劃重點
01人工智能對集中且穩(wěn)定的電力的巨大需求代表著擴展下一代清潔能源技術(shù)的機會。
02預(yù)計到2026年，人工智能數(shù)據(jù)中心可為電網(wǎng)增加相當(dāng)于三個紐約市的負(fù)載。
03由于此，人工智能將導(dǎo)致美國幾十年來從未見過的電力需求激增。
04事實上，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，人工智能與能源技術(shù)的融合將使這兩個行業(yè)更快地發(fā)展和擴大規(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爭的早期階段，贏家或?qū)⒅髟?21 世紀(jì)的全球經(jīng)濟。
但人們經(jīng)常忽略的是，人工智能對集中且穩(wěn)定的電力的巨大需求代表著擴展下一代清潔能源技術(shù)的機會。如果我們忽視這一機會，美國將在人工智能和能源生產(chǎn)的未來競爭中處于不利地位，將全球經(jīng)濟領(lǐng)導(dǎo)地位拱手相讓。
為了贏得這場競賽，美國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)于三個紐約市的負(fù)載，而到這個十年結(jié)束時它們在美國電力消耗中所占的比例可能會增加一倍以上，達(dá)到 9%。因此，人工智能將導(dǎo)致美國幾十年來從未見過的電力需求激增。根據(jù)最近的一項預(yù)估，這一需求（以前持平）每年增長約 2.5%，其中數(shù)據(jù)中心推動了 66% 的增長。
能源需求旺盛的先進(jìn)人工智能芯片是這一增長的幕后推手。比如，ChatGPT 查詢需要 3 瓦時的電力，而簡單的 Google 搜索只需 0.3 瓦時的電力。這些計算要求使得人工智能數(shù)據(jù)中心具有“獨特”的功率密度，與傳統(tǒng)設(shè)施相比，每個服務(wù)器機架需要更多的功率，每平方英尺的功率要高出幾個數(shù)量級。
據(jù)報道，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 多萬個家庭供電。人工智能數(shù)據(jù)中心需要全天候（每周 7 天、每天 24 小時）穩(wěn)定可靠的電力，它們?nèi)?99.999% 的時間都處于運行狀態(tài)。
這些吉瓦級“用戶”對電網(wǎng)的需求已經(jīng)加速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們擴大支持清潔電力發(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間長達(dá)十年。整合新能源所面臨的挑戰(zhàn)的一個例子是：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)所需的時間。
對擴大清潔電力供應(yīng)挑戰(zhàn)的本能反應(yīng)是做出錯誤的選擇：要么放棄美國在人工智能方面的優(yōu)勢，要么放棄我們對清潔能源的承諾。這種邏輯認(rèn)為，滿足計算經(jīng)濟不斷增長的電力需求的唯一方法是擴大天然氣等傳統(tǒng)能源資源和保護(hù)燃煤發(fā)電廠。
依賴更多化石燃料對生態(tài)的可怕影響是顯而易見的，但經(jīng)濟和安全影響同樣嚴(yán)重。隨著其他國家在清潔技術(shù)方面取得領(lǐng)先，這些技術(shù)帶來了下一代經(jīng)濟機會 數(shù)萬億美元的市場，對化石燃料的進(jìn)一步投資威脅著我們的國家競爭力。
現(xiàn)實情況是，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)的破壞只會增加。
我們沒有看到人工智能競爭力和氣候之間的選擇，而是將人工智能對功率密度的迫切需求視為啟動一系列新技術(shù)的機會，利用新買家和新市場結(jié)構(gòu)，使美國不僅能夠抓住人工智能的未來，而且能夠為其提供動力所需的能源密集型技術(shù)創(chuàng)造市常
數(shù)據(jù)中心對計算能力的持續(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)可以在相對較小的占地面積內(nèi)產(chǎn)生大量能源，滿足人工智能對集中電力的需求。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)濟效益，并且它們將使我們 20 世紀(jì)的電網(wǎng)快速擴展以滿足 21 世紀(jì)的需求。
此外，人工智能和能源技術(shù)的融合將使這兩個行業(yè)更快地發(fā)展和擴大規(guī)模。在整個清潔能源領(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)計的研發(fā)步伐，同時它也是制造業(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)測和避免等離子體不穩(wěn)定性，長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)測和優(yōu)化該領(lǐng)域發(fā)電廠的性能，大大降低了項目的資本密集度。
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)項目方面卻進(jìn)展緩慢�，F(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并渴望快速行動的大型科技公司。
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)新的市場結(jié)構(gòu)，鼓勵公用事業(yè)公司以新的方式擴展新技術(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。這些對價格不敏感但對時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)新的社會經(jīng)濟成果將流向在人工智能和氣候競賽中獲勝的國家。
從長遠(yuǎn)來看，能夠擴大可靠基載電力供應(yīng)的國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)生的市場中受益。首先進(jìn)行這些投資的國家將處于領(lǐng)先地位，而且隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟生產(chǎn)力的相互促進(jìn)，這種領(lǐng)先地位將隨著時間的推移而不斷擴大。
如今，清潔能源的“記分牌”開始向中國傾斜。在過去十年間，中國已投入使用了 37 座核電站，而美國則增加了 2 座，并且中國在核聚變方面的支出是美國的兩倍之多，工作人員基本上在晝夜不停地致力于實現(xiàn)核聚變的商業(yè)化。鑒于人工智能霸權(quán)的競爭歸結(jié)為功率密度的規(guī)模，當(dāng)競爭對手在建造高功率密度能源庫時，建造一批新的天然氣發(fā)電廠就像“在槍戰(zhàn)中帶刀一樣”。
美國和處于人工智能經(jīng)濟前沿的美國科技公司有責(zé)任也有機會通過利用人工智能的電力需求來擴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)濟政策和實施。
原文鏈接：
https://www.technologyreview.com/2024/10/08/1105165/why-artificial-intelligence-and-clean-energy-need-each-other/
