Digitalna težka industrija: AI ne golta le milijard, ampak megavate

Umetna inteligenca ni le podatkovna meglica v oblaku, ampak težka industrija 21. stoletja. Je vroča, neverjetno draga in predvsem energetsko intenzivna. Medtem ko se vrstijo ugibanja o oblikovanju borznega balona tehnologije umetne inteligence (AI), v ozadju teče tiha bitka za kilovate, ki poganjajo podatkovne centre za trening in delovanje keleptalnikov. Tekma, ki bo določila zmagovalce nove dobe.

"Partnerstvo med OpenAI in Nvidia načrtuje namestitev vsaj 10 gigavatov Nvidijine infrastrukture," o naraščajočih potrebah za ameriške tehnološke velikane, t. i. hiperscalerje, pravi ekonomist Anže Burger s Fakultete za družbene vede v Ljubljani. Za primerjavo pojasni, da je nazivna moč jedrske elektrarne Krško "okrog 0,7 GW".

Digitalna revolucija je trčila ob fizične omejitve našega planeta. Ne gre več za vprašanje, ali bo AI kdaj pametnejša od nas. Vprašanje je, ali si jo sploh lahko privoščimo. Ne v evrih, ampak v megavatih.

Ko namreč v enega od klepetalnikov vnesemo navodilo, nekje v Severni Virginiji, na Irskem ali pa kmalu v Mariboru orjaška omrežja procesorjev začnejo izvajati zapletene kalkulacije za pripravo dogovora. Čipi za svoj trud zahtevajo ogromne količine električne energije in oddajajo veliko toplote, ki jo je treba odvajati oziroma hladiti.

"Po javno dostopnih podatkih je moč tipičnega podatkovnega centra od 50 do 100 megavatov, njegova letna poraba pa 0,8 teravatne ure," so za Bloomberg Adria pojasnili pri domačem operaterju elektroenergetskega omrežja Eles.

Tekma za razvoj umetne inteligence (AI) je zato po oceni Bena Buchanana, strokovnjaka za tehnologijo in posebnega svetovalca Bele hiše za AI, tekma za energetske vire. "Umetna inteligenca ni več samo stvar kode in silicija v laboratoriju. Postaja stvar težke industrije in masivne fizične infrastrukture," je povedal v podkastu za revijo Foreign Affairs.

Nenasitna poraba električne energije

Ameriška banka Goldman Sachs v svojem zadnjem poročilu navaja, da se bo globalno povpraševanje po električni energiji v podatkovnih centrih do leta 2030 povečalo za kar 160 odstotkov.

Še bolj zgovoren je podatek za ZDA. Po desetletju, ko je bila poraba elektrike v ZDA tako rekoč nespremenjena (zaradi izboljšav učinkovitosti naprav), zdaj zaradi AI-centrov strmo raste. Goldman Sachs ocenjuje, da bodo podatkovni centri do konca desetletja porabili osem odstotkov vse električne energije v ZDA, kar je bistveno povečanje v primerjavi s trenutnimi tremi odstotki. To je ogromen delež, ki zahteva investicije v omrežje v vrednosti več deset milijard dolarjev.

"Potrebne bodo velike investicije v jedrsko energijo," komentira Burger. "Trump je pred kratkim alociral 80 milijard dolarjev za izgradnjo novih reaktorjev, Kitajska pa do leta 2035 načrtuje še petkrat večje investicije," povzema energetski vidik velike tehnološke in geopolitične tekme med velesilama.

 

 

Na to nevarnost opozarja tudi Buchanan, ki pravi, da je ameriški način razvoja AI morda dosegel svoje meje ravno pri fizični infrastrukturi. Ameriško električno omrežje, ki se v zadnjih desetletjih ni bistveno širilo, preprosto ni pripravljeno na tak šok. Buchanan poudarja, da en sam trening naprednega AI-modela lahko stane več kot 100 milijonov dolarjev in porabi energijo, primerljivo z manjšim mestom.

Tekma za prevlado AI tako ni več le tekma algoritmov, ampak tekma za dostop do električnega omrežja, kjer so tehnološki velikani pripravljeni plačati karkoli, da zagotovijo napajanje, s čimer izrivajo druge porabnike.

Slovenski realnost: 6 megavatov na reki Dravi

Globalni trendi se zrcalijo tudi v Sloveniji, kjer v Mariboru raste domača tovarna AI. Marko Grobelnik, raziskovalec v Laboratoriju za umetno inteligenco na Inštitutu Jožefa Stefana (IJS), v pogovoru ne ovinkari: "Ti algoritmi, ki so sila dragi, so tudi energetsko zahtevni. V Sloveniji tako rekoč komaj lahko poganjamo en podatkovni center z obstoječo infrastrukturo."

Jan Jon Javoršek, vodja Centra za mrežno infrastrukturo na IJS in član projekta tovarne umetne inteligence, pojasnjuje tehnične detajle projekta. Novi sistem v Mariboru bo potreboval približno med 6 in 7 megavati priključne moči. Za primerjavo: sedanji najzmogljivejši slovenski sistem (HPC Vega) porabi okoli en megavat. "Trenutno načrtovan sistem je zelo velik za slovenske razmere, ampak v primerjavi s temi sistemi, o katerih se pogovarjamo globalno, gre še vedno za precej majhen sistem," pojasnjuje red velikosti v kontekstu porabe energije Grobelnik.

Prednost novega centra v Mariboru je z vidika dostopa do energije njegova lokacija. "Zato je center vzpostavljen na lokaciji hidroelektrarne. Tako da bo treba omrežje minimalno razširiti, dobesedno nekaj 100 metrov dodatnih kablov bo potrebnih. In večinoma bomo uporabljali elektriko neposredno iz hidroelektrarne na Dravi," dodaja Javoršek.

Direktor Instituta informacijskih znanosti IZUM Aleš Bošnjak pravi, da je zmogljivost kabla do 10 megavatov, tako da obstajajo možnosti za povečanje dobave energije v primeru razširitve kapacitet. Pri gradnji superračunalnika med drugim opozarja na geopolitična trenja v svetu in trgovinsko politiko administracije Donalda Trumpa, ki omejuje prodajo naprednih čipov ameriških proizvajalcev.  

Pri Elesu glede na globalno primerljive sisteme ocenjujejo, da bi povprečni podatkovni center teoretično porabil 6 odstotkov celotne električne energije, ki jo v letu dni porabimo v Sloveniji, kjer letna poraba znaša okoli 14 teravatnih ur. 

Projekt superračunalnika naj bi bil vreden dobrih 134 milijonov evrov, a v to so po besedah Javorška všteti tudi stroški obratovanja od osebja do elektrike. Nekako 60 odstotkov je vredna investicija, kamor se prištevata še podatkovni center in alternativna lokacija za gostovanje strežnikov za Arnes, medtem ko kar 40 odstotkov zajemajo stroški obratovanja, pravi.

 

Superračunalnik, ki bo začel delovati leta 2027, bo imel po besedah Javorška bistveno večjo računsko moč od trenutnega superračunalnika, pri čemer pa njegova energetska poraba v primerjavi s preostalo infrastrukturo ne bo izstopala. "V primerjavi s kakšnim industrijskim obratom to povečanje porabe ni tako problematično," pravi in dodaja, da je stanje pri nas neprimerljivo s težavami ZDA.

"Ameriški hiperscalerji gradijo podatkovne centre, ki imajo 200 megavatov in več kapacitete, kar je seveda problem za lokalno omrežje," pravi, ''ki je v ZDA toliko bolj izrazit zaradi njihovega nesistematičnega razvoja električnega omrežja.''

'Posrečena lokacija'

Vendar pa slovenski AI-projekt prinaša še eno nepričakovano prednost – porabo toplote. Sašo Džeroski, vodja Odseka za tehnologije znanja na IJS in tehnični koordinator projekta slovenske tovarne umetne inteligence, je za Bloomberg Adria TV poudaril, da je projekt zasnovan trajnostno: "Slovenski superračunalnik na področju dravskih elektrarn je okolju prijazen, saj bo uporabljal obnovljive vodne vire, poleg tega pa bo odpadna energija uporabljena za ogrevanje."

Namesto da šla bi toplota, ki jo proizvajajo čipi, v nič – kar je standardna praksa v številnih podatkovnih centrih, ki za hlajenje porabijo na milijone litrov vode – bo Maribor s tem dobil vir ogrevanja. Superračunalnik naj bi proizvedel približno 35 gigavatnih ur toplotne energije letno, kar je primerljivo s celotno letno porabo energije za ogrevanje sanitarne vode v Mariboru.

Podobno krožno je zasnovano tudi hlajenje. "Sistem uporablja neposredno vodno hlajenje čipov, kar zaradi visokih temperatur procesorjev omogoča uporabo toplejše vhodne vode (okoli 35 °C) in s tem energetsko varčno hlajenje z zunanjim zrakom brez potratnih kompresorjev," pravi Javoršek.

Učinkovitost se dodatno poveča z adiabatnim hlajenjem oziroma izhlapevanjem vodnih kapljic v zraku, kar sistem še dodatno ohladi. "To bi bila težava, če bi uporabljali vodo iz omrežja, ampak če si na Mariborskem otoku, ni tako, ker samo sodeluješ v učinku hlapenja Drave, ki hladi okoliški zrak," pravi strokovnjak. "Zato je to precej posrečena lokacija."