不开一个基础支撑,那就是电力。
而在发电这一块,作为世界第一科技大国的美国,恐怕也给不到足够的支持。其算力缺电问题,已经引起诸多AI巨头的担忧,并积极布局了。
(黄仁勋曾警告算力缺电问题)
在最后时刻拿到“空军一号机票”的英伟达CEO黄仁勋,早在去年底就四处奔走,发出警告,人工智能的尽头是电力。
为什么这么说?
要知道,一台普通的CPU服务器,功耗就在130~350瓦,看起来不太惊人。而高端的AI GPU服务器,功耗就达到700~1200瓦,似乎也能接受。
但是,一座大型AI数据中心,其芯片数量可能达到数万乃至数十万颗。如此庞大的数据中心里,所有芯片同时运行,功耗就能达到天文数字。有人指出,目前人类制造的高端芯片,单位体积功率密度甚至已经超过了太阳核心!
(一座数据中心的耗电量相当惊人)
除了芯片之外,数据中心还需要24小时不间断地为芯片散热降温,同样需要消耗惊人电力。具体算下来,一座数据中心用于计算的电力可能仅有60%左右,其余40%都是用来降温的。
当前,训练一个大模型,可能需要几个月的时间,其耗电量相当于数千乃至数万户家庭一年的用电量。而随后的推理,是真正的耗电大头。你随手用AI工具提一个问题,就比传统的搜索引擎耗电量大得多。AI生成一张图片的耗电量,更是能达到普通搜索的10倍。
想一想,每时每刻有多少人在利用AI工具,就能想象其整体耗电量有多么恐怖。
以美国为例,其境内所有数据中心在2024年的总耗电量达到了183太瓦时,占全国电力的4%左右,几乎和巴基斯坦全国的年用电量相当。
(美国电网设备都相当老旧)
而据推测,到2030年的时候,美国全部数据中心的耗电量将达到945太瓦时。其飙升速度,远超过美国电力的增长水平。
问题在于,作为世界上最发达的国家,反而在供电这个基础环节遇上了麻烦。
目前,美国境内的电力基础设施都是上世纪五十到七十年代之间的设备,差不多70%的输电线路和电力变压器运行时间超过25年,老旧问题严重。想要新建发电厂和高压输电线,又要涉及联邦、州、地方多层审批,有时还要面临环境评估和社区反对的困境。
即便这些问题解决了,准备动工,他们又会发现,包括变压器在内的许多关键设备,都要从中国进口。尤其是特高压技术,只有中国足够成熟。哪怕准备掏钱,也会因为联邦政府各种封锁措施,无法引入中国设备。
美国想要建造新的发电站,太难了。
在前不久接受采访谈到这一话题的时候,中国工程院院士王坚曾笑道,仅仅电力这一个问题就足以让世界首富马斯克破防,其中难度甚至比送卫星上太空还要艰难。
因此,特朗普一度放话,各位科技巨头,如果想发展人工智能,就自己搞电力去。言外之意,这事联邦政府有心无力。
于是我们看到,微软与美国联合能源公司签订协议,重启三哩岛核电站;亚马逊投资核能技术公司X-Energy建设小型模块化核反应堆;谷歌与初创公司Kairos Power合作部署先进反应堆。许多公司索性将数据中心建在核电站旁边,这样可以就近用电,还能减少电力运输期间发生的损失。
(三哩岛核电站)
作为世界首富,科技狂人马斯克则更为大胆,豪言要发射100万颗卫星,建立太空数据中心。甚至要为此建立一座月球城市,借助月球的低重力环境实现这一宏伟计划。届时,SpaceX公司每年就能新增100吉瓦的人工智能计算能力。
这个计划的优势在于,电力来自太阳能,近乎无限;太空空间巨大,节省地面空间;降温比地面轻松,维护成本也更低。其弊端也很明显,那就是目前无法实现。因此,短期之内,马斯克若要发展人工智能技术,仍然有赖于现有发电技术。
美国如此艰难,中国怎样呢?
统计数据表明,我国的数据中心仅占全国总发电量的1.68%。到2030年,这一数字预计将达到3%,完全不足以对发电能力构成挑战。
(中国的发电能力游刃有余)
这不是说中国的数据中心不够强大,而是我们的发电能力实在太强了。
据统计,我国去年一年的发电量超过了10.4万亿千瓦时,是全世界第一个达到此水准的国家,不仅比美国多了一倍,更是独占全世界1/3的发电量。马斯克甚至夸张地预测,中国2026年总发电量有望达到美国的3倍。
前些年,我国提出了东数西算概念,也就是把数据中心建设在西部。这一来可以利用当地较低的气温降低散热成本,二来当地风能、太阳能本就丰富,发电成本不足东部一半,三来还能带动西部发展,一举多得。
(东数西算和算电协同助力中国摆脱电老虎束缚)
此外,我国今年还将算电协同概念写进政府工作报告。简单来说,就是将算力基础设施(数据中心、智算中心)与电力系统(发电、输配电、用电)进行深度融合,二者根据各自特点和需求共同优化。
看起来,好像和美国AI巨头们纷纷给自己盖发电厂类似,但我国的视角实际上高得多。
一方面,这一系统使用的都是清洁能源,减少碳排放,而且不挤占现在的民生用电。另一方面,该系统可以实时追踪电价,在电价最便宜的时候集中计算,降低成本。
近日,摩根士丹利发表一份最新研究报告指出,中国非常善于发现下一个高增长领域并提前布局。如今,算电协同正是其典型表现。当美国AI巨头们仍然在不断给“电老虎”喂电时,中国已经进入next level,用算力反哺电力了。
正因如此,马斯克此前警告称,中国甚至只凭借丰富的能源,就可以在当下的人工智能竞赛中获胜。
美国算力缺电的问题,归根结底是得不到提前规划,算力被电力牵着鼻子走。而中国却预见了未来,推动算力和电力的融合。等美国发展到这一步的时候,会发现中国早已实现布局。正如其传统汽车霸占市场几十年,如今却要畏惧中国的新能源车。
如果没有长远的规划,即便今天解决算力缺电问题,未来也会遇到新的困境。届时,美国恐怕只能看着中国一骑绝尘了。
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