2023-10-16
ChatGPT變吃電巨獸！生成式AI用電量將等同荷蘭一年用電量？專家研發高效演算法與電源裝置鬥節能！
ChatGPT這類生成式AI現已從「民間玩意」蛻變為「生產力工具」。最近各家大企業爭相引入生成式AI，藉此簡化業務流程，提升營運效率，但此舉背後可能會為自然環境帶來很大負擔。有專家預估，到2027年AI伺服器年均耗電量將會相當於荷蘭全國一年的用電量，故此呼籲企業在設計AI 軟硬件時應考慮電力消耗，以減低碳排放。
AI、雲端榮景背後隱藏環境危機
市場研調機構International Data Corp預測，及至2026年，全球企業對AI支出將會逾3,010 億美元（約2.35兆港元），複合年增長率達到26.5%。另一市調機構Synergy則指出，2022年企業對雲端服務的總支出已達2,270億美元（約1.77兆港元），估計在AI應用需求的帶動下，往後年均增長率將高達42%。然而，在這一片經濟榮景背後，卻隱藏了極大的環境危機。
荷蘭阿姆斯特丹自由大學商業及經濟學院博士候選人亞歷克斯·德弗里斯（Alex De Vries），創建數碼經濟分析平台「Digiconomist」，從經濟角度揭示數碼科技發達所帶來的意想不到問題。他於2023年10月發表一篇題為《持續成長的人工智能能源足跡》（The Growing Energy Footprint of Artificial Intelligence）論文，預測到2027年AI的電力使用可能等同於荷蘭、瑞典等國家一年的耗電量（約85至134 TWh）。
ChatGPT每日用電量564 MWh
一般來說，生成式AI的電力消耗主要來自兩方面：訓練構成AI系統核心的大型語言模型時所需的電力，以及大型語言模型執行邏輯推論（Inference）運算時的能耗。德弗里斯指出，AI日常運算消耗的電力，已遠超訓練模型時所用的電量。
根據半導體研究機構SemiAnalysis的資料，ChatGPT要依靠3,617台NVIDIA HGX A100伺服器、28,936顆GPU來支撐日常運作。德弗里斯以為基礎，計算出ChatGPT每日用電量為564 MWh，至於GPT-3模型訓練期間的耗電量則為1,287 MWh；換言之，ChatGPT運作３天所消耗的電量，已超過整個數據訓練階段了。故此，ChatGPT可說是一隻「吃電巨獸」，能夠產生大量碳排放。
OpenAI從來沒有透露ChatGPT的用電量，於是Alex de Vries基於NVIDIA A100伺服器的預計銷量，推算ChatGPT的電力消耗。（圖片來源：Unsplash圖片庫）
Alex De Vries估計，Google全面推出生成式搜尋後，其AI所用電力可能高達27.4 TWh，接近愛爾蘭一年耗電量（29.3 TWh）。（圖片來源：Google官網）
生成式搜尋普及AI耗電量將激增
當微軟（Microsoft）、Google逐步把生成式AI整合至旗下的搜尋引擎，這個能耗問題將會變得更加嚴重。加拿大永續數碼基礎設施公司QScale指出，生成式AI每次回答提問所需的運算力，是一般搜尋引擎的4至5倍，相對應的電力消耗也會更高。假如日後Google全面推出其生成式搜尋服務（Search Generative Experience），AI耗電量和碳排放量可能會以幾何級數上升。
有鑑於此，德弗里斯呼籲IT企業在開發AI軟硬件時，應要考慮背後的環境破壞。事實上，有專家已嘗試從演算法著手，降低AI運算的能耗。譬如說，AI可以利用「加法」或「乘法」，算出「10」的數值，惟前者需計算10次，後者則僅需計算1次，所以透過乘法取代加法的方式編寫演算法，就可以提高運算效率，兼且更加省電。
加州立法強制企業披露碳排放量
再者，有科技業者提出，引入基於第三代半導體氮化鎵（GaN）設計的電源供應器，取代傳統電源供應器，以提升AI伺服器的能效表現和功率密度。假如一座數據中心轉用氮化鎵電源供應器，功率耗損可以減少達50%，以數據中心平均用電量換算，相當於減省370億kWh的電量，足以供應40座大規模數據中心一年的電力需求。
Google在美國本土擁有14座數據中心，為Google Search、以及其生成式AI模型Bard和LaMDA提供運算力。（圖片來源：Google官網）
另一方面，監管機構亦應針對AI產業制定具體的環境披露要求，讓AI技術的環境成本變得更透明。美國加州於2023年9 月通過《企業氣候數據責任法案》，規定有加州業務、全球年收入逾10億美元（約78億港元）的大企業，到2026年必須揭露公司營運產生的碳排放量，到2027年更必須披露供應鏈中產生的碳量。因此，總部設於加州的OpenAI、Google等AI業者未來不得不在節能減排方面多下工夫了。
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