揭示未來:人工智慧的能源需求與核能解決方案|蘇仲成
生成式人工智慧技術的迅速進步引發了全球對高性能計算資源,尤其是圖形處理單元(GPU)的需求顯著增加。GPU 最初是為了渲染圖形而設計的,但由於其能夠有效地處理並行任務,已經成為推動複雜人工智慧算法的不可或缺的工具。隨著人工智慧模型變得越來越複雜,訓練和運行這些系統的計算需求呈指數級增長。
文:Michael C.S. So(嶺南大學研究生院客席助理教授)
生成式人工智慧採用的激增
生成式人工智慧技術包括能夠生成各種內容的技術,從文本到圖像等等,在各個行業中都見證了顯著的應用。娛樂、汽車、醫療保健和金融等行業正在利用這些人工智慧能力進行創新,從自動化內容創建到預測性分析。這種整合不僅僅是一種趨勢,而是數據處理和利用方式的根本變革,推動對強大計算基礎設施的平行需求。
對 GPU 需求的影響
生成式人工智慧對實時處理和大規模數據處理的具體需求已經強調了對先進 GPU 晶片的需求。市場分析顯示,GPU 的需求不斷增加,不僅來自科技巨頭,還越來越多地來自希望將人工智慧融入其運營中的中小型企業。隨著人工智慧技術變得更加普遍且應用更加廣泛,這種需求預計將繼續增長。
預測未來的需求
展望未來,對 GPU 的需求預計將加劇。預測模型表明,到 2030 年,人工智慧市場對全球 GPU 生產的需求可能比當前水平增加 50% 以上。這種激增將受到現有技術行業中人工智慧擴展以及其進入新興市場和行業的推動。
核能的關鍵作用
為了滿足這一日益增長的需求,可靠且可擴展的能源源頭至關重要。核能以其持續、高產出的能量輸出能力成為了一種可行的解決方案。人工智慧的增長以及對 GPU 的需求將需要大量能源投入,遠遠超過了傳統甚至可再生能源在穩定性和可擴展性方面的能力。部署像 TerraPower 等公司開發的先進核技術可能是滿足數據中心電力需求的關鍵,而這些數據中心是人工智慧運營的支柱。
將核能發展與人工智慧基礎設施擴展相結合,不僅支持技術進步,還有助於實現全球能源利用的可持續目標。這種方法強調了將核能作為高需求人工智慧應用未來的基石的重要性,確保數字革命不會以環境完整性為代價。
TerraPower 概觀
TerraPower 是由比爾·蓋茨共同創立的一家核創新公司,旨在開創增強安全性和運營效率的新型核技術。該公司專注於開發小型模塊反應堆(SMRs)和先進核反應堆,這些技術相比傳統核技術有顯著的進步。
TerraPower 的創新
1. 移動波紋反應堆(TWR):該設計允許反應堆使用貧化鈾作為燃料源,貧化鈾是比濃縮鈾更豐富且更便宜的燃料。TWR 設計旨在產生更少的核廢料,並且比傳統反應堆運行效率更高。
2. 鈉反應堆:與 GE Hitachi Nuclear Energy 合作,這項技術專注於鈉冷卻快速反應堆,配合鹽熔融能量儲存系統。這種組合旨在提供更靈活的功率輸出,通過根據可再生能源供應的波動調整輸出。
核能的突破
TerraPower 的方法包括幾項突破性創新:
• 增強的安全特性:他們的反應堆設計了 passiv 安全系統,不需要人為干預,在發生緊急情況時可以自動關閉反應堆。
• 改善的廢物管理:TerraPower 的反應堆旨在通過燃燒材料來減少長期儲存所需的廢物體積。
• 燃料效率:通過更有效地利用燃料並減少頻繁加注的需求,這些先進的反應堆可以降低運行成本和環境影響。
為什麼核能被視為綠色能源
核能之所以被歸類為綠色能源,有幾個原因:
• 低碳排放:核電廠在運行期間產生的溫室氣體極少,與化石燃料能源相比,每單位產生的主要排放來自電廠建設、鈾礦採礦和燃料加工,但這些排放顯著低於煤炭或天然氣電廠。
• 高能量密度:核能相對於其他形式的能源具有非常高的能量密度。少量核燃料就可以產生大量能量,這在資源效率和土地利用方面都是有利的。
• 可靠性:與太陽能和風能不同,核能不依賴於天氣條件,提供穩定和連續的電力供應,可以支持能源網格的基載需求。
環境影響
雖然核能是低碳源,但也存在著環境挑戰,如放射性廢物和災難性故障的潛在風險。然而,反應堆設計和廢物管理的進步正在解決這些問題,使得現代核電廠更加安全和環保。
人工智慧的未來能源需求
人工智慧技術正在迅速發展,這導致了能源需求的增加。研究預測,未來幾十年,人工智慧可能需要的能源量將與整個國家的需求相當。例如,像 ChatGPT 這樣的工具的日常運行可能消耗多達 564 兆瓦時(MWh)的電力,這是一個相當可觀的計算能力和能源需求。到 2027 年,全球人工智慧的電力消耗量可能每年增加 85 至 134 兆瓦時(TWh),與荷蘭、阿根廷和瑞典等國家的能源需求相當。
核能作為可持續解決方案
核能正在成為應對人工智慧巨大能源需求的可行解決方案。核能被認為是低碳且具有成本效益的,能夠提供大量連續可靠的能源,而不像一些可再生能源那樣間歇性。比爾·蓋茨通過對 TerraPower 的投資來支持核能的使用,TerraPower 專注於開發小型模塊反應堆(SMRs)。這些 SMRs 設計了增強的安全性和可擴展性,可能為運行人工智慧技術的數據中心提供穩定的電力供應。
核能技術的技術創新
像 TerraPower 這樣的公司處於核技術創新的前沿。他們的方法包括先進的安全功能,如 passiv 冷卻系統,可在沒有外部電源的情況下運行,並且具有在出現異常情況時自動關閉反應堆的故障安全設計。這些技術創新對於減輕與核能相關的風險至關重要,使其成為支持不斷增長的人工智慧基礎設施的更安全的選擇。
政策和法規的作用
要充分實現核能在支持人工智慧未來能源需求方面的潛力,需要全面的政策和法規框架。這些框架應該解決安全標準、廢物管理和公眾參與等問題,以促進對核能的更廣泛接受。此外,國際間在核安全和技術交流方面的合作可以加強全球核能管理,使其與人工智慧產業的可持續發展目標保持一致。
結論
像 TerraPower 這樣的公司開發和部署先進核技術,標誌著滿足全球日益增長的能源需求的轉型性步驟。這些創新不僅承諾使核能更安全、更高效,還有助於彌合可再生能源的間歇性特性與全球經濟所需連續能源供應之間的差距。