Kebimbangan Penggunaan Tenaga AI: Sejauh Mana Kuasa yang Digunakannya?

Pengenalan kepada Penggunaan Tenaga AI

Perkembangan pesat kecerdasan buatan (AI) telah mencetuskan perbincangan meluas, dengan salah satu isu utama adalah penggunaan tenaga yang mengejutkan. Ada yang bergurau bahawa AI tidak akan dapat menggantikan manusia sepenuhnya sehingga kos elektrik lebih mahal daripada roti, tetapi di sebalik jenaka ini tersembunyi realiti yang tidak boleh diabaikan dalam pembangunan AI: penggunaan tenaga yang tinggi boleh menjadi penghalang kepada kemajuannya. Bekas jurutera Google, Kyle Corbitt, mendedahkan di media sosial bahawa Microsoft menghadapi masalah berkaitan elektrik semasa melatih GPT-6.

Untuk melatih model AI berskala besar, jurutera Microsoft sedang berusaha membina rangkaian InfiniBand untuk menghubungkan GPU yang tersebar di pelbagai wilayah. Kerja ini sangat rumit kerana jika lebih daripada 100,000 cip H100 dikerahkan di kawasan yang sama, grid elektrik tempatan akan terbeban dan berisiko runtuh.

Mengapa ini berlaku? Mari kita buat pengiraan mudah. Data Nvidia menunjukkan bahawa kuasa puncak setiap cip H100 ialah 700W, jadi penggunaan kuasa puncak 100,000 cip adalah setinggi 70 juta watt. Pengamal industri tenaga menegaskan bahawa penggunaan tenaga yang besar ini bersamaan dengan keseluruhan output loji janakuasa solar atau angin berskala kecil. Selain itu, kita juga perlu mengambil kira penggunaan tenaga kemudahan sokongan seperti pelayan dan peralatan penyejukan. Semua peralatan yang menggunakan tenaga ini tertumpu di kawasan yang kecil, dan tekanan ke atas grid elektrik dapat dibayangkan.

Penggunaan Tenaga AI: Puncak Aisberg

Sebuah laporan di The New Yorker pernah menarik perhatian meluas, dengan anggaran bahawa ChatGPT mungkin menggunakan lebih daripada 500,000 kilowatt-jam elektrik setiap hari. Walaupun begitu, penggunaan tenaga AI pada masa ini masih tidak seberapa berbanding dengan mata wang kripto dan pusat data tradisional. Kesukaran yang dihadapi oleh jurutera Microsoft menunjukkan bahawa bukan hanya penggunaan tenaga teknologi itu sendiri yang menghalang pembangunan AI, tetapi juga penggunaan tenaga infrastruktur sokongan dan kapasiti grid elektrik.

Laporan Agensi Tenaga Antarabangsa (IEA) menunjukkan bahawa pada tahun 2022, penggunaan tenaga global oleh pusat data, kecerdasan buatan, dan mata wang kripto mencapai 460 TWh, yang menyumbang kira-kira 2% daripada penggunaan tenaga global. IEA meramalkan bahawa dalam senario terburuk, penggunaan tenaga dalam bidang ini akan mencapai 1000 TWh pada tahun 2026, bersamaan dengan penggunaan tenaga seluruh Jepun.

Perlu diingat bahawa penggunaan tenaga yang dilaburkan secara langsung dalam penyelidikan AI pada masa ini jauh lebih rendah daripada pusat data dan mata wang kripto. Nvidia mendominasi pasaran pelayan AI, dan membekalkan kira-kira 100,000 cip pada tahun 2023, dengan penggunaan tenaga tahunan kira-kira 7.3 TWh. Sebagai perbandingan, penggunaan tenaga mata wang kripto pada tahun 2022 adalah setinggi 110 TWh, bersamaan dengan penggunaan tenaga seluruh Belanda.

Penggunaan Tenaga Penyejukan: Tidak Boleh Diabaikan

Kecekapan tenaga pusat data biasanya diukur dengan nisbah kecekapan penggunaan tenaga (PUE), iaitu nisbah semua tenaga yang digunakan kepada tenaga yang digunakan oleh beban IT. Semakin hampir nilai PUE kepada 1, semakin kurang tenaga yang dibazirkan oleh pusat data. Laporan Uptime Institute menunjukkan bahawa nilai PUE purata pusat data besar global pada tahun 2020 adalah kira-kira 1.59. Ini bermakna bahawa untuk setiap 1 kWj elektrik yang digunakan oleh peralatan IT pusat data, peralatan sokongannya akan menggunakan 0.59 kWj elektrik.

Sebahagian besar penggunaan tenaga tambahan pusat data digunakan untuk sistem penyejukan. Kajian menunjukkan bahawa tenaga yang digunakan oleh sistem penyejukan boleh mencapai 40% daripada jumlah penggunaan tenaga pusat data. Dengan peningkatan berterusan cip, kuasa peranti tunggal meningkat, dan kepadatan kuasa pusat data juga terus meningkat, yang menimbulkan keperluan yang lebih tinggi untuk pelesapan haba. Walau bagaimanapun, pembaziran tenaga boleh dikurangkan dengan ketara dengan menambah baik reka bentuk pusat data.

Nilai PUE pusat data yang berbeza sangat berbeza, bergantung pada faktor seperti sistem penyejukan dan reka bentuk struktur. Laporan Uptime Institute menunjukkan bahawa nilai PUE negara-negara Eropah telah menurun kepada 1.46, manakala lebih daripada satu persepuluh pusat data di rantau Asia Pasifik masih mempunyai nilai PUE lebih daripada 2.19.

Untuk mencapai matlamat penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan, negara-negara di seluruh dunia mengambil langkah-langkah. Sebagai contoh, Kesatuan Eropah mewajibkan pusat data besar untuk memasang peralatan pemulihan haba sisa; kerajaan AS melabur dalam penyelidikan dan pembangunan semikonduktor yang lebih cekap tenaga; kerajaan China juga telah memperkenalkan dasar yang mewajibkan pusat data untuk mempunyai nilai PUE tidak lebih tinggi daripada 1.3 mulai 2025, dan secara beransur-ansur meningkatkan perkadaran penggunaan tenaga boleh diperbaharui, mencapai 100% menjelang 2032.

Penggunaan Elektrik Syarikat Teknologi: Sukar untuk Menjimatkan, Lebih Sukar untuk Membuka Sumber

Dengan perkembangan mata wang kripto dan AI, skala pusat data syarikat teknologi utama terus berkembang. Menurut statistik IEA, Amerika Syarikat mempunyai 2,700 pusat data pada tahun 2022, menggunakan 4% daripada elektrik negara, dan dijangka kadar ini akan mencapai 6% menjelang 2026. Disebabkan sumber tanah yang semakin terhad di pantai timur dan barat Amerika Syarikat, pusat data secara beransur-ansur beralih ke wilayah tengah, tetapi bekalan elektrik di wilayah ini mungkin tidak dapat memenuhi permintaan.

Beberapa syarikat teknologi cuba melepaskan diri daripada kekangan grid elektrik dan membeli elektrik secara langsung dari loji janakuasa nuklear berskala kecil, tetapi ini memerlukan proses kelulusan pentadbiran yang rumit. Microsoft cuba menggunakan AI untuk membantu melengkapkan permohonan, manakala Google menggunakan AI untuk menjadualkan tugas pengiraan untuk meningkatkan kecekapan operasi grid elektrik dan mengurangkan pelepasan karbon. Mengenai bila pelakuran nuklear terkawal boleh digunakan, ia masih belum diketahui pada masa ini.

Pemanasan Global: Menambah Garam pada Luka

Pembangunan AI memerlukan sokongan grid elektrik yang stabil dan berkuasa, tetapi dengan kejadian cuaca ekstrem yang kerap, grid elektrik di banyak wilayah menjadi lebih rapuh. Pemanasan global menyebabkan kejadian cuaca ekstrem lebih kerap, yang bukan sahaja meningkatkan permintaan elektrik dan membebankan grid elektrik, tetapi juga memberi kesan langsung kepada kemudahan grid elektrik. Laporan IEA menunjukkan bahawa disebabkan oleh kesan kemarau, hujan tidak mencukupi dan pencairan salji awal, bahagian penjanaan hidroelektrik global jatuh ke paras terendah dalam tiga dekad pada tahun 2023, iaitu kurang daripada 40%.

Gas asli biasanya dilihat sebagai jambatan kepada tenaga boleh diperbaharui, tetapi kestabilannya membimbangkan dalam cuaca ekstrem musim sejuk. Pada tahun 2021, gelombang sejuk melanda Texas, Amerika Syarikat, menyebabkan gangguan bekalan elektrik yang meluas, dan beberapa penduduk mengalami gangguan bekalan elektrik selama lebih daripada 70 jam. Salah satu sebab utama bencana ini ialah pembekuan saluran paip gas asli, yang menyebabkan loji janakuasa gas asli terhenti.

Majlis Kebolehpercayaan Elektrik Amerika Utara (NERC) meramalkan bahawa antara 2024 dan 2028, lebih daripada 3 juta orang di Amerika Syarikat dan Kanada akan menghadapi risiko gangguan bekalan elektrik yang semakin meningkat. Untuk memastikan keselamatan tenaga sambil mencapai penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan, banyak negara menganggap loji janakuasa nuklear sebagai langkah peralihan. Pada Persidangan Perubahan Iklim Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (COP 28) yang diadakan pada Disember 2023, 22 negara menandatangani kenyataan bersama yang berjanji untuk meningkatkan kapasiti penjanaan tenaga nuklear kepada tiga kali ganda paras 2020 menjelang 2050. Pada masa yang sama, dengan negara-negara seperti China dan India yang giat mempromosikan pembinaan tenaga nuklear, IEA meramalkan bahawa penjanaan tenaga nuklear global akan mencapai paras tertinggi dalam sejarah menjelang 2025.

Laporan IEA menekankan: "Dalam corak iklim yang sentiasa berubah, meningkatkan kepelbagaian tenaga, meningkatkan keupayaan penjadualan grid elektrik merentas wilayah, dan mengambil cara penjanaan kuasa yang lebih tahan kejutan menjadi sangat penting." Memastikan infrastruktur grid elektrik bukan sahaja berkaitan dengan pembangunan teknologi AI, tetapi juga berkaitan dengan ekonomi negara dan mata pencarian rakyat.