Phần 1: 'Con quái vật' AI đang hút kiệt năng lượng của trái đất

Lòng tham của con người hay "lòng tham" của AI sẽ hút cạn năng lượng của trái đất?

Với nhiều người, việc đặt câu hỏi để ChatGPT trả lời có thể đã trở thành một thú tiêu khiển, cũng có thể đã trở thành thói quen hàng ngày trong công việc, cuộc sống. Nhưng ít người biết rằng để phục vụ cho những thú vui ấy là rất nhiều, rất nhiều tài nguyên phải tiêu tốn: Hàng triệu nhân sự thiết kế, hiệu chỉnh và đào tạo các mô hình; Rất nhiều terawatt-giờ điện (TWh) để cung cấp năng lượng; Các trung tâm dữ liệu lớn trên toàn thế giới. Mạng lưới đường dây điện và cáp internet. Nước, đất, kim loại và khoáng sản. AI cần tất cả những thứ đó, và nó sẽ ngày càng cần nhiều hơn nữa.

Các nhà nghiên cứu ước tính rằng một truy vấn ChatGPT đơn lẻ cần lượng điện năng xử lý gần gấp 10 lần so với một lệnh tìm kiếm Google thông thường. Công cụ tìm kiếm thông thường của bạn sẽ thu thập dữ liệu trên web để tìm nội dung được lưu trữ trong một chỉ mục khổng lồ. Nhưng các sản phẩm AI mới nhất dựa trên cái được gọi là mô hình ngôn ngữ lớn, hay LLM, được cung cấp hàng tỷ từ văn bản - từ các tác phẩm được sưu tầm của William Shakespeare đến các dự báo mới nhất của Cục Dự trữ Liên bang Mỹ. Các mô hình phát hiện các mẫu và mối liên hệ và phát triển hàng tỷ tham số giúp chúng mô phỏng hành vi của con người. Sử dụng các mô hình này, ChatGPT và các mô hình tương tự tạo ra nội dung mới - do đó có thuật ngữ AI tạo sinh.

Bản chất sử dụng tài nguyên của AI sẽ tạo ra người thắng và kẻ thua. Những người có nhiều tài nguyên nhất sẽ có hệ thống AI tiên tiến nhất. Điều này dẫn đến xung đột về các mặt hàng ngày càng khan hiếm, cũng như quyền truy cập vào chip. Điều này thúc đẩy các công ty công nghệ tìm kiếm các phương tiện hiệu quả hơn để phát triển AI.

Họ đang đổ hàng tỷ USD vào các giải pháp năng lượng thay thế như phản ứng tổng hợp hạt nhân đã mất nhiều năm nếu không muốn nói là nhiều thập kỷ để phát triển mà không cần chi tiêu nhiều và đột phá về công nghệ. Đồng thời, nhu cầu của AI đang gia tăng áp lực buộc phải tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch để cung cấp cho lưới điện, ngay cả khi thế giới đang trên đà vượt qua các mục tiêu phát thải quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.

Mặc dù việc xây dựng AI đại diện cho một cơ hội to lớn cho các nhà đầu tư, doanh nghiệp và xã hội, nhưng vẫn tiềm ẩn những nguy cơ. Nhiều người đã nêu lên nỗi ám ảnh về tác hại tiềm ẩn và sự thiên vị của các hệ thống như vậy. Trong khi đó, Phố Wall đang mệt mỏi vì phải chờ đợi công nghệ chuyển thành lợi nhuận có ý nghĩa. Ngay cả việc tập trung vào hiệu quả cũng có thể trở thành một đám mây đen đối với bất kỳ ai đầu tư quá mức vào cơ sở hạ tầng. Sau đây là cái nhìn sâu hơn về mọi thứ mà ngành công nghiệp AI cần để duy trì hoạt động của các mô hình.

Trong năm năm qua, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ước tính rằng hơn 300 tỷ đô la đã được đầu tư vào năng lượng hạt nhân trên toàn cầu.

THÊM HÀNG NGÀN TWH

AI chủ yếu tồn tại và chạy trong các trung tâm dữ liệu với bo mạch chủ, chip và thiết bị lưu trữ. Nhu cầu điện từ các trung tâm này hiện đang vượt xa nguồn cung có sẵn ở nhiều nơi trên thế giới. Tại Hoa Kỳ, các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ sử dụng 8% tổng điện năng vào năm 2030, gần gấp ba lần thị phần vào năm 2022 khi cơn sốt AI mới bắt đầu. Goldman Sachs Group Inc., đã mô tả đây là "loại tăng trưởng điện chưa từng thấy trong một thế hệ".

Nhu cầu tăng đột biến tương tự đã được dự báo ở Thụy Điển và Vương quốc Anh. Đến năm 2034, mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hàng năm của các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ vượt 1.580 TWh - gần bằng mức sử dụng của toàn bộ Ấn Độ - từ khoảng 500 TWh hiện nay.

Các trung tâm dữ liệu do Google của Alphabet Inc. điều hành đã sử dụng hơn 24 TWh trong năm tài chính 2023, tăng hơn 31% so với năm 2021. Tổng mức sử dụng của Microsoft Corp. cũng gần như tương tự, tăng 70% so với hai năm trước đó. Các công ty công nghệ lớn nhất thế giới đã nhận thức rõ ràng rằng điện có thể là nút thắt gây gián đoạn nhất trong chuỗi cung ứng AI và họ đang chạy đua để khóa chặt nguồn cung dài hạn. Vào tháng 5, Microsoft và bộ phận năng lượng xanh của Brookfield Asset Management Ltd. đã ký thỏa thuận mua năng lượng sạch lớn nhất của công ty.

Tháng 10/2024, nhà sản xuất điện mặt trời và điện gió lớn nhất thế giới, NextEra Energy Inc., cho biết họ đã đạt được các thỏa thuận về tiềm năng phát triển 10,5 gigawatt (GW) năng lượng tái tạo và lưu trữ đáng kinh ngạc vào năm 2030 chỉ dành cho hai công ty Fortune 50. Trong một dấu hiệu của những cuộc đụng độ sắp tới, họ thậm chí không phải là các công ty công nghệ. Sự bùng nổ đã tạo ra "một khoản phí bảo hiểm thậm chí còn lớn hơn đối với các ngành công nghiệp khác bên ngoài các trung tâm dữ liệu để cố gắng khóa chặt thế hệ năng lượng tái tạo chi phí thấp", Giám đốc điều hành NextEra John Ketchum nói với các nhà đầu tư. "Tất cả các con tàu đều nổi lên theo thủy triều ở đây".

NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH LÀ KHÔNG ĐỦ

Than, một trong những nguồn năng lượng có hàm lượng carbon cao nhất thế giới, vẫn được đốt để tạo ra khoảng một phần ba nguồn cung cấp điện. Khí đốt tự nhiên, cũng tạo ra khí thải gây nóng lên toàn cầu, cung cấp 20% năng lượng. Các trang trại gió và mặt trời đã phát triển trong những năm gần đây, nhưng do thiếu các loại pin khổng lồ có thể cân bằng nguồn cung cấp cho các trung tâm dữ liệu, nên bản chất không liên tục của năng lượng tái tạo đã gây ra vấn đề cho các trung tâm này vì chúng phụ thuộc vào dòng điện liên tục.

Google đã giải bài toàn đó bằng một giải pháp rất... Google: Sử dụng phần mềm để săn tìm điện sạch ở những nơi trên thế giới có nhiều nắng và gió trên lưới điện, sau đó tăng cường hoạt động của trung tâm dữ liệu tại đó.

Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island đã được Google tái khởi động sau thảm họa 1979

Thế nhưng, phải thừa nhận rằng nguồn điện duy nhất đáng tin cậy, không phát thải vào thời điểm hiện tại là hạt nhân. Điều này giải thích tại sao Microsoft đã ký một thỏa thuận vào tháng 9/2024 để mở lại một lò phản ứng tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island ở Pennsylvania, nơi xảy ra sự cố hạt nhân dân sự lớn nhất trong lịch sử nước Mỹ năm 1979, tác động đến hàng triệu người dân. Dự kiến lò phản ứng trên sẽ chính thức hoạt động trở lại vào năm 2028.

Chỉ khoảng một tháng sau, Amazon.com Inc. đã ký ba thỏa thuận để phát triển các lò phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ và Google đã đầu tư và cam kết mua điện từ một công ty cũng đang phát triển các lò phản ứng mô-đun tương tự. "Chúa ơi, lò phản ứng hạt nhân. Các người đùa tôi à?" Chủ tịch Oracle Corp. Larry Ellison đã nói với các nhà phân tích trong một cuộc họp vào tháng 9/2024. "Điều đó nghe có vẻ hoàn toàn bịa đặt, nhưng không phải vậy… Đã từng có chuyện gì như thế này xảy ra trước đây chưa?"

CÔNG SUẤT LƯỚI ĐIỆN TĂNG HÀNG TRĂM LẦN

Đường dây điện và trạm biến áp là những mắt xích ít được biết đến nhất trong chuỗi AI. Tất cả các trung tâm dữ liệu mới sẽ cần được kết nối bằng một lưới điện đã cũ, chịu áp lực và dễ bị tổn thương khi thời tiết xấu (Như cơn bão Helene cuối tháng 9 tại Mỹ).
Tại sự kiện Bloomberg Intelligence vào tháng 4/2024, Brian Venturo, đồng sáng lập của nhà cung cấp dịch vụ đám mây CoreWeave Inc., cho biết các công ty như công ty của ông đang phát triển các trung tâm dữ liệu khổng lồ và chúng sẽ gây căng thẳng cho lưới điện. Hãy tưởng tượng một trạm biến áp trong một khu công nghiệp cung cấp 30 MW và một trung tâm dữ liệu trong khu vực đó có thể cần 5 MW. Phần còn lại sẽ được chuyển đến các văn phòng và nhà máy khác. Venturo nói. “Bạn phải xây dựng các đường dây truyền tải mới. Bạn phải xây dựng các trạm biến áp mới.” Và bạn sẽ cần máy biến áp tại các trạm biến áp đó, có thể cần phải đặt hàng trước nhiều năm.

Nhu cầu mở rộng các Trung tâm dữ liệu kéo theo nó là hàng núi nhu cầu về năng lượng

Và đó chỉ là 500 MW. Nhà đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành của OpenAI, Sam Altman, đang nói về các trung tâm dữ liệu có thể cần 5.000 MW. Giám đốc điều hành của Constellation Energy Corp., Joe Dominguez cho biết việc xây dựng một hệ thống điện có thể hỗ trợ lượng tải lớn như vậy tại một nơi duy nhất ngay từ đầu trong thời gian ngắn là "bất khả thi về mặt chức năng". Constellation là chủ sở hữu của nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island.

Dominguez cho biết những người xây dựng trung tâm dữ liệu cần phải nghĩ đến việc cùng định vị xung quanh các nguồn điện khổng lồ đã tồn tại - chẳng hạn như các nhà máy điện hạt nhân của ông. Xây dựng một cơ sở lớn bên cạnh một vài lò phản ứng hạt nhân, bao quanh chúng bằng các nguồn năng lượng tái tạo và pin, kết nối tất cả chúng lại với nhau bằng dây mới và các bộ điều khiển chuyển tải, và bạn có thể tạo ra một lưới điện độc lập.

HÀNG TỶ LÍT NƯỚC/NGÀY

Mỗi watt điện được đưa vào máy chủ đều tạo ra nhiệt. Nhiệt độ quá cao có thể phá hủy thiết bị và làm chậm hệ thống. Hiện tại, các trung tâm dữ liệu đều dùng những cách tiết kiệm năng lượng và chi phí thấp nhất để làm mát không khí bằng nước. Bluefield Research ước tính các trung tâm dữ liệu sử dụng hơn một tỷ lít nước mỗi ngày, bao gồm cả nước dùng để tạo ra năng lượng.

Con số này đủ để cung cấp cho 3,3 triệu người trong một ngày. Một nghiên cứu năm 2023 ước tính rằng một cuộc trò chuyện với ChatGPT bao gồm khoảng 10 đến 50 câu hỏi và câu trả lời, cần một chai nước tiêu chuẩn 16,9 ounce (gần nửa lít nước). Chỉ đào tạo một mô hình AI trước đó đằng sau ChatGPT ước tính đã tiêu thụ gần 200.000 gallon (khoảng 760 lít) nước. Điều đáng nói, số lượng nước này đều là nước tinh khiết có thể uống được để đảm bảo các vấn đề về môi trường và không gây hỏng hóc thiết bị.

Chỉ có 12% dân số thế giới sống ở các quốc gia có nguồn nước an toàn và 88% còn lại đang phải chia sẻ nhu cầu nước với con "quái vật" AI

Tại West Des Moines, Iowa, một mạng lưới các trung tâm dữ liệu của Microsoft mà OpenAI sử dụng đã biến gã khổng lồ công nghệ này thành đơn vị sử dụng nước lớn nhất khu vực, tiêu thụ nhiều hơn cả chính thành phố, theo dữ liệu của nhà cấp nước. (Quận này cho biết công ty cũng đang điều tra một vụ rò rỉ khiến lượng sử dụng tăng đáng kể). Tại Talavera de la Reina, một thành phố nhỏ nằm giữa những cánh đồng lúa mạch và lúa mì của Tây Ban Nha, Meta Platforms Inc. đã xung đột với người dân địa phương về kế hoạch xây dựng một trung tâm sẽ sử dụng khoảng 665 triệu lít (176 triệu gallon) nước mỗi năm.

Thái Duy