Начался ранний этап геополитического соперничества за будущее искусственного интеллекта. Страны, которые победят в этой гонке, будут доминировать в мировой экономике XXI века.
Однако часто упускается из виду, что огромный спрос ИИ на концентрированную и стабильную электроэнергию представляет собой уникальный шанс для масштабирования следующего поколения чистых энергетических технологий. Если мы упустим эту возможность, Соединенные Штаты окажутся в невыгодном положении в гонке за будущее как ИИ, так и производства энергии, уступая глобальное экономическое лидерство Китаю.
Чтобы победить в этой гонке, США необходим доступ к гораздо большему объему электроэнергии для обслуживания дата-центров. По прогнозам, к 2026 году дата-центры ИИ могут добавить нагрузку, эквивалентную трём Нью-Йоркам, на энергосистему, а к концу десятилетия их доля в потреблении электроэнергии в США может удвоиться — до 9%. Таким образом, искусственный интеллект спровоцирует скачок спроса на энергию, которого США не видели десятилетиями. По одной из недавних оценок, этот ранее стагнирующий спрос растет примерно на 2,5% в год, причем дата-центры обеспечивают до 66% этого увеличения.
В основе этого роста лежат энергоемкие передовые чипы ИИ. На один запрос ChatGPT требуется три ватт-часа электроэнергии по сравнению с всего 0,3 ватт-часа для простого поиска в Google, согласно данным. Эти вычислительные требования делают дата-центры ИИ исключительно плотными по потреблению энергии, требуя больше энергии на стойку сервера и на порядки больше энергии на квадратный метр, чем традиционные объекты. Сэм Альтман, генеральный директор OpenAI, по сообщениям, представил Белому дому обоснование необходимости дата-центров ИИ мощностью пять гигаватт — этого достаточно для питания более 3 миллионов домов. Более того, дата-центрам ИИ требуется постоянная и надежная электроэнергия 24 часа в сутки, 7 дней в неделю; они работают 99,999% времени.
Требования, которые эти гигаваттные потребители предъявляют к электросетям, уже растут намного быстрее, чем мы можем расширять физические и политические структуры, поддерживающие развитие чистой энергетики. В очереди на подключение к сети находится более 1500 гигаватт мощностей, а время строительства линий электропередачи для их доставки растягивается на десятилетие. Один из примеров сложностей интеграции новых источников энергии: главным фактором, задерживающим недавний запуск АЭС Три-Майл-Айленд компанией Constellation, является не сама установка, а время, необходимое для ее подключения к сети.
Рефлексивным ответом на проблему масштабирования предложения чистой электроэнергии стало выдвижение ложного выбора: либо уступить преимущество США в области ИИ, либо отказаться от обязательств по чистой энергетике. Согласно этой логике, единственный способ удовлетворить растущие потребности вычислительной экономики — это расширение использования традиционных энергетических ресурсов, таких как природный газ, и сохранение угольных электростанций.
Мрачные экологические последствия опоры на большее количество ископаемого топлива очевидны. Но не менее серьезны экономические последствия и последствия для безопасности. Дальнейшие инвестиции в ископаемое топливо угрожают нашей национальной конкурентоспособности, поскольку другие страны опережают нас в области чистых технологий, которые открывают следующие возможности для экономического роста — рынки стоимостью в триллионы.
Реальность такова, что беспрецедентный масштаб и плотность энергии, необходимые для ИИ, требуют совершенно нового набора решений для генерации, способных обеспечивать надежное питание 24/7 во все возрастающих объемах. В то время как сторонники традиционных видов топлива исторически указывали на изменчивость возобновляемых источников, источники энергии, требующие массивных, распределенных и подверженных сбоям запасов топлива, как и природный газ, также не являются решением. В Техасе на газовые электростанции пришлось 70% отключений после суровой зимней бури в конце 2022 года. По мере усиления изменения климата погодные сбои, вероятно, будут только нарастать.
Вместо того чтобы видеть выбор между конкурентоспособностью ИИ и климатом, мы рассматриваем острую потребность ИИ в высокой плотности энергии как возможность для запуска целого ряда новых технологий, используя преимущества новых покупателей и новых рыночных структур — позиционируя США не только для захвата будущего ИИ, но и для создания рынков для энергоемких технологий, которые потребуются для его питания.
Постоянный спрос дата-центров на вычислительную мощность лучше всего удовлетворяется с помощью набора новых источников чистой, надежной энергии, которые в настоящее время претерпевают быструю инновацию. К ним относятся передовая ядерная физическая (fission) энергетика, которую можно быстро развернуть в малых масштабах, и геотермальная энергия следующего поколения, которую можно использовать где угодно и когда угодно. Однажды в арсенале может появиться ядерный синтез (fusion) как источник практически неограниченной чистой энергии. Эти технологии могут производить большие объемы энергии на относительно небольших площадях, удовлетворяя спрос ИИ на концентрированную энергию. Они могут обеспечить стабильную, надежную базовую нагрузку, соответствующую круглосуточной работе дата-центров ИИ. Хотя некоторые из этих технологий (например, термоядерный синтез) все еще находятся в разработке, другие (например, передовое деление и геотермальная энергия) готовы к развертыванию уже сегодня.
Требования ИИ к плотности мощности также диктуют необходимость новых усовершенствований в электроэнергетической инфраструктуре — например, усовершенствованные проводники для линий электропередачи, которые могут передавать до 10 раз больше энергии по гораздо меньшим площадям, системы охлаждения, способные справиться с жаром от огромного количества энергоемких чипов, работающих бок о бок, и трансформаторы нового поколения, обеспечивающие эффективное использование более высокого напряжения. Эти технологии предлагают значительные экономические выгоды для дата-центров ИИ в виде расширенного доступа к энергии и уменьшенной задержки (latency), и они позволят быстро модернизировать нашу электросеть XX века для удовлетворения потребностей XXI века.
Более того, слияние технологий ИИ и энергетики позволит ускорить разработку и масштабирование обоих секторов. В секторе чистой энергетики ИИ служит методом изобретения, ускоряя темпы исследований и разработок для материалов следующего поколения. Это также инструмент для производства, снижающий капиталоемкость и увеличивающий темпы масштабирования. ИИ уже помогает нам преодолевать барьеры в технологиях нового поколения в области энергетики. Например, исследователи Принстона используют его для прогнозирования и предотвращения неустойчивости плазмы, которая долгое время была препятствием для устойчивых реакций термоядерного синтеза. В геотермальной и горнодобывающей сферах ИИ ускоряет темпы и снижает стоимость разработки коммерчески значимых ресурсов. Другие компании используют ИИ для прогнозирования и оптимизации работы электростанций в полевых условиях, что значительно снижает капиталоемкость проектов.
Исторически развертывание новых чистых энергетических технологий зависело от коммунальных предприятий, которые известны своей неспешностью во внедрении инноваций и инвестициях в первые коммерческие проекты. Однако теперь ИИ привлек новый источник капитала для технологий производства энергии: крупные технологические компании, готовые платить премию за чистую энергию, доступную 24/7, и стремящиеся действовать быстро.
Эти «новые покупатели» могут создавать дополнительные чистые мощности на своих объектах. Или они могут внедрять инновационные рыночные механизмы, чтобы побудить коммунальные службы работать по-новому для масштабирования новых технологий. Мы уже видим примеры, такие как соглашение между Google, разработчиком геотермальных систем Fervo и коммунальной компанией штата Невада NV Energy для обеспечения чистой, надежной энергии с премией для использования дата-центрами. Появление этих нечувствительных к цене, но чувствительных ко времени покупателей может ускорить развертывание чистых энергетических технологий.
Геополитические последствия этого союза между ИИ и климатом очевидны: социально-экономические плоды инноваций достанутся тем странам, которые выиграют как гонку ИИ, так и климатическую гонку.
Страна, способная масштабировать доступ к надежной базовой нагрузке, в долгосрочной перспективе привлечет инфраструктуру ИИ и извлечет выгоду из рынков, которые создаст ИИ. И страна, которая сделает эти инвестиции первой, получит преимущество, которое будет накапливаться со временем по мере того, как технический прогресс и экономическая производительность будут усиливать друг друга.
Сегодня счет по чистой энергетике склоняется в пользу Китая. За последнее десятилетие страна ввела в эксплуатацию 37 ядерных реакторов, в то время как Соединенные Штаты добавили два. Китай вдвое превосходит США по расходам на исследования в области термоядерного синтеза, а команды работают практически круглосуточно над коммерциализацией этой технологии. Учитывая, что борьба за технологическое превосходство в ИИ сводится к масштабированию плотности мощности, строительство нового парка газовых электростанций, в то время как наш основной конкурент строит арсенал самых энергоемких доступных ресурсов, — это как прийти с ножом на перестрелку.
Соединенные Штаты и американские технологические компании, находящиеся на переднем крае экономики ИИ, несут ответственность и имеют возможность изменить эту ситуацию, используя спрос ИИ на энергию для масштабирования следующего поколения чистых энергетических технологий. Вопрос в том, воспользуются ли они ею?
Майкл Керни — генеральный партнер в Engine Ventures, фирме, инвестирующей в стартапы, коммерциализирующие прорывные науки и инженерию. Лиза Хансман — главный специалист в Engine Ventures, ранее работавшая специальным помощником президента в администрации Байдена, занимаясь экономической политикой и ее реализацией.
