Почему ИИ становится ядерным

Если вы находитесь в определенном возрасте, слова «ядерная энергия», вероятно, вызывают в воображении антиутопические образы плавящихся электростанций, светящихся радиоактивных отходов, протестующих и других мрачных сцен, варьирующихся от несчастных до апокалиптических.

Правда в том, что репутация атомной энергетики была по большей части несправедливо запятнана с 1970-х и 80-х годов благодаря катастрофам на Три-Майл-Айленде и Чернобыльской катастрофе в Пенсильвании и на Украине (в то время входившей в состав Советского Союза) соответственно. Несмотря на то, что эти катастрофы ужасны, они опровергают истинные показатели безопасности ядерной энергетики, которая на самом деле намного лучше для людей и, конечно же, окружающей среды, чем большинство других источников энергии — даже возобновляемых источников энергии, и даже с учетом того факта, что ядерные отходы нужно куда-то отправлять.

Теперь, в 2024 году, некоторые из крупнейших технологических компаний на Земле готовы снова использовать ядерную энергетику — и причина в искусственном интеллекте (ИИ).

Какие компании используют ядерную энергию для работы в сфере искусственного интеллекта?

За последние 9-10 месяцев и, в частности, за последние несколько недель, Microsoft, Google и Amazon объявили о крупномасштабных обязательствах по покупке, инвестированию и/или помощи в строительстве новых атомных электростанций. Неслучайно эти конкуренты входят в тройку ведущих поставщиков облачных вычислений и решений для облачных хранилищ в мире, а также входят в число крупнейших компаний, которые внедряют и предоставляют модели и технологии искусственного интеллекта клиентам, как другим предприятиям, так и конечным пользователям.

В частности, основные ядерные проекты ИИ, о которых было объявлено в этом году, включают:

1. Google заключила партнерское соглашение с Kairos Power, чтобы использовать небольшие модульные реакторы (SMR) для питания своих центров обработки данных искусственного интеллекта. По прогнозам, к 2035 году в результате сделки будет произведено 500 мегаватт безуглеродной энергии, что является частью более широкой цели Google по круглосуточной работе на безуглеродной энергии к 2030 году. Эти усовершенствованные реакторы предлагают упрощенную и более безопасную конструкцию, что соответствует стремлению Google к устойчивость.
2. Microsoft согласилась перезапустить бездействующий реактор Три-Майл-Айленд в Пенсильвании к 2028 году в рамках партнерства с Constellation Energy. Эта станция будет обеспечивать 835 мегаватт электроэнергии, поддерживая центры обработки данных Microsoft, поскольку потребление энергии ИИ продолжает расти. Кроме того, Microsoft подписала контракт с Helion Energy на исследование термоядерной энергии, позиционируя ее как потенциальный будущий источник энергии. Ранее в этом году Информация сообщили, что Microsoft и OpenAI, как сообщается, сотрудничали в создании суперкомпьютера искусственного интеллекта стоимостью 100 миллиардов долларов под кодовым названием «Звездные врата», которому потребуется 5 гигаватт (5000 мегаватт для питания), что чуть меньше количества энергии, регулярно потребляемого Нью-Йорком (все для одного компьютера! )
3. 16 октября 2024 года Amazon объявила, что подписала три новых соглашения о поддержке развития ядерной энергетики посредством SMR. В Вашингтоне Amazon работает с Energy Northwest над разработкой четырех SMR, мощность которых, по прогнозам, будет вырабатывать 320 мегаватт на первом этапе с потенциалом увеличения до 960 мегаватт. Ожидается, что проект начнет обеспечивать электроэнергией Тихоокеанский Северо-Запад в 2030-х годах. Amazon также сотрудничает с X-energy, которая будет поставлять технологию SMR, что позволит будущим проектам развивать ядерную энергию мощностью более пяти гигаватт. Кроме того, Amazon изучает возможность разработки SMR совместно с Dominion Energy в Вирджинии, добавляя как минимум 300 мегаватт для удовлетворения растущего спроса в регионе. Существующая сделка Amazon с Talen Energy предполагает инвестиции в размере 650 миллионов долларов в центр обработки данных в Пенсильвании, работающий непосредственно от ядерной энергии, что поможет сохранить старый реактор и создать рабочие места.

SMR, как упоминалось в нескольких вышеупомянутых сделках, представляют собой реакторы с максимальной мощностью 300 МВт, производящие 7,2 миллиона кВтч в день.

Они меньше традиционных реакторов, мощность которых превышает 1000 МВт, и предлагают большую гибкость благодаря своей модульной конструкции, позволяющей производить и собирать их на заводах, а не на месте самой электростанции.

Они охлаждаются легкой водой, жидким металлом или расплавленной солью и оснащены пассивными системами безопасности, использующими естественную циркуляцию для охлаждения активной зоны и снижающими необходимость вмешательства оператора, что упрощает конструкцию и сводит к минимуму риски отказов.

Что движет переходом к ядерной энергии?

Очевидно, что основные поставщики облачных моделей искусственного интеллекта видят в своей деятельности огромное будущее ядерной энергетики.

Но почему и почему именно сейчас? Чтобы выяснить это, я обратился к Эдварду Ки, генеральному директору и основателю Nuclear Economics Consulting Group, консалтинговой фирмы в области ядерной энергетики, который ранее работал разработчиком торговых электростанций и инженером атомной электростанции на авианосцах ВМС США класса «Нимиц».

По мнению Ки, который, конечно же, заинтересован в дальнейшем развитии ядерной энергетики, ответ заключается в том, что центры обработки данных, используемые для обучения и предоставления клиентам результатов моделей ИИ, требуют много энергии, и сейчас это единственный способ Достичь этого можно в основном за счет электрической сети, работающей на ископаемом топливе, что помешает технологическим компаниям достичь своих целей в области климата и выбросов.

«Ценность чистого и надежного электричества для этих центров обработки данных довольно высока», — сказал он мне в интервью по видеоконференции ранее на этой неделе. «Большинство компаний взяли на себя обязательство обеспечить энергетику с нулевым выбросом углерода к 2030 или 2035 году, но использование методов учета возобновляемой энергии немного ошибочно, потому что солнечная энергия не работает ночью, а ветер не работает, когда нет ветра».

Действительно, искусственный интеллект — это особенно энергоемкая отрасль. Как Анна-София Лесив написала прошлым летом для венчурной компании Contrary:

«Обучение базовым моделям ИИ может быть весьма энергозатратным. GPT-3, модель OpenAI со 175 миллиардами параметров, как сообщается, использовала 1287 МВтч для обучения, а модель DeepMind с 280 миллиардами параметров использовала 1066 МВтч. Это примерно в 100 раз больше энергии, потребляемой средней семьей в США за год».

И как Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), некоммерческая международная организация по исследованиям и стандартизации, занимающаяся ядерной энергией, написало в отчете, опубликованном только на этой неделе:

«Поскольку ожидается, что потребление электроэнергии центрами обработки данных, криптовалютами и компаниями, занимающимися искусственным интеллектом, удвоится с 2022 по 2026 год, эти компании ищут новое поколение экологически чистых энергетических технологий, которые могут помочь в достижении их целей.«

Частично под влиянием растущего спроса со стороны технологического сектора МАГАТЭ опубликовало в своем докладе высококлассный прогноз, согласно которому к 2050 году мировая мощность ядерной генерации увеличится на 150% до 950 гигаватт.

Однако МАГАТЭ предупреждает, что этот высококлассный прогноз потребует инвестиций в размере 100 миллиардов долларов США за тот же 25-летний период — «незначительная часть того, что мир инвестирует в энергетическую инфраструктуру в целом, но это большое изменение по сравнению с уровнем инвестиций в ядерную энергетику за последние 25 лет». последние 20 лет».

Технологические компании пытаются продеть коммерческую и политическую иглу, чтобы получить необходимую им власть.

Хотя можно подумать, что технологические компании всех субъектов без труда получат электроэнергию из существующей электрической сети (в США питаемой в основном природным газом и углем), реальность, по мнению Ки, такова, что муниципальные и частные энергетические компании опасаются передавая значительную часть своей продукции новым центрам обработки данных, что может ограничить их способность обслуживать нынешний поток частных и коммерческих клиентов, помимо технологий.

Технологические компании «говорят об увеличении откровенно огромного количества нового спроса в гигаваттах в сети», рассказал VentureBeat эксперт по атомной энергии. «И все чаще штаты и коммунальные предприятия, где они собираются разместить эти центры обработки данных, говорят: «Подождите минутку, ребята. Вы не можете просто прийти сюда, подключиться и получить сотни мегаватт или гигаватт электроэнергии, не имея у нас плана по поставке электроэнергии для удовлетворения этого спроса. Это вызовет проблемы».

Поэтому, чтобы получить одобрение даже на новые проекты центров обработки данных и крупные «суперкластеры» для обучения искусственному интеллекту из графических процессоров (GPU) от Nvidia и других — вроде того, что xAI Илона Маска только что запустил в Мемфисе, штат Теннесси — муниципальные и государственные законодатели и регулирующие органы могут попросить технологические компании разработать план того, как они будут получать электроэнергию, не истощая слишком много энергии из существующей сети.

«Много разговоров о ваших атомных станциях может помочь вам в этом с точки зрения общественного восприятия», — сказал Ки.

Почему размещение атомной энергетики физически и географически рядом с центрами обработки данных так привлекательно

Вы также можете подумать, что технологические компании, стремящиеся использовать ядерную энергию для решения своих энергетических проблем с использованием ИИ, были бы счастливы получать энергию от любой атомной электростанции, даже от той, которая находится далеко от того места, где будут расположены их центры обработки данных.

Но даже несмотря на то, что мы, потребители, часто думаем об «облаке», в котором работают многие серверы искусственного интеллекта, как о своего рода эфирном, нефизическом пространстве электронов, плавающих над нами или вокруг нас и в которое мы погружаемся и покидаем наши устройства по мере необходимости, факт он по-прежнему поддерживается физическими металлическими и кремниевыми компьютерными чипами и оборудованием, и поэтому его производительность подчиняется той же физике, что и остальной мир.

Поэтому компаниям выгодно размещать дата-центры как можно ближе к источникам энергии — в данном случае к атомным электростанциям.

«Мы считаем, что сеть переменного тока, которая у нас есть, в значительной степени взаимозаменяема, поэтому вы можете получать электроэнергию в одной точке, а клиенты — в другой», — объяснил Ки. «Но когда у вас есть огромные нагрузки масштаба в сто мегаватт и гигаватт, вам придется модернизировать и изменить свою систему передачи, что означает строительство новых линий передачи».

Вместо этого крупным технологическим компаниям было бы лучше разместить серверы рядом с самим объектом по производству электроэнергии, избегая затрат на строительство дополнительной инфраструктуры для выдерживания огромных энергетических нагрузок, которые им необходимы.

Что означает внезапный интерес крупных технологических компаний к атомной энергии в долгосрочной перспективе?

Будучи техно-оптимистом, я лично не мог не взглянуть широко раскрытыми глазами на недавние заявления Amazon, Google и Microsoft о вложении денег в новые атомные электростанции.

Я сам прошел путь от осторожного отношения к ядерной энергетике до большей открытости к ней, чтобы помочь сократить выбросы ради нашего климата и окружающей среды — во многом подобно некоммерческой группе защитников окружающей среды Sierra Club (основанной бывшим Bay Area видный резидент Джон Мьюир), которая недавно, к удивлению многих, поддержала ядерную энергетику, учитывая ее долгую историю противостояния.

Будущее, в котором мощные модели искусственного интеллекта помогут увеличить спрос и, возможно, даже оптимизировать безопасность и производительность новых атомных электростанций, звучит для меня потрясающе и убедительно. Если ИИ — это то, что нужно миру, чтобы снова взглянуть на ядерную энергию и принять ее как один из основных источников чистой энергии, пусть будет так. Может ли ИИ положить начало возрождению ядерной энергетики?

Ки, со своей стороны, менее уверен в этом оптимистическом взгляде на мир, отмечая, что независимо от того, строит ли он новые малые модульные ядерные реакторы (SMR) или перезапускает старые полномасштабные электростанции, такие как Три-Майл-Айленд, федеральное правительство США через агентство Комиссия по ядерному регулированию будет все еще необходимо рассмотреть и утвердить все проекты, что, вероятно, займет самое раннее несколько лет.

«Некоторые из этих объявлений могут быть немного преувеличенными в отношении своих обещаний и ожиданий», — сказал он VentureBeat. «Итак, вы хотите какое-то время пристегнуть ремень безопасности».

Тем не менее, проработав в ядерном секторе уже несколько десятилетий, Ки воодушевлен высокими обещаниями крупных технологических компаний и верит, что это может стимулировать новые инвестиции в ядерную энергетику в целом.

«Ажиотаж вокруг малых и современных реакторов царит уже десять лет или больше, а теперь он связан с большим технологическим миром, требующим электроэнергии… Это круто», — сказал он VentureBeat. «Я не знаю, какие другие сектора могут последовать этому примеру, но вы правы — это может произойти. Если некоторые из этих новых конструкций реакторов будут построены, что всегда вызывало сомнения, поскольку экономика первого реактора сомнительна, возможно, будет проще построить целый парк другими сторонами, включая коммунальные предприятия или муниципалитеты».