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据 Woofun AI 消息,关于 AI 对话消耗水资源的测算,科技巨头与学术研究之间存在近两千倍的巨大差异。加州大学河滨分校副教授任少磊的研究指出,进行 20 至 50 轮对话约消耗 500 毫升水,相当于一瓶矿泉水;而谷歌与微软披露的数据则显示,单次请求仅需 0.26 毫升甚至不足一滴水。
这种悬殊并非统计误差,而是源于对“水资源消耗”定义的根本分歧:前者追溯至电力生产与芯片制造的全产业链,后者仅聚焦于数据中心现场的冷却环节。随着 AI 应用规模的扩张,这种被低估的资源代价正引发对产业可持续性的深层担忧。
统计范围的界定直接决定了数据的量级。任少磊强调,谷歌在环境影响报告中披露的 0.26 毫升数据,仅计算了数据中心内部冷却系统直接消耗的水量,完全排除了发电环节产生的间接用水。微软援引《Joule》期刊研究得出的 0 至 0.067 毫升中位数,同样局限于冷却用水。
然而,AI 运行的能源需求庞大,火力发电等供电方式在蒸汽循环与冷却过程中需消耗巨量水资源。研究者的测算模型将服务器运行所需的电力折算为上游用水,从而得出了包含发电、芯片制造及数据中心冷却的用水。两组数字看似在回答同一问题,实则统计的是产业链中截然不同的片段,导致结果出现数量级的偏差。
将用水量强行折算为“单次查询”本身存在逻辑局限。数据中心的冷却系统并非随单次请求启停,而是长期持续运行以维持设施稳定。将一座设施的总用水量除以查询次数,仅能得出一个平均值,无法精准反映某一次对话实际新增的边际用水。不同机构选取的统计边界、设施地理位置、当地能源结构及计算模型,都会导致最终结果的显著波动。因此,试图用“一次对话消耗多少水”来衡量 AI 的环境成本,往往难以获得统一且具可比性的答案。相比之下,观察数据中心用水总量的变化趋势,更能揭示 AI 业务扩张带来的真实资源压力。
Woofun AI 整理数据显示,2021 年至 2022 年间,微软数据中心的用水量激增 34%,全年总量突破 64 亿升;同期,谷歌的用水量也增长了 20%。两家公司均将这一显著增长归因于 AI 业务及相关计算需求的快速上升。
这一事实与官方宣称的“每次查询不足一滴水”形成了耐人寻味的对比:单次消耗的数值可以被技术优化压至极低,但业务总量的爆发式增长却推高了整体用水规模。这种总量攀升的趋势表明,单纯依赖降低单次查询的用水效率,难以抵消 AI 算力需求指数级增长带来的资源消耗总量。
要厘清水资源的真实去向,必须沿着产业链向上追溯。AI 带来的用水主要分布在三个关键环节:数据中心冷却、电力生产以及芯片制造。最直观的是数据中心冷却,服务器持续运行产生高热,传统蒸发式冷却通过水带走热量并排入大气,无法回收。美国内华达大学拉斯维加斯分校教授斯蒂芬·雷曼测算,一座传统大型数据中心每日冷却用水可达 500 万加仑,相当于两万至五万人口城镇的日用水量。
然而,冷却并非全部,若电力来源依赖高耗水的火电,即便机房内节水,上游用水依然巨大。此外,芯片制造环节极易被忽视,AI 芯片生产需反复清洗晶圆以去除颗粒与离子,一块晶圆往往经历数十次甚至数百次清洗,任何残留都可能导致器件失效,这意味着在芯片进入数据中心前,水资源消耗已大量发生。
任少磊的测算进一步量化了这一过程:仅训练 GPT-3 一个模型,数据中心现场散热用水即达 70 万升,且该数字尚未包含供电环节用水及制造 GPU 芯片时消耗的超纯水。数据中心的地理分布加剧了这一矛盾。内华达、亚利桑那、得克萨斯、犹他、加利福尼亚和科罗拉多六个州均面临严峻的水资源压力,但这六个州仍有 437 个数据中心处于建设或规划阶段。选址时,土地、电力和政策往往是首要考量,水资源承载能力常被置于次要地位。当越来越多算力设施落户缺水地区,AI 产业将与当地居民、农业及其他产业争夺有限的水资源,引发潜在的社会与生态冲突。
预计到 2030 年,全球数据中心全产业链的总用水量将达到 9.3 万亿升,这一数字相当于 13 亿撒哈拉以南非洲居民一年的基本生活用水需求。面对如此庞大的消耗,行业正在探索多种技术路径以缓解压力。在上海临港小洋山以东,全球首个海风直连海底数据中心已投入运行。该平台高出海平面 20 多米,安置了 192 个机柜及约 2000 台服务器,距离平台约 500 米处,50 多座海上风机通过光电复合电缆直接供电。项目采用无动力冷媒循环技术,利用年均约 15 摄氏度的海水带走热量,无需蒸发淡水。项目负责人陈希怡测算,这座功率为 2.3 兆瓦的数据中心,若采用传统冷却方式,每年需消耗 4 万吨淡水,改用海水冷却后,这部分淡水消耗可降为零。
陆上数据中心也在加速转型。英伟达 GB200 NVL72 机架将 72 颗 GPU 和 36 颗 Grace CPU 置于全液冷系统中,通过紧贴芯片的冷板和密闭循环冷却液带走热量,大幅减少对蒸发式冷却的依赖。液冷技术的普及与 AI 芯片功耗飙升直接相关,英伟达 A100 芯片热设计功耗为 400 瓦,B200 已升至 1000 瓦,传统风冷已难以满足散热需求。
此外,多伦多利用深层湖水降温,都柏林则将余热接入城市供暖系统。无论是海底数据中心、液冷机架,还是区域供冷与余热回收,这些技术都在提升能源与水资源的利用效率。以海底数据中心为例,每年减少 4 万吨淡水消耗是明确且具体的成果。
然而,这些技术创新主要解决的是数据中心冷却环节的问题,无法触及电力生产与芯片制造的用水痛点。数据中心运营商可以改造冷却系统,却难以直接改变电网的发电结构。如果电力仍主要来自高耗水发电方式,每消耗一度电,上游仍伴随相应的水资源消耗。芯片制造同理,晶圆在进入数据中心前已历经多轮超纯水清洗,无论服务器最终采用何种冷却方式,这部分用水都不会减少。因此,数据中心节水虽必要,却不足以解决 AI 产业的全部用水问题。在预计 2030 年达到 9.3 万亿升的总用水量规模下,仅优化机房冷却只能减少其中一部分。
要真正降低 AI 对水资源的消耗,必须在改进数据中心冷却方式的同时,减少发电环节的用水,并提高芯片制造过程中水资源的循环利用效率。当 AI 以越来越快的速度融入社会生活,衡量其资源代价的方式亟需变革。比“每次对话用了几滴水”更重要的,是整个产业能否建立一套完整、透明且可比较的用水标准。只有先把全产业链的消耗算清楚,节水措施才不会仅仅停留在最容易被看见的机房冷却环节,而是真正触及能源结构与制造工艺的深层变革。