【環(huán)球時報記者 陳子帥 環(huán)球時報駐美國特約記者 馮亞仁】如果翻看美國大型科技公司最新的環(huán)境報告，可以發(fā)現(xiàn)一個共同點：它們的用水量激增。谷歌2023年環(huán)境報告顯示，該公司去年用水量同比增長20%，達(dá)到56億加侖（約合212億升），近乎可以填滿1.5個西湖。微軟去年全年用水量同比增長34%，接近17億加侖，大約相當(dāng)于2500個奧運會泳池總蓄水量。科技巨頭用水量激增的原因之一便是正在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展的人工智能（AI）。對于高耗水量是否會限制AI發(fā)展，《環(huán)球時報》記者也詢問了人工智能聊天機器人ChatGPT，它回答：“水消耗可能會間接對AI發(fā)展構(gòu)成挑戰(zhàn)，但并不是限制AI發(fā)展的主要因素。”
谷歌公司位于俄勒岡州達(dá)爾斯的數(shù)據(jù)中心上方冒出滾滾水蒸氣。（谷歌公司網(wǎng)站）
谷歌公司位于俄勒岡州達(dá)爾斯的數(shù)據(jù)中心冷卻塔。（谷歌公司網(wǎng)站）
谷歌公司位于俄勒岡州達(dá)爾斯的數(shù)據(jù)中心上方冒出滾滾水蒸氣。（谷歌公司網(wǎng)站）每聊10-50次，ChatGPT就“喝掉”一瓶500毫升的水
據(jù)美國消費者新聞與商業(yè)頻道（CNBC）報道，加州大學(xué)河濱分校電氣與計算機工程系副教授任紹磊的一項研究發(fā)現(xiàn)，ChatGPT每進(jìn)行10到50次對話，就會“吞下”500毫升的水，而每個月都有數(shù)億用戶在這個平臺提問，可見AI大模型是多么“口渴”。任紹磊團隊的研究人員警告稱，如果AI“口渴”的問題沒有得到解決，這可能會成為未來AI實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要阻礙。
事實上，用水的并不是AI模型本身，而是數(shù)據(jù)中心的散熱系統(tǒng)。據(jù)了解，AI模型在計算時，數(shù)據(jù)中心會產(chǎn)生大量熱量，為了使其保持平穩(wěn)運行，需要耗費水資源來為其降溫。谷歌去年增加的水消耗中的大部分就用于數(shù)據(jù)中心散熱。英國科技媒體The Register報道稱，數(shù)據(jù)中心的建造方式、所處位置以及采用的冷卻技術(shù)不同，都會導(dǎo)致用于降溫的耗水量有很大差異。
在低溫環(huán)境部署數(shù)據(jù)中心是科技巨頭降低散熱成本的重要手段。例如，臉書公司（現(xiàn)更名為Meta）在2013年將其首座海外數(shù)據(jù)中心建在瑞典北部小城呂勒奧，該地距北極圈僅約150公里，自1961年以來氣溫高于30攝氏度的時間不超過24小時。蒸發(fā)冷卻技術(shù)也是倉儲式數(shù)據(jù)中心常見的冷卻方案，即通過水的蒸發(fā)吸收空氣中的熱量。該技術(shù)耗電量少，且只須在一年中最熱的月份使用。此外，微軟今年稱將在亞利桑那州鳳凰城固特異園區(qū)的兩個數(shù)據(jù)中心使用“零水”冷卻設(shè)施，但此方式耗電量更大。
據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，與傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)相比，如自然通風(fēng)或空調(diào)降溫，目前液冷技術(shù)被認(rèn)為能夠更好地降低PUE值（即電能利用效率，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)），達(dá)到節(jié)能減排的目的。按照液體與發(fā)熱器件的接觸方式不同，液冷技術(shù)大致分為冷板式（間接接觸）、噴淋式和浸沒式（直接接觸）。浸沒式液冷技術(shù)被廣泛認(rèn)為更具潛力，被稱為“下一代熱管理技術(shù)”。
谷歌公司位于俄勒岡州達(dá)爾斯的數(shù)據(jù)中心冷卻塔。（谷歌公司網(wǎng)站）數(shù)據(jù)中心正成為“水戰(zhàn)爭”新戰(zhàn)線？
世界上超過30%的數(shù)據(jù)中心均位于美國，根據(jù)弗吉尼亞理工大學(xué)的一項研究，運營數(shù)據(jù)中心是美國最耗水的十大商業(yè)類行業(yè)之一。值得一提的是，一些美國科技公司“偏愛”將數(shù)據(jù)中心設(shè)立在本就缺水的地方，因為它們看中那里低廉的電價和豐富的清潔能源。此舉時常引發(fā)當(dāng)?shù)孛癖姴粷M，更有媒體直言，這或?qū)⒁l(fā)一場“水戰(zhàn)爭”。
當(dāng)美國亞利桑那州梅薩市議員珍·達(dá)夫得知Meta公司要在當(dāng)?shù)卦俳ㄒ蛔鶖?shù)據(jù)中心時，她立即質(zhì)疑說：“我的第一反應(yīng)是擔(dān)心我們的水。”據(jù)《華盛頓郵報》報道，梅薩這座擁有50萬居民的“沙漠城市”已經(jīng)負(fù)載了谷歌、蘋果等科技巨頭的大型數(shù)據(jù)中心。
這一情況在常遇旱情的美國西部并非個例。在俄勒岡州的達(dá)爾斯，與當(dāng)?shù)鼐用?ldquo;搶水”曾讓谷歌深陷法律糾紛，最終谷歌被迫公布其數(shù)據(jù)中心“霸占”該市超1/4水資源的信息；在新墨西哥州的洛斯盧納斯，農(nóng)民們抗議市政府允許Meta的數(shù)據(jù)中心進(jìn)入。研究人員說，一個大型數(shù)據(jù)中心每天的耗水量相當(dāng)于一個1萬到5萬人口城鎮(zhèn)的用水量。
除了對本土用水造成威脅外，美跨國互聯(lián)網(wǎng)公司還試圖將數(shù)據(jù)中心建在海外。據(jù)英國《衛(wèi)報》報道，今年初，谷歌宣布在烏拉圭南部建立數(shù)據(jù)中心的計劃引發(fā)眾怒并導(dǎo)致抗議活動爆發(fā)。烏拉圭共和國大學(xué)研究員丹尼爾·佩納表示，谷歌數(shù)據(jù)中心使用的水都將直接取自該國公共飲用水系統(tǒng)，目前烏拉圭正遭受74年來的最嚴(yán)重干旱，首都蒙得維的亞已宣布進(jìn)入供水緊急狀態(tài)。
在同樣面臨用水壓力的智利，位于首都大區(qū)的基利庫拉市受到科技巨頭的青睞。谷歌早在2015年就在當(dāng)?shù)亟ǔ梢蛔鶖?shù)據(jù)中心，后于2018年宣布擴建。不過，智利圣地亞哥郊區(qū)的居民在2020年2月舉行公投反對該中心的建設(shè)，盡管沒有約束力，但公投還是說服谷歌采用了一種耗水量較低的冷卻系統(tǒng)。微軟在2020年12月也宣布了在基利庫拉的數(shù)據(jù)中心項目，目前相關(guān)抗議仍在進(jìn)行中。
環(huán)保網(wǎng)站Mongabay報道稱，如果數(shù)據(jù)使用仍以指數(shù)級速度增長，那么到2035年，全球可能需要建立10至20倍數(shù)量的數(shù)據(jù)中心，而水電便宜的拉丁美洲被IT行業(yè)視為這種擴張的“廉價場所”。一些分析人士認(rèn)為，美國向南半球“出口”數(shù)據(jù)中心不是一種經(jīng)濟機遇，而是一種新的剝削形式，即數(shù)據(jù)殖民主義。
對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)國家安全計算實驗室副主任嚴(yán)展宇對《環(huán)球時報》記者分析稱，耗水多會成為AI發(fā)展的隱憂，主要原因有三點：首先，大量用水及采取節(jié)水措施會抬高企業(yè)的隱形成本；其次，企業(yè)需要承擔(dān)國際社會與國內(nèi)政策限制用水的風(fēng)險；此外，公眾特別是環(huán)保人士的關(guān)切使企業(yè)不得不花費精力去應(yīng)對反對聲音，使AI發(fā)展的阻力增加。
不過，嚴(yán)展宇認(rèn)為，即便存在這三重隱憂，AI的發(fā)展也不太可能會放緩進(jìn)程，主要還是因為AI的技術(shù)競賽和應(yīng)用競賽都已成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和國家安全領(lǐng)域最前沿的賽道。“水資源消耗是一個重要的問題，但不是一個迫切的問題。所以不管是國家、企業(yè)還是科學(xué)界人士，都不會把環(huán)保問題置于安全和技術(shù)問題之上，犧牲一定的環(huán)保來保證競爭力增強可能是相當(dāng)一段時間內(nèi)AI發(fā)展的趨勢。”
AI技術(shù)和節(jié)水技術(shù)的代差讓實現(xiàn)“水資源正效益”面臨挑戰(zhàn)
據(jù)美國《財富》雜志報道，美國開放人工智能研究中心（OpenAI）最先進(jìn)的大型語言模型ChatGPT誕生于美國艾奧瓦州，它們從該州中部的阮昆河和得梅因河交匯處抽水，來為超級計算機降溫。OpenAI日前在聲明中回應(yīng)稱，“我們認(rèn)識到訓(xùn)練大模型可能會消耗大量能源和水資源”，并正“認(rèn)真考慮”如何更好地利用計算能力以提高效率。
因大模型“吞水”過多而遭受指責(zé)的科技巨頭正嘗試挽回聲譽，Meta、谷歌、微軟等公司已承諾在2030年實現(xiàn)“水資源正效益”（water positive）的目標(biāo)。根據(jù)這些科技公司的說法，這意味著它們回饋給社區(qū)的水資源將超過直接運營的用水量。微軟曾表示，該公司正通過兩種方式解決用水問題：一是降低用水強度；二是在其運營的缺水地區(qū)補充水供應(yīng)。微軟今年發(fā)布的《2022年環(huán)境可持續(xù)發(fā)展報告》顯示，該公司簽訂了一系列水補償項目，這些項目預(yù)計將提供超過1560萬立方米的水資源，使微軟的水補償總量達(dá)到3500萬立方米。
此外，各國在政府層面也開始推出應(yīng)對措施。經(jīng)《環(huán)球時報》記者查閱，國內(nèi)已經(jīng)出臺相關(guān)政策與考核文件，以優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的水資源使用效率，如北京市發(fā)展改革委今年7月修訂印發(fā)了被媒體稱為“史上最嚴(yán)”的《關(guān)于進(jìn)一步加強數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查的若干規(guī)定》。據(jù)美國《巴倫周刊》報道，拜登政府4月建議，允許聯(lián)邦政府限制亞利桑那州、加利福尼亞州和內(nèi)華達(dá)州從不斷萎縮的科羅拉多河中抽取的水量。
不過另一方面，“商業(yè)內(nèi)幕”網(wǎng)站評論稱，運營龐大的數(shù)據(jù)中心需要付出巨大的環(huán)境代價，隨著AI競賽升溫，以及AI領(lǐng)域的科技公司競相建立新的數(shù)據(jù)中心，它們消耗的水量很可能會不斷增加，“情況可能只會變得更糟”。
嚴(yán)展宇告訴《環(huán)球時報》記者，目前，AI技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于節(jié)水技術(shù)的發(fā)展速度，即便科技巨頭提出要實現(xiàn)“水資源正效益”，但兩者技術(shù)之間的代差會帶來不小阻礙。此外，谷歌等公司將國內(nèi)的缺水矛盾轉(zhuǎn)移到烏拉圭等受關(guān)注度較低的地方，這可能會掩蓋問題的嚴(yán)峻性，使得這一問題難以暴露出來。
中國將在海南島附近建成全球首座商用海底數(shù)據(jù)中心
北京郵電大學(xué)人工智能學(xué)院院長劉亮告訴《環(huán)球時報》記者，通過優(yōu)化算力中心選址、優(yōu)化算力調(diào)度等措施都能使AI耗水問題得到輕微緩解，但根本問題還是AI大模型訓(xùn)練對算力需求極大，帶來巨大能耗，這也成為制約AI技術(shù)發(fā)展的一個瓶頸問題，比如現(xiàn)在很多高校和一般的科研機構(gòu)很難承擔(dān)AI大模型訓(xùn)練所需的算力和能源開銷。學(xué)術(shù)界的一個普遍看法是，能否突破現(xiàn)有大模型的結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練方式和所依托的硬件環(huán)境，向精簡模型、小樣本學(xué)習(xí)、低功耗計算等方向發(fā)展至關(guān)重要。
嚴(yán)展宇對《環(huán)球時報》記者表示，更重要的是要讓企業(yè)和各國認(rèn)識到，水資源保護(hù)是和技術(shù)發(fā)展同樣重要的議題。同時，解決這一問題需要加強國際合作，國際社會要為人工智能發(fā)展設(shè)置“底線”。
英國媒體The Register提出建議稱，不要在炎熱的氣候條件下訓(xùn)練AI模型。任紹磊團隊還建議，要為數(shù)據(jù)中心設(shè)立電池備份系統(tǒng)，這樣在溫度較低的晚上訓(xùn)練大模型時，也能用到白天儲存的太陽能，從而解決用水效率和碳排放之間的沖突。此外，還要提高數(shù)據(jù)中心WUE（水利用效率）的透明度。
《環(huán)球時報》記者關(guān)注到，目前國內(nèi)外在解決AI耗水問題上已取得一定進(jìn)展。11月24日，中國在海南島附近35米深的海底完成“海底數(shù)據(jù)艙”的安裝工作，未來這里將建成全球首座商用海底數(shù)據(jù)中心。建設(shè)完成后，相較于同等規(guī)模的陸地傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心每年能節(jié)省用電總量1.22億千瓦時、節(jié)省建設(shè)用地面積6.8萬平方米、節(jié)省淡水10.5萬噸。西班牙《國家報》援引Meta消息稱，該公司計劃專門為AI數(shù)據(jù)中心開發(fā)一套不需要用水（除發(fā)電用水外）的電干燥系統(tǒng)。
此外，也有觀點認(rèn)為，AI為水資源帶來的不都是威脅。世界未來能源峰會官網(wǎng)介紹稱，AI正改變我們的用水方式。它可以實時分析管道中的水流，在出現(xiàn)水泄漏等異常情況時發(fā)出警報或自動關(guān)閉，這是缺水國家避免水浪費的重要工具；AI還能實現(xiàn)“智能灌溉”，是“下一代農(nóng)場”高效用水的核心。
那么，AI到底會帶來“水戰(zhàn)爭”還是“水未來”？嚴(yán)展宇表示，即便AI可以通過智慧水系統(tǒng)、智慧農(nóng)業(yè)等優(yōu)化對水資源的管理，但訓(xùn)練AI模型所帶來的水競爭問題仍沒有被解決。也就是說，若一個公司有很好的技術(shù)處理水資源，這往往也代表它將占用更多水資源。從長期來看，“水未來”還面臨國際標(biāo)準(zhǔn)的競爭問題，即多大程度的AI運用于這種水循環(huán)和水再利用是可以被接受的，這又要參照哪個國家的標(biāo)準(zhǔn)？可以說，“水未來”還取決于大國間的權(quán)力博弈。
