劃重點(diǎn)
01人工智能對(duì)集中且穩(wěn)定的電力的巨大需求代表著擴(kuò)展下一代清潔能源技術(shù)的機(jī)會(huì)。
02預(yù)計(jì)到2026年，人工智能數(shù)據(jù)中心可為電網(wǎng)增加相當(dāng)于三個(gè)紐約市的負(fù)載。
03由于此，人工智能將導(dǎo)致美國(guó)幾十年來從未見過的電力需求激增。
04事實(shí)上，人工智能所需的前所未有的電力規(guī)模和密度需要一套新的發(fā)電解決方案。
05與此同時(shí)，人工智能與能源技術(shù)的融合將使這兩個(gè)行業(yè)更快地發(fā)展和擴(kuò)大規(guī)模。
以上內(nèi)容由騰訊混元大模型生成，僅供參考
（來源：MIT TR）
我們正處于人工智能未來地緣政治競(jìng)爭(zhēng)的早期階段，贏家或?qū)⒅髟?21 世紀(jì)的全球經(jīng)濟(jì)。
但人們經(jīng)常忽略的是，人工智能對(duì)集中且穩(wěn)定的電力的巨大需求代表著擴(kuò)展下一代清潔能源技術(shù)的機(jī)會(huì)。如果我們忽視這一機(jī)會(huì)，美國(guó)將在人工智能和能源生產(chǎn)的未來競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位，將全球經(jīng)濟(jì)領(lǐng)導(dǎo)地位拱手相讓。
為了贏得這場(chǎng)競(jìng)賽，美國(guó)將需要獲得更多的電力來為數(shù)據(jù)中心提供服務(wù)。預(yù)計(jì)到 2026 年，人工智能數(shù)據(jù)中心可為電網(wǎng)增加相當(dāng)于三個(gè)紐約市的負(fù)載，而到這個(gè)十年結(jié)束時(shí)它們?cè)诿绹?guó)電力消耗中所占的比例可能會(huì)增加一倍以上，達(dá)到 9%。因此，人工智能將導(dǎo)致美國(guó)幾十年來從未見過的電力需求激增。根據(jù)最近的一項(xiàng)預(yù)估，這一需求（以前持平）每年增長(zhǎng)約 2.5%，其中數(shù)據(jù)中心推動(dòng)了 66% 的增長(zhǎng)。
能源需求旺盛的先進(jìn)人工智能芯片是這一增長(zhǎng)的幕后推手。比如，ChatGPT 查詢需要 3 瓦時(shí)的電力，而簡(jiǎn)單的 Google 搜索只需 0.3 瓦時(shí)的電力。這些計(jì)算要求使得人工智能數(shù)據(jù)中心具有“獨(dú)特”的功率密度，與傳統(tǒng)設(shè)施相比，每個(gè)服務(wù)器機(jī)架需要更多的功率，每平方英尺的功率要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
據(jù)報(bào)道，OpenAI 首席執(zhí)行官 Sam Altman 向白宮提出了人工智能數(shù)據(jù)中心的需求，該數(shù)據(jù)中心需要 5 吉瓦的容量，足以為 300 多萬(wàn)個(gè)家庭供電。人工智能數(shù)據(jù)中心需要全天候（每周 7 天、每天 24 小時(shí)）穩(wěn)定可靠的電力，它們?nèi)?99.999% 的時(shí)間都處于運(yùn)行狀態(tài)。
這些吉瓦級(jí)“用戶”對(duì)電網(wǎng)的需求已經(jīng)加速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們擴(kuò)大支持清潔電力發(fā)展的物理和政治結(jié)構(gòu)的速度。有超過 1500 吉瓦的容量等待連接到電網(wǎng)，而建設(shè)輸電線路以輸送這些電力的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十年。整合新能源所面臨的挑戰(zhàn)的一個(gè)例子是：星座能源公司最近宣布重啟三哩島核電站的最大因素不是設(shè)施本身，而是將其連接到電網(wǎng)所需的時(shí)間。
對(duì)擴(kuò)大清潔電力供應(yīng)挑戰(zhàn)的本能反應(yīng)是做出錯(cuò)誤的選擇：要么放棄美國(guó)在人工智能方面的優(yōu)勢(shì)，要么放棄我們對(duì)清潔能源的承諾。這種邏輯認(rèn)為，滿足計(jì)算經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的電力需求的唯一方法是擴(kuò)大天然氣等傳統(tǒng)能源資源和保護(hù)燃煤發(fā)電廠。
依賴更多化石燃料對(duì)生態(tài)的可怕影響是顯而易見的，但經(jīng)濟(jì)和安全影響同樣嚴(yán)重。隨著其他國(guó)家在清潔技術(shù)方面取得領(lǐng)先，這些技術(shù)帶來了下一代經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì) 數(shù)萬(wàn)億美元的市場(chǎng)，對(duì)化石燃料的進(jìn)一步投資威脅著我們的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。
現(xiàn)實(shí)情況是，人工智能所需的前所未有的電力規(guī)模和密度需要一套新的發(fā)電解決方案，能夠全天候提供可靠的電力，且數(shù)量不斷增加。雖然傳統(tǒng)燃料的倡導(dǎo)者歷來都指出可再生能源的可變性，但需要大量、分布式和可中斷燃料供應(yīng)（如天然氣）的能源也不是解決方案。比如在得克薩斯州，2022 年底一場(chǎng)嚴(yán)重的冬季風(fēng)暴后，70% 的停電是由天然氣發(fā)電廠造成的。隨著氣候變化加劇，與天氣相關(guān)的破壞只會(huì)增加。
我們沒有看到人工智能競(jìng)爭(zhēng)力和氣候之間的選擇，而是將人工智能對(duì)功率密度的迫切需求視為啟動(dòng)一系列新技術(shù)的機(jī)會(huì)，利用新買家和新市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，使美國(guó)不僅能夠抓住人工智能的未來，而且能夠?yàn)槠涮峁﹦?dòng)力所需的能源密集型技術(shù)創(chuàng)造市常
數(shù)據(jù)中心對(duì)計(jì)算能力的持續(xù)需求與一系列目前正在快速創(chuàng)新的清潔、可靠的新型電源最為匹配，其中包括可以小規(guī)�？焖俨渴鸬南冗M(jìn)核裂變以及可以隨時(shí)隨地部署的下一代地?zé)崮堋Ｓ幸惶�，核聚變可能成為近乎無限的清潔能源的來源。這些技術(shù)可以在相對(duì)較小的占地面積內(nèi)產(chǎn)生大量能源，滿足人工智能對(duì)集中電力的需求。它們有潛力提供穩(wěn)定、可靠的基本負(fù)載電力，與人工智能數(shù)據(jù)中心的全天候運(yùn)行相匹配。雖然其中一些技術(shù)（如核聚變）仍在開發(fā)中，但其他技術(shù)（如先進(jìn)核裂變和地?zé)崮埽┈F(xiàn)已準(zhǔn)備好部署。
人工智能的功率密度要求同樣需要一套新的電力基礎(chǔ)設(shè)施增強(qiáng)措施，比如，用于傳輸線的先進(jìn)導(dǎo)體，可以通過更小的區(qū)域傳輸多達(dá) 10 倍的電力，冷卻基礎(chǔ)設(shè)施可以解決大量耗能芯片的熱量，以及下一代變壓器可以有效利用更高電壓的電力。這些技術(shù)通過增加電力獲取和減少延遲的形式為人工智能數(shù)據(jù)中心提供了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并且它們將使我們 20 世紀(jì)的電網(wǎng)快速擴(kuò)展以滿足 21 世紀(jì)的需求。
此外，人工智能和能源技術(shù)的融合將使這兩個(gè)行業(yè)更快地發(fā)展和擴(kuò)大規(guī)模。在整個(gè)清潔能源領(lǐng)域，人工智能作為一種開發(fā)方法加快了下一代材料設(shè)計(jì)的研發(fā)步伐，同時(shí)它也是制造業(yè)的一種工具，可以降低資本密集度并加快規(guī)模擴(kuò)張的步伐。人工智能已經(jīng)在幫助我們克服下一代電力技術(shù)的障礙。例如，普林斯頓大學(xué)的研究人員正在使用它來預(yù)測(cè)和避免等離子體不穩(wěn)定性，長(zhǎng)期以來這一直是持續(xù)核聚變反應(yīng)的障礙；在地?zé)岷筒傻V領(lǐng)域，人工智能正在加快商業(yè)級(jí)資源發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的步伐并降低成本；其他公司使用人工智能來預(yù)測(cè)和優(yōu)化該領(lǐng)域發(fā)電廠的性能，大大降低了項(xiàng)目的資本密集度。
從歷史上看，新型清潔能源技術(shù)的部署往往依賴公用事業(yè)公司，而公用事業(yè)公司在采用創(chuàng)新和投資一流的商業(yè)項(xiàng)目方面卻進(jìn)展緩慢。現(xiàn)在，人工智能為發(fā)電技術(shù)帶來了新的資本來源：愿意為全天候清潔能源支付溢價(jià)并渴望快速行動(dòng)的大型科技公司。
這些“新買家”可以在自己的后院構(gòu)建額外的清潔能力，或者它們可以部署創(chuàng)新的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)公用事業(yè)公司以新的方式擴(kuò)展新技術(shù)。我們已經(jīng)看到了一些例子，比如谷歌、地?zé)衢_發(fā)商 Fervo 和內(nèi)華達(dá)州公用事業(yè)公司 NV Energy 之間達(dá)成的協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)中心使用清潔、可靠的電力。這些對(duì)價(jià)格不敏感但對(duì)時(shí)間敏感的買家的出現(xiàn)可以加速清潔能源技術(shù)的部署。
人工智能與氣候之間的這種聯(lián)系的地緣政治影響是顯而易見的：創(chuàng)新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成果將流向在人工智能和氣候競(jìng)賽中獲勝的國(guó)家。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，能夠擴(kuò)大可靠基載電力供應(yīng)的國(guó)家將吸引人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，并將從進(jìn)入人工智能所產(chǎn)生的市場(chǎng)中受益。首先進(jìn)行這些投資的國(guó)家將處于領(lǐng)先地位，而且隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的相互促進(jìn)，這種領(lǐng)先地位將隨著時(shí)間的推移而不斷擴(kuò)大。
如今，清潔能源的“記分牌”開始向中國(guó)傾斜。在過去十年間，中國(guó)已投入使用了 37 座核電站，而美國(guó)則增加了 2 座，并且中國(guó)在核聚變方面的支出是美國(guó)的兩倍之多，工作人員基本上在晝夜不停地致力于實(shí)現(xiàn)核聚變的商業(yè)化。鑒于人工智能霸權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)歸結(jié)為功率密度的規(guī)模，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在建造高功率密度能源庫(kù)時(shí)，建造一批新的天然氣發(fā)電廠就像“在槍戰(zhàn)中帶刀一樣”。
美國(guó)和處于人工智能經(jīng)濟(jì)前沿的美國(guó)科技公司有責(zé)任也有機(jī)會(huì)通過利用人工智能的電力需求來擴(kuò)展下一代清潔能源技術(shù)以改變這一現(xiàn)狀。問題是，他們會(huì)嗎？
本文作者 Michael Kearney 是 Engine Ventures 的普通合伙人，該公司投資于將突破性科學(xué)和工程商業(yè)化的初創(chuàng)公司；Lisa Hansmann 是 Engine Ventures 的負(fù)責(zé)人，此前曾在拜登政府擔(dān)任總統(tǒng)特別助理，負(fù)責(zé)經(jīng)濟(jì)政策和實(shí)施。
原文鏈接：
https://www.technologyreview.com/2024/10/08/1105165/why-artificial-intelligence-and-clean-energy-need-each-other/
