人工智能（AI）作為名副其實的高能耗領域，電力消費增速高、占比大，尤其隨著算力規模不斷增加，能耗也呈現幾何式增長。為此，“AI高能耗困局如何破”已經成為行業關注的熱點之一。科技行業正積極尋求各種解決方案，一方面探索新算法、量子計算等理論層面方案，另一方面探索部署核電等清潔能源技術的前景。

新算法提供降能耗新思路

盡管AI在構建更高效、更穩定和更智能電網方面展現出巨大潛力和廣闊發展前景，但其給能源安全和脫碳目標構成了不小挑戰。有數據顯示，ChatGPT每天需要約564兆瓦時能源，足以為美國1.8萬戶家庭供電。

新算法正在為破解AI高能耗提供新思路。油價網報道稱，越來越多的科研團隊開始加大更高效計算方法的研究力度，旨在盡可能降低AI能耗。

技術初創公司BitEnergy AI日前發表最新研究成果，可以通過一種新穎獨特的整數加法算法將AI能耗降低95%。這種新算法采用整數加法，浮點數乘法通過操控大量浮點數以實現高精度運算需求，從而成為AI計算中最耗能的部分。

研究該算法的BitEnergy AI科研團隊表示，在多種任務上對新算法進行測試，不僅可以實現同樣的計算結果，還能大幅降低能耗。這不僅有望使計算成本大幅下降，同時也為硬件設計帶來新思路。

據悉，上述算法對硬件需求與當前主流有所不同，這意味著需要對現有硬件進行改進和調整。該科研團隊同樣關注硬件設計與優化，目標是將有效的計算方法與相應硬件架構相結合，以實現AI模型在數量計算方面的高效性和低能耗。

量子計算處于理論層面

除了新算法，量子計算也為降低AI高能耗提供潛在解題思路。AI和量子計算作為全球最受矚目的兩大前沿科技領域，交匯點正在逐漸顯現。

AI憑借在數據處理、模式識別以及自動化決策中的強大能力，成為推動各行業數字化轉型的重要力量，量子計算則通過顛覆傳統計算機架構，以其獨特的量子位和量子糾纏等原理，展現出在解決復雜計算問題上的巨大潛力。

當前，科研人員的研究方向大都圍繞“如何降低每進行一次計算所需的能量”這一主題展開，其中將量子計算應用于AI頗受關注，這不僅可以使大型語言模型更加快速執行高度復雜計算，而且只需要更少的資源。

普通計算機以二進制運行，以1和0作為開關，但量子計算以量子位運行，量子位可以同時打開和關閉，這種同時打開和關閉的狀態稱為疊加，可以徹底改變當前認知的計算模式。在某些特定情況下，量子計算機的能效可以比當前的超級計算機高出100倍之多。

業內不少人士認為，量子計算與AI“天然適配”。量子計算公司IonQ總裁兼首席執行官彼得·查普曼表示：“對于量子計算擅長的事情，如AI處理，任何GPU都無法與之競爭。這些工作負載最終將由量子承擔，而當前的技術根本無法與之抗衡。”

盡管量子計算機在特定情況下可能比傳統超級計算機具有更高的能效，但其在關鍵領域中的應用在當前階段更多還停留在理論層面，實際應用仍面臨諸多挑戰，破解AI高能耗困局需要更直接、更現實、更商業化的實踐方案。

核電成科技領域新寵

無論是新算法，還是量子計算，實現商業化之前還有很長的路要走。業內人士指出，提高清潔能源使用規模、改善能源效率等更廣泛的方法措施，才是破解AI高能耗難題的關鍵。

目前，越來越多的科技企業考慮采用核電滿足AI不斷增長的能源需求。美國人工智能研究公司OpenAI聯合創始人兼首席執行官薩姆·奧爾特曼表示，未來AI系統將需要極其大量能源，而核電技術可以有效幫助提供這些能源。

巴克萊銀行指出，解決AI電力和能耗難題需要更廣泛的方法，包括擴大現代化電網基礎設施、將可再生能源與公用事業規模儲能設施結合、利用現有核電和先進小堆技術、擴大地熱等新型無碳能源規模等。

據了解，甲骨文、微軟、谷歌、亞馬遜、Meta等科技巨頭接連宣布投資核電，支持開發小型模塊化核反應堆，旨在滿足數據中心和AI日益增長的需求。核電正在成為科技公司“新寵”。

今年12月，Meta宣布，正積極向核電開發商征求提案，旨在通過增加核能發電能力來推動AI發展并實現環境目標，計劃到2030年代初增添1至4吉瓦核電裝機，同時考慮大型傳統反應堆和小型模塊化設計。

9月，微軟宣布達成一項為期 20 年的協議，將從此前一度停運的三哩島核電站購買能源，為其數量日益增長的數據中心提供動力。谷歌與核電技術公司 Kairos Power 商討開發多座小型模塊化核反應堆的合作，目標是在2030年前投建第一座小型模塊化反應堆，到2035年建成更多。亞馬遜目前已和3家公司展開合作，同時還在投資小型模塊化核反應堆，并購買核電資產。

目前，正在與公用事業公司 Dominion Energy 探討在弗吉尼亞州現有 North Anna 核電站附近安裝一座小型模塊化反應堆的可能性。亞馬遜網絡服務公司全球數據中心副總裁凱文·米勒表示：“AI正在推動數據中心數量和電網所需電力大幅增加。先進核電技術是必不可少的一環。”

根據伍德麥肯茲最新報告，今年上半年，美國新宣布的數據中心總裝機容量接近240吉瓦，已經超過2023年全年裝機總量。亞馬遜、Meta、谷歌和微軟在數據中心建設上的支出預計將在2025年達到1780億美元，較今年增長11%。