Искусственный интеллект – вампир с ненасытной жаждой электричества

В настоящее время тема искусственного интеллекта (ИИ) обсуждается все чаще и подогревает горячие споры о необходимости «делегировать» ИИ некоторые задачи, а то и целые отрасли, которые можно выполнять без вмешательства и присутствия человека. Искусственный интеллект больше не только способен все более быстрыми и эффективными способами находить, группировать и каталогизировать информацию, присутствующую в сети, но благодаря развитию своих вычислительных возможностей ИИ теперь может выполнять задачи, ранее немыслимые, например, синхронны перевод разговоров в реальном времени, создание фотографий людей или пейзажей, начиная с краткого описания, или даже сочинение и создание музыки или видео без музыкантов или актеров. Понятие и термин искусственного интеллекта зародились в 1956 году, но популярность этой технологии начала расти по мере увеличения объемов обрабатываемых данных, разработки все более сложных алгоритмов управления массами данных и увеличения вычислительной мощности компьютеров и серверов, на которых эти данные хранятся и обрабатываются. То, что мы сегодня называем ИИ, правильнее определить, как «генеративный» искусственный интеллект, который представляет собой эволюцию «машинного обучения» и «глубокого обучения», которые являются основой процессов анализа и обработки данных, на которых ИИ опирается и из которых он экстраполирует информацию, необходимую для его функционирования.

Хотя внимание уделяется огромным вычислительным мощностям, которые могут сделать людей «устаревшими» и «не нужными» в некоторых областях, мы склонны упускать из виду, какое влияние ИИ оказывает и будет оказывать на потребление энергии. Процессы, которые выполняет искусственный интеллект, на самом деле очень энергозатратны. Согласно статистике Goldman Sachs, обработка запроса ChatGPT требует в среднем в десять раз больше электроэнергии, чем необходимо для выполнения поиска в Google. Министерство энергетики США (DOE) сравнило потребление энергии офисами и центрами обработки данных и обнаружило, что центры обработки данных потребляют в 10–50 раз больше энергии, чем типичное коммерческое здание. Европейский Союз опубликовал исследование, в котором показано, что в 2022 году потребление электроэнергии европейскими центрами обработки данных, оцениваемое в пределах от 45 до 65 ТВт·ч, примерно вдвое превысило потребление всего телекоммуникационного сектора, оцениваемое в пределах от 25 до 30 ТВт·ч.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), спрос на электроэнергию для работы серверов, расположенных в центрах обработки данных, растет с 2010 года настолько, что составляет примерно 3% мирового потребления электроэнергии. По оценкам МЭА, к 2026 году эти объемы должны удвоиться, превысив при самом пессимистическом сценарии 1000 ТВт·ч. В зависимости от количества центров обработки данных, которые будут введены в эксплуатацию в будущем, повышения энергоэффективности, а также развития и распространения искусственного интеллекта и криптовалют, спрос на электроэнергию может достичь значения от 650 до 1050 ТВт·ч по сравнению с 460 ТВт·ч в 2022 году. Опять же, по данным МЭА, 1% парниковых газов можно отнести на производство электроэнергии, необходимой для поддержания функционирования центров обработки данных, разбросанных по всему миру.

Распространение серверов и центров обработки данных вовсе не однородно, более того, оно имеет довольно высокую концентрацию. США, учитывая также наличие на их территории крупнейших мировых ИТ-компаний, являются страной с наибольшим количеством дата-центров. Анализ «США, нужна более крупная (энергетическая) лодка: взгляд на величину прогнозируемого спроса на энергию в перспективе» консалтинговой фирмы Pickering Energy Partners (PEP) подчеркнул, что в Соединенных Штатах действует примерно 5381 центр обработки данных, что в 10 раз больше, чем этот показатель в Германии, 521, а она на втором месте в мире, и в 12 раз выше, чем у Китая – 449. Исследование PEP также выделяет два других очень важных данных для оценки влияния ИИ на будущий спрос на электроэнергию, а именно темпы исследований и разработок и уровень его эффективного использования. В США, например, уровень развития ИИ составляет 43%, а уровень его использования — всего 25%. В Германии темпы развития и распространения соответствуют среднемировым показателям и составляют 44% и 34% соответственно, тогда как в Китае они составляют 58%, самый высокий в мире, и 30%, один из самых низких в мире. Анализируя эти данные, американская консалтинговая фирма хотела подчеркнуть, что влияние искусственного интеллекта на спрос на электроэнергию все еще можно считать ограниченным, и поэтому прогнозы правительства США по энергопотреблению не очень реалистичны. Фактически, консервативная оценка PEP предусматривает удвоение текущего потребления электроэнергии в Соединенных Штатах, которое может достичь 8400 ТВт·ч. В Европе ситуация в электроэнергетическом секторе несколько иная. Хотя Европа, по сути, является вторым регионом в мире по концентрации операционных дата-центров, их размеры несопоставимы с размерами дата-центров в США. Тем не менее, вес их потребления в общем спросе на электроэнергию не является незначительным и составляет 2,7%. Следует также отметить, что этот процент, по оценкам, будет расти и может достичь 3,2% к 2030 году, что означает рост на 28% по сравнению с 2018 годом. Несмотря на усилия Европейского Союза по ограничению растущего потребления центров обработки данных, посредством утверждения Директивы по энергоэффективности, которая устанавливает сокращение потребления электроэнергии как минимум на 11%, к 2030 году потребление для работы центров обработки данных может достичь около 100 ТВт·ч, что вдвое больше, чем в 2022 году.

Таким образом, распространение использования искусственного интеллекта, похоже, представляет собой еще один фактор, способный оказать дальнейшее давление на мировые планы электрификации. Однако в политическом контексте, целью которого является снижение веса углеводородов в глобальной энергетической структуре в пользу возобновляемых источников энергии, возникают новые вопросы о том, как можно обеспечить энергетическую безопасность.

Возобновляемые источники энергии, учитывая имеющиеся в настоящее время технологии, на сегодняшний день фактически не только не способны компенсировать и гарантировать те объемы энергии, которые уже не будут производиться с использованием углеводородов, но даже не смогут справиться с производством дополнительного количества электроэнергии, необходимой дата-центрам. Соединенные Штаты могут еще раз представить яркий пример этого. Согласно анализу Министерства энергетики США «На пути к 100% чистой электроэнергии», правительство США установило, что к 2030 году страна должна быть в состоянии производить не менее 80% электроэнергии из возобновляемых источников. Данные Управления энергетической информации (EIA) на конец 2023 года показали, однако, что цель все еще довольно далека, поскольку 894 ТВт·ч было произведено из 4178 ТВт·ч из возобновляемых источников, что составляет примерно 22% всей энергетики США. Предполагая, что в будущем спрос на электроэнергию останется неизменным, ожидается, что альтернативные источники будут генерировать 3400 ТВт·ч, что примерно в 3,5 раза больше, чем они способны производить сегодня. Если, исходя из степени внедрения ИИ, темпы роста спроса на энергию будут составлять от 3,7% до 15% в год, мощность производства электроэнергии из возобновляемых источников должна достичь, по самым скромным оценкам, 4500 ТВт·ч. Планируемые в США генерирующие мощности из альтернативных источников, однако, похоже, не смогут идти в ногу с ростом потенциальных потребностей в энергии, учитывая, что по данным EIA на 2024 год прибавка «всего» 45 ГВт·ч, или 0,045 ТВт·ч, из которых 36 приходится на солнечную генерацию и 8 ГВт·ч на ветровую.

Даже что касается Европы, существуют сомнения в способности возобновляемых источников производить дополнительные объемы электроэнергии, необходимые для поэтапного отказа от углеводородов и удовлетворения растущего спроса. Тем не менее, Европейская комиссия увеличила свои цели по производству энергии из возобновляемых источников на 2030 год, доведя их с 32% как минимум до 42,5%, т.е. почти вдвое по сравнению с 23% в 2022 году. Несмотря на то, что в первом полугодии 2024 года на возобновляемые источники приходилось 50% энергии от структуры производства электроэнергии, добавив 56 ГВт·ч солнечной энергии и 16 ГВт·ч ветровой энергии в 2023 году. Примечательно, что это стало возможным с учетом вынужденного отказа от природного газа и угля, но также, и прежде всего, в связи со снижением спроса за саму электроэнергию, которая в 2023 году зафиксировала снижение примерно на 6,5%, 186 ТВт·ч, по сравнению с тем же периодом 2021 года, после сокращения энергоемкого промышленного производства Евросоюза. Общий спрос на электроэнергию в Европе, опять же в конце 2023 года, составлял около 2697 ТВт·ч, что является самым низким уровнем, зарегистрированным с 2001 года. Однако производственные мощности из возобновляемых источников по-прежнему далеки от установленных целей. Среднегодовой прирост производства из возобновляемых источников в Европе составил около 1%, однако согласно плану REPowerEU к 2030 году генерирующие мощности должны увеличиться примерно с 614 ГВт·ч в 2023 году до 1236 ГВт·ч за счет солнечной и ветровой энергии, а именно с 260 ГВт·ч и 221 ГВт·ч в 2023 году до 700 ГВт·ч и 400 ГВт·ч соответственно.

Таким образом, цифры, похоже, указывают на то, как мы все больше приближаемся к перепутью, на котором политические амбиции отказа от использования ископаемого топлива должны будут вступить в противоречие с реальными производственными мощностями и как они смогут удовлетворить спрос на электроэнергию, которому суждено расти после электрификации и цифровизации мира, в котором мы живем. По заявлению МЭА, на сегодняшний день цель увеличения генерирующих мощностей из альтернативных источников в три раза сомнительна. По мнению Фатиха Бироля, исполнительного директора МЭА, именно национальные правительства должны обеспечить большие стимулы для перехода к более устойчивой энергетической системе, тем самым сокращая загрязнение окружающей среды. Однако не может быть сомнений в том, что политических действий правительств недостаточно, поскольку установленные экологические цели слишком амбициозны и на самом деле не принимают во внимание препятствия, физические и/или финансовые, которые необходимо преодолеть, и необходимые усилия для достижения поставленных целей, будь то среднесрочные (2030 г.) или долгосрочные (2050 г.).