加速計(jì)算、人工智能和計(jì)算革命

　　最近推出的ChatGPT標(biāo)志著計(jì)算史上的一個(gè)新時(shí)代，復(fù)雜的新型人工智能(AI)模型的迅速擴(kuò)展，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)功能的界限。對(duì)于一些人來說，這為激動(dòng)人心的新進(jìn)展打開了大門，這些進(jìn)展也預(yù)示著更美好的未來。對(duì)于另一些人來說，警鐘已經(jīng)敲響，從失業(yè)到惡意人工智能對(duì)人類生存的威脅，人們對(duì)一切都感到擔(dān)憂。進(jìn)一步的擔(dān)憂集中在基于人工智能的經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施上，例如新的能源密集型計(jì)算方法對(duì)環(huán)境的影響。雖然評(píng)估新興的人工智能計(jì)算模型是謹(jǐn)慎的，但分析必須檢查相關(guān)的權(quán)衡，以確定與人工智能計(jì)算革命相關(guān)的成本和收益。

　　計(jì)算機(jī)時(shí)代始于20世紀(jì)50年代推出的大型計(jì)算機(jī)，直到20世紀(jì)80年代，大型計(jì)算機(jī)一直是企業(yè)的主流。臺(tái)式電腦隨后推出了更小、更便宜、更易于使用的新一代個(gè)人電腦。這些新型計(jì)算機(jī)迅速流行起來，在商業(yè)和個(gè)人使用的新市場(chǎng)都占據(jù)了主導(dǎo)地位。21世紀(jì)初，互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為企業(yè)和個(gè)人提供了一種新的方式，通過在線存儲(chǔ)、在線應(yīng)用等方式獲得額外的計(jì)算能力。當(dāng)今的人工智能革命建立在加速計(jì)算的基礎(chǔ)上——隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新進(jìn)展正在推動(dòng)下一代計(jì)算能力的發(fā)展。

　　加速計(jì)算依賴于被稱為加速器的專用硬件來加速某些任務(wù)的執(zhí)行。圖形處理單元(GPU)等專用硬件與傳統(tǒng)中央處理單元(CPU)協(xié)同工作。GPU在圖形處理方面非常高效，在機(jī)器學(xué)習(xí)和其他應(yīng)用中已經(jīng)變得至關(guān)重要。一系列GPU可以并行使用，大大提高計(jì)算能力。GPU與服務(wù)器、路由器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一起安置在龐大的數(shù)據(jù)中心中，為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所無法企及的計(jì)算能力打開了大門。

　　ChatGPT旋風(fēng)式的引入向公眾展示了人工智能的新世界和加速計(jì)算的力量。然而，這只是人工智能能力的一個(gè)暗示，因?yàn)橛?jì)算能力的提高幾乎對(duì)經(jīng)濟(jì)的每個(gè)行業(yè)都有影響。例如，為藥物發(fā)現(xiàn)開發(fā)的新模型可以減少識(shí)別新藥所需的成本和時(shí)間，還可以創(chuàng)造更個(gè)性化的治療方法。同樣，金融領(lǐng)域由人工智能驅(qū)動(dòng)的變革正在改變銀行業(yè)、股票交易和保險(xiǎn)業(yè)。人工智能可以提高天氣模型的準(zhǔn)確性，以改善公共安全，并對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量做出更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。人工智能的力量也有助于解決重大的政策問題，例如，通過開發(fā)更精確的氣候模型。

　　然而，計(jì)算能力的進(jìn)步并非沒有代價(jià)。其是能源密集型的，大型數(shù)據(jù)中心擁有必要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和計(jì)算能力。但數(shù)據(jù)中心對(duì)電網(wǎng)提出了新的要求，隨著人工智能被更廣泛地采用，這些要求將會(huì)增加。數(shù)據(jù)中心可以是容納GPU和訓(xùn)練和運(yùn)行人工智能模型所需的其他硬件的大型建筑。位于芝加哥的350 East Cermak數(shù)據(jù)中心占地超過100萬平方英尺，相當(dāng)于23個(gè)足球場(chǎng)大小，而內(nèi)華達(dá)州的Citadel數(shù)據(jù)中心占地720萬平方英尺，有望成為世界上最大的數(shù)據(jù)中心。為這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心供電并不是一個(gè)小問題。據(jù)估計(jì)，數(shù)據(jù)中心消耗了全國電力的3%。這已經(jīng)成為一些人的目標(biāo)，因?yàn)槠鋵?duì)環(huán)境的影響以及給電網(wǎng)管理帶來的挑戰(zhàn)。人工智能的快速采用可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)提出更高的要求，使這些問題成為一個(gè)重要的政策問題。

　　這些問題促使人們呼吁暫�；驕p緩人工智能的發(fā)展。但考慮到全球?qū)θ斯ぶ悄芎图铀儆?jì)算的推動(dòng)，這種選擇是不可行的。其他國家正在追求自己的人工智能模式，雖然美國繼續(xù)排名第一，但中國排名第二，并且在自己的人工智能領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。與此同時(shí)，開源人工智能建模正在取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，為數(shù)據(jù)中心和人工智能創(chuàng)造了額外的需求。如果美國要保持全球領(lǐng)先地位，并且計(jì)算能力市場(chǎng)要具有競(jìng)爭(zhēng)力，那么對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，政策制定者必須確保以最有效的方式滿足電力需求。

　　此外，與運(yùn)行大型人工智能模型的數(shù)據(jù)中心相比，更分散的計(jì)算活動(dòng)本身就更環(huán)保，但這一點(diǎn)并不明顯。要達(dá)到相同的輸出水平和質(zhì)量，需要在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多基于CPU的計(jì)算。能夠極大改善社會(huì)福利的更快的藥物發(fā)現(xiàn)，和更好的氣候模型將被推遲，甚至不可行，從而產(chǎn)生明顯的社會(huì)危害。事實(shí)上，通過新的人工智能驅(qū)動(dòng)計(jì)算，可以改善或挽救大量生命，而減緩或限制人工智能的使用將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大影響。

　　人工智能提高了生產(chǎn)力，從而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。因此，在檢驗(yàn)其優(yōu)點(diǎn)時(shí)，正確的計(jì)算是在沒有其的情況下實(shí)現(xiàn)相同水平的增長(zhǎng)和產(chǎn)出的成本：在更加分布式的基于CPU的世界中，提供相同的效益需要多少成本，以及需要多長(zhǎng)時(shí)間?這是必須評(píng)估的相關(guān)權(quán)衡，并且必須承認(rèn)暫停人工智能的成本。

　　下一步

　　隨著人工智能越來越融入經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，解決電網(wǎng)的需求是政策制定者必須解決的挑戰(zhàn)。同樣，人工智能可以對(duì)管理電網(wǎng)產(chǎn)生積極影響，并創(chuàng)建一個(gè)更智能、更高效的電網(wǎng)。即使沒有人工智能和數(shù)據(jù)中心不斷增長(zhǎng)的需求，網(wǎng)格管理也一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。但研究人員表示，重要的是要關(guān)注如何利用人工智能來改善電網(wǎng)管理和降低能耗。

　　接下來有幾個(gè)重要的步驟：

　　首先，確定人工智能如何通過為人工智能驅(qū)動(dòng)的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)創(chuàng)造更好的機(jī)會(huì)、更好地管理電網(wǎng)上的可再生負(fù)荷，以及在發(fā)電廠更清潔地發(fā)電，來增強(qiáng)電網(wǎng)管理。其次，利用人工智能消除工廠和其他建筑的能源浪費(fèi)以及改善交通管理，從而減少制造業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵部門的能源消耗。最后，優(yōu)化人工智能，降低深度學(xué)習(xí)模型的能耗。一項(xiàng)研究表明，經(jīng)過優(yōu)化的模型可以將訓(xùn)練人工智能模型所需的能量減少75%。

　　加速計(jì)算和人工智能的興起為未來帶來了巨大的希望，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)福利方面帶來了巨大的社會(huì)效益。實(shí)現(xiàn)這些成果需要一個(gè)謹(jǐn)慎的政策框架，可以解決為人工智能模型提供計(jì)算能力的數(shù)據(jù)中心的能源需求問題。政策制定者需要幫助實(shí)現(xiàn)人工智能的潛在效益，并找到解決這一重要經(jīng)濟(jì)部門不斷增長(zhǎng)的能源需求的方法，而不是暫停。