AI的能源消耗问题：算力与水资源的双重挑战

AI成为今年科技领域的绝对热点，先进的AI模型不仅需要算力强大的芯片做支撑，也需要巨大的能耗。

近期，谷歌和微软这两家科技巨头相继公布了他们的年度环境报告，引起公众对于人工智能对水资源影响的关注。据报告数据显示，微软去年的用水量激增34%，而谷歌则消耗了56亿加仑（约合212亿升）的水资源，这相当于填充了31850个标准泳池。这些数据充分揭示了我们生活中不可或缺的人工智能，但其对水资源的消耗也不容忽视。

▲AI算力 图源/图虫创意

一项来自美国科罗拉多大学的研究发现，当ChatGPT被要求回答20至50个问题时，其对清水的消耗量竟然高达500毫升。这种“喝水狂热”的现象引起了全球各国的高度关注。为了应对这一挑战，各国纷纷采取措施，积极引进AI产业，同时致力于寻找方法来节约能源，减轻AI产业对环境和资源的负面影响。在这种情况下，我们不禁要思考如何平衡AI技术的发展与环境保护之间的关系，以确保可持续发展。

微软：

数据中心用掉当地用水总量的6%

最近，微软发布了一份环境报告，其中显示，他们在2022年使用了约64亿升的水资源，同比去年同期增长了34%。令人关注的是，这些增长主要源于人工智能模型的训练。我们知道，AI模型的训练需要大量的计算能力，而这也导致了我们的机房需要用清水进行物理降温，以防止设备过热。这不仅需要大量的能源，也增加了我们的碳排放。因此，我们需要采取有效的措施来减少这种能源消耗和碳排放，包括优化我们的算法、采用更高效的硬件，以及寻找新的方法来降低AI模型训练的影响。

微软及其控股的OpenAI将大部分数据中心的地点选择在美国爱荷华州的西得梅因市，而当地的河流成为了微软获取水资源的核心来源。据微软总裁兼首席法务官布拉德·史密斯在五月份透露，公司已经在西得梅因建设了一座“顶尖的人工智能超级计算机数据中心”，这个数据中心专为训练OpenAI的第四代模型GPT-4而设计。据统计，在GPT-4完成所有训练任务的前一个月，微软向该地区的数据中心集群输送了约1150万加仑（相当于4353万升）的水资源，占据了当地用水总量的6%左右。

打开凤凰新闻，查看更多高清图片

▲资料图片 图源/IC photo

布拉德·史密斯强调，卓越的人工智能工具并非出自加利福尼亚州那些才华横溢的工程师，但在某种程度上，它的诞生却与爱荷华州的母亲河息息相关。

美国加州大学河滨分校的研究人员指出，微软在创建人工智能模型的过程中，选择将工作重心放在爱荷华州而非亚利桑那州，这一决策可以说是明智之选。

在人员培训这一方面，两地的差异并不显著；然而，在用水量和能源消耗上，它们之间存在着明显的差距。在大部分时间里面，爱荷华州的气候较为凉爽，可以借助室外空气循环通风系统让超级计算机保持正常运作并排放建筑物内的热量。相比之下，在干旱缺水的亚利桑那州，为机房降低温度则显得相对困难。据微软公司在公开文件中透露，只有当气温超过29.3摄氏度时，系统才会自动抽取水源用于数据中心冷却。

谷歌：

用水量激增，正在研究节水计划

谷歌近期公布的2023年环境报告揭示，这家公司在2022年的用水量达到了惊人的212亿升，令人关注的是，其中约196亿升被用于支持其数据中心的使用。相较于2021年同期数据，谷歌的用水量在2022年实现了20%的增长。据加州大学的研究团队计算，如此大规模的用水增加与谷歌推出的Bard人工智能聊天机器人的算力提升相吻合。

▲谷歌一处数据中心

Bard使用的底层大模型是PaLM 2，公开资料显示PaLM 2的预训练使用到了3.6万亿个token（参数）。比上一代PaLM模型的7800亿token大大增加。庞大的训练量带来了模型能力的提升，也就意味着谷歌需要更强大的数据中心。

为了让机房里成千上万张显卡稳定安全地提供算力，谷歌配备了蒸发冷却装置来将空间保持在理想温度。其原理是通过水汽蒸发带走屋内的热量，因此，该数据中心所需要的水量也相当惊人。

对于水资源消耗问题，谷歌公司也给出了公开回应，承诺今后将更多使用通风等方式为机房降温，减少清水的消耗和蒸发。同时谷歌还称，其消耗的水资源中有大约82%来自“水资源本来就过剩的地方”。而对于剩下的18%用水量，谷歌称将与合作伙伴一起探索“如何更加合理地利用自然资源”。

AI耗水还耗电

各国开始重视能耗问题

随着AI产业的快速兴起，其近乎夸张的能源消耗引起了各国关注。根据不完全统计，2020年全球发电量中，有5%左右用于计算能力消耗，而这一数字到2030年将有可能提高到15%到25%左右，也就是说，计算产业的用电量占比将与工业等耗能大户相提并论。

丹麦哥本哈根大学测算认为，微软数据中心内使用英伟达GPU构建的“神经超级网络”运行功率约为19万千瓦时，如果按照美国的平均碳排放水平计算，将产生85吨的二氧化碳，基本相当于开车到月球再返回地球所产生的能耗。哥本哈根大学学者沃尔夫·安东尼认为，必须认真对待AI产业的资源消耗问题——从2012年到2018年之间，AI研究的能源成本增长了约30万倍。

目前，全球各国已经开始高度关注此类问题。就在“孕育”了ChatGPT的爱荷华州西得梅因市，当地水务公司表示，为了保障居民生活和其他商业用水，今后将对微软的数据中心项目严加审查。当地政府表示，微软今后在此开展项目必须要展示其具备足够的技术能力，“以显著减少当前的峰值用水量”。

微软方面表示，正在直接与水务公司合作，解决水资源消耗过多的问题。

在全球各地，政府层面针对AI产业的能源消耗开始进行监管。电力使用效率（PUE）是计算机产业节能省电的主要考核标准，数值越低意味着越省电。理想的PUE为1，意即电力完全用于电脑运算，没有使用于空调、散热等其他设备。

目前，新加坡要求进驻该国的数据中心PUE必须小于1.3；针对用电规模大于10个百万瓦（MW）的大型数据中心则限制申请量，并鼓励企业研发绿色数据中心，同时要求企业在申请时说明经济效益。日本和欧盟要求PUE必须小于1.4，欧盟还要求各科技公司的数据中心必须公布用水情况，日本政府则会对低能耗的数据中心给予补贴奖励。

▲Meta打算在西班牙塔拉韦拉地区建立数据中心

“你的云端使我的河流干涸”是一家位于西班牙的环保组织，长期呼吁政府层面监管互联网企业的环保问题。当Meta（Facebook母公司）想要在该国塔拉韦拉地区建立数据中心时，该组织表达了激烈的反对声音。其发言人戈麦斯表示，“人们还没有意识到互联网的真实成本，云端虚拟空间消耗的是现实中我们脆弱的生态系统。你永远不会知道，刷一个可爱猫咪的视频会消耗多少水。”

红星新闻记者 郑直

编辑 张莉 责编 李彬彬

（下载红星新闻，报料有奖！）