Umělá inteligence se stává jadernou

Serverovna v datovém centru společnosti Google v Council Bluffs ve státě Iowa pomáhá propojit datová centra společnosti Google mezi sebou. (Google)

Když Microsoft koupil 407akrovou dýňovou farmu (cca. 165 ha) v Mount Pleasant ve Wisconsinu, nebylo to, aby pěstoval dýně na Halloween. Microsoft zde pěstuje datová centra – síťové počítačové servery ukládající, vyhledávající a zpracovávající informace. A ty mají stále větší spotřebu elektřiny.

Microsoft za dýňovou farmu, jejíž hodnota byla stanovena na přibližně 600 000 dolarů, zaplatil neuvěřitelných 76 milionů dolarů. Společnost, která od té doby koupila další pozemky v okolí a svou působnost tak rozšířila na dva kilometry čtvereční, uvádí, že na vybudování svého datového centra ve WisconsinuČesky o rozloze 2 miliony metrů čtverečních a jeho vybavení specializovanými počítačovými procesory používanými pro umělou inteligenci (AI) vynaloží 3,3 miliardyČesky dolarů.

Společnosti Microsoft a OpenAI, tvůrce bota ChatGPT, hovořily o vybudování propojené sítě pěti datových center – ve Wisconsinu a čtyř dalších v Kalifornii, Texasu, Virginii a Brazílii. Dohromady by tvořily obrovský superpočítač, nazvaný Stargate, který by nakonec mohl stát více než 100 miliard dolarů a vyžadovat pět gigawattů elektrické energie, což odpovídá výkonu pěti průměrně velkých jaderných elektráren.

Pryč s dýněmi! Na začátku roku 2024 koupila společnost Microsoft v Mt. Pleasant ve Wisconsinu známou dýňovou plantáž rodiny Creuzigerových „Land of the Giants“ (nahoře, viděná v září 2021) a rozšířila tak svůj areál datového centra o 407 akrů (165 ha) na ploše téměř dvou čtverečních mil (5,2 čtverečních kilometrů). Dole: architektonické nákresy budov pro první fázi výstavby areálu, která již probíhá asi o dvě míle (1,6 km) jižněji. Google Streetview; Burns & McDonnell

Microsoft, Amazon, Apple, Google, Meta a další velké technologické společnosti investují velké prostředky do datových center, zejména do „hyperskalárních“ datových center, která mají nejen obrovské rozměry, ale také možnosti zpracování dat pro náročné úlohy, jako je generování odpovědí umělé inteligence. Jedno takové hyperskalární datové centrum může spotřebovat tolik elektřiny jako desítky nebo stovky tisíc domácností a ve Spojených státech již existují stovky těchto velkých a tisíce menších datových center.

Jen za poslední rok americké elektrárenské společnosti téměř zdvojnásobily své odhady, kolik elektřiny budou potřebovat za dalších pět let. ElektromobilyČesky, kryptoměnyČesky a oživení americké výroby vysávají spoustu elektronů, ale umělá inteligence roste rychleji a je motorem rychlého rozšiřování datových center. Nedávná zprávaČesky globální investiční banky Goldman Sachs předpovídá, že datová centra budou v roce 2030 spotřebovávat přibližně 8 % veškeré elektrické energie v USA, zatímco dnes to jsou přibližně 3 %.

Bill Gates, Jeff Bezos, Elon Musk, Mark Zuckerberg, Larry Ellison a další takzvaní „tech brosČesky / technologičtí bratři“, kteří shodou okolností také patří mezi nejbohatší muže světaČesky, přemýšlejí o tom, jak může – nebo podle nich musí – energetika držet krok s rychlým růstem umělé inteligence a zároveň umožnit velkým technologiím plnit své závazky v oblasti klimatuČesky. Všichni došli ke stejnému závěru: Jaderná energie, ať už stojí cokoli, je jediným schůdným řešením.

V řadě nedávných oznámení společnosti z oblasti velkých technologií prohlásily, že buď obnoví stávající jaderné elektrárny, nebo vyvinou jaderné reaktory nové generace, případně obojí. Dolary proudí také do projektů jaderné fúze – přestože si mnozí fyzikové myslí, že komerční fúzní elektrárny, které vyrábějí elektřinu, jsou přinejmenším desítky let vzdálené, pokud se je vůbec podaří postavit. Federální vláda tuto vizi jaderného pohonu nejen podporuje, ale také dotuje ve jménu „čisté energie“. Vláda i technologický průmysl však do značné míry ignorují známé a významné nevýhody jaderné energie – včetně vysokých nákladů, dlouhé doby výstavby, havárií, rizika šíření jaderných zbraní a kontaminace životního prostředí v důsledku těžby uranu a ukládání radioaktivního odpadu.

Zpět do budoucnosti. První blok reaktoru Three Mile Island v Pensylvánii je jedním ze dvou odstavených jaderných reaktorů (spolu s reaktorem v elektrárně Palisades v Michiganu), které mohou být znovu uvedeny do provozu a dodávat elektřinu – poprvé ve Spojených státech. Dvě chladicí věže vlevo jsou z druhého bloku, který byl při havárii v roce 1979 trvale poškozen. (Constellation Energy)

Opětovná sázka na jadernou energii

V Pensylvánii plánuje Microsoft oživit Three Mile Island. Pro lidi, kteří jsou dost staří na to, aby si toto jméno pamatovali, je synonymem zániku jaderné energetiky ve Spojených státech. Před pětačtyřiceti lety došlo v jaderné elektrárně Three Mile Island 10 mil (16 km) jižně od Harrisburgu v Pensylvánii k částečnému roztavení reaktoru, což strhlo celý národ a téměř dva miliony lidí vystavilo radiaci. Byla to nejhorší havárie v historii komerční jaderné energetiky v USA.

Nefunkční reaktor již nikdy nebyl v provozu, ale podobný reaktor postavený na stejném ostrově na řece Susquehanna byl šest let po havárii znovu spuštěn a později mu byla prodloužena licence do roku 2034. V roce 2019 byl odstaven poté, když jeho majitel, společnost Constellation Energy, nebyl schopen získat dotace od státu Pensylvánie a považoval ho za finanční zátěž[1]. Nyní však společnost Constellation plánuje reaktor znovu otevřít a 100 % elektřiny, kterou bude vyrábět – která by stačila na napájení 800 000 domácností -, prodávat společnosti MicrosoftČesky.

Asi 80 mil (129 km) proti proudu řeky od ostrova Three Mile Island si společnost Amazon nedávno koupilaČesky nové datové centrum vedle jaderné elektrárny Susquehanna se dvěma reaktory. Amazon chtěl zvýšit množství elektřiny proudící přímo z jaderné elektrárny do datového centra, ale Federální energetická regulační komise rozhodla proti této změněČesky a jeden z komisařů varoval, že „by to mohlo mít obrovské důsledky jak pro spolehlivost sítě, tak pro náklady spotřebitelů“.

Společnost Meta, která vlastní Facebook a Instagram, měla podle posledních zprávČesky v úmyslu vybudovat nové datové centrum určené pro umělou inteligenci vedle jiné stávající jaderné elektrárny. Objev vzácného druhu včely na tomto místě však plány zhatil. Kdyby se to společnosti Meta podařilo, byla by první velkou technologickou firmou, která by uvedla umělou inteligenci na jaderný pohon, řekl údajně generální ředitel Mark Zuckerberg zaměstnancům na nedávné poradě.

Zuckerberg neuvedl, kde chce Meta své datové centrum vybudovat. Přinejmenším jeden entomolog vyslovil domněnkuČesky, že čmeláci rezaví – první druh čmeláka zařazený na seznam federálně ohrožených druhů – byli spatřeni v blízkosti elektrárny Diablo Canyon v Kalifornii, která měla být letos vyřazena z provozu, ale její životnost byla prodlouženaČesky nejméně do roku 2030.

V Michiganu by již odstavená jaderná elektrárna Palisades mohla být znovu uvedena do provozuČesky již v příštím roce. Reaktory v Palisades a Three Mile Island by byly vůbec prvními reaktory, které byly po vyřazení z provozu znovu spuštěny.

Primární je napájení. Nedávno zakoupené datové centrum společnosti Amazon (v popředí) v Salem Township v Pensylvánii se nachází jen kousek od jaderné elektrárny Susquehanna. V listopadu Federální energetická regulační komise zablokovala žádost společnosti o odběr většího množství elektřiny přímo z elektrárny, čímž by se obešla rozvodná síť „za elektroměrem“. (Talen Energy)

Náhlý zájem o jadernou energii je do značné míry způsoben umělou inteligencí, která technologický průmysl rychle mění. Elektrárenské společnosti předpovídajíČesky, že země bude v příštích pěti letech potřebovat ekvivalent 34 nových jaderných elektráren plné velikosti, aby uspokojila požadavky na energii, které po několika desetiletích klesající nebo neměnné poptávky prudce rostou.

Microsoft, Amazon a další technologičtí giganti nemají zájem pouze o oživení stávajících jaderných elektráren. Financují také vývoj jaderných reaktorů nové generace. Společnost Google 14. října oznámilaČesky dohodu o nákupu jaderné energie z malých modulárních reaktorů (SMR), které bude vyvíjet společnost Kairos Power. Dva dny po oznámení společnosti Google společnost Amazon oznámilaČesky, že podepsala dohody o investici do čtyř reaktorů SMR, které má postavit, vlastnit a provozovat společnost Energy Northwest, konsorcium veřejných služeb ve státě Washington. Amazon doufá, že nové reaktory budou moci napájet skupinu energeticky náročných datových center ve východním Oregonu. A společnost Oracle navrhuje datové centrum pro umělou inteligenci, které bude poháněno třemi reaktory SMR, což předseda společnosti Oracle Larry Ellison označil za zdánlivě „bizarní“Česky, ale nezbytné pro splnění „šílených“ energetických požadavků umělé inteligence.

Očekává se, že první z těchto reaktorů nové generace budou uvedeny do provozu počátkem roku 2030, ale doposud byly postaveny pouze tři reaktory SMR, přičemž žádný z nich není ve Spojených státech.[2]

Zachovejte chladnou hlavu a pokračujte. Zaměstnanec diagnostikuje přehřátý procesor v datovém centru společnosti Google v oregonském městě The Dalles. Chladicí systémy pro servery tvoří největší část potřeby elektrické energie datových center. (Google)

Counting compute / Počítání „výpočtu“

Celosvětově roste také poptávka po elektřině, která by měla být v roce 2035 o 6 % vyššíČesky, než Mezinárodní energetická agentura ještě před rokem předpovídala. Podle její nedávné analýzy by spotřeba elektřiny datovými centry, kterých je na světě již 11 000, mohla v roce 2027 dosáhnout více než 1 milionu gigawatthodin – tedy přibližně tolik, kolik dnes ročně spotřebuje Japonsko.

Alex de Vries, který pracuje pro nizozemskou centrální banku a ve volném čase píše blog o nezamýšlených důsledcích digitálních technologií na životní prostředí, loni zveřejnil recenzovanou analýzu, která se zabývala rostoucí spotřebou energie umělé inteligence. De Vries odhadl, že pokud by se každé vyhledávání na Googlu stalo vyhledáváním poháněným umělou inteligencí, mohla by samotná umělá inteligence Googlu potenciálně spotřebovat tolik elektřiny jako celé Irsko. Reálně však bude spotřeba energie společnosti Google pravděpodobně omezena tím, kolik „výpočetní techniky“ si společnost může koupit.

Rychlá odpověď. Odhadovaná spotřeba energie na jeden požadavek pro různé systémy s umělou inteligencí ve srovnání se standardním vyhledáváním Google. Graf Thomase Gaulkina / Datawrapper, z článku Alexe de Vriese „The growing energy footprint of artificial intelligence“, Joule, svazek 7, vydání 10, říjen 2023 (v originálu je graf interaktivní).

V komunitě umělé inteligence je slovo „compute / výpočet“ vším možným – dokonce i podstatným a přídavným jménem. „Compute“ je v technické mluvě označení pro výpočetní výkon nebo výpočetní zdroje: vysoce výkonné výpočetní jednotky, které jsou pro umělou inteligenci nezbytné.

„Myslím, že výpočetní technika bude měnou budoucnosti,“ řekl generální ředitel OpenAI Sam Altman v podcastu na začátku tohoto roku. Vývojáři umělé inteligence touží po výpočetní technice a výpočetní technika touží po elektřině.

Technologické společnosti mluví o produktech „poháněných AI“, jako by samotná AI nebyla poháněna něčím jiným, ale AI spotřebovává elektřinu mnoha způsoby. Zaprvé je to trénink potřebný k vytvoření modelů AI, jako je ChatGPT. Trénink začíná „shromažďováním“ obrovského množství textů, obrázků, videí a dalších dat z internetu – v podstatě jde o obrovský přehled online knih, zpravodajských článků, encyklopedií, patentů, fotografií a dalších informací, které se nacházejí na milionech webových stránek. A protože scraping / seškrabování zaznamenává pouze jeden časový okamžik, musí se provádět opakovaně. Článek, který právě čtete, bude pravděpodobně scrapovat umělá inteligence.

Vývojáři tuto horu surového materiálu předávají modelům umělé inteligence, které jej zpracovávají analýzou vzorců v datech – například jaké slovo má tendenci následovat po řadě jiných slov – a pomocí této analýzy vytvářejí „inteligentní“ odpovědi na dotazy. Modely jsou hodnoceny podle toho, jak dobře napodobují obsah vytvořený člověkem (bez ohledu na jeho přesnost), a poté jsou opakovaně testovány, aby se odpovědi vyladily.

Trénink je energeticky náročný proces. Datové sady používané k tréninku se v posledních několika letech dramaticky rozrostly a největší modely umělé inteligence jsou nyní trénovány na základě stovek miliard slov, což může znamenat měsíce zpracování desítkami tisíc specializovaných počítačových čipů pracujících ve dne v noci.

Analýza, kterou v roce 2018 provedla společnost OpenAI, zjistila, že množství „výpočetního výkonu“ potřebného k tréninku největších modelů AI se zdvojnásobuje každé tři až čtyři měsíce. Analýza novějších modelůČesky uvádí, že požadavky na trénink se během posledních čtyř let každoročně znásobily čtyřikrát až pětkrát.

Vypočítává se. Zdroje neboli „výpočetní“ prostředky používané k trénování nejnovějších modelů umělé inteligence rostly v letech 2010 až 2024 až pětkrát ročně. Výpočet je měřítkem zpracování potřebného k provozu superpočítačů a systémů umělé inteligence, obvykle se vyjadřuje v bilionech operací s plovoucí desetinnou čárkou za sekundu neboli teraflopsech. Když OpenAI v roce 2018 spustil GPT-1, byl trénován na 18 000 teraflopsech; když o pět let později spustil GPT-4, využíval 21 000 000 000 teraflopsů. Grafika: Thomas Gaulkin / Datawrapper; Zdroj: Datawrapper: Epoch AI, CC-BY (v originálu je graf interaktivní)

Elektrická energie je také nutná ke zpracování dotazů na umělou inteligenci. Například podleČesky Electric Power Research Institute spotřebuje dotaz Googlu na základě ChatGPT téměř desetkrát více energie než tradiční vyhledávání na Googlu. Samotná služba ChatGPT denně zodpoví přibližně 200 milionů dotazůČesky.

Nedávný článek Sashy Luccioniho, výzkumníka z firmy Hugging Face zabývající se umělou inteligencí, a dvou spoluautorů odhaduje, že generování jediného obrázku umělou inteligencí může spotřebovat téměř tolik energie, jako plné nabití chytrého telefonu.

Vyčíslit „výpočetní výkon“, který využívá konkrétní model AI, je snazší než odhadnout energii spotřebovanou na výrobu hardwaru, softwaru a infrastruktury datových center – a na jejich chlazení. Ještě obtížnější je odhadnout širší energetické dopady technologie, která již mění pracovní síly a spotřebitelské chování moderních společností – například používání digitálních zařízení k provádění úkolů, které se dříve prováděly ručně.

Pouze na základě současných trendů se předpokládá, že spotřeba energie v datových centrech v USA porosteČesky do roku 2030 přibližně o 10 % ročně. Podle jednoho z odhadůČesky by exponenciální růst umělé inteligence mohl do roku 2050 spotřebovat téměř celou světovou produkci energie.

Mapa dat. Odhadovaná kombinovaná spotřeba (v gigawattech) podnikových, kolokačních a hyperskalárních datových center ve Spojených státech. Graf: Thomas Gaulkin / Datawrapper; Zdroj: McKinsey & Company
(v originálu je graf interaktivní)

Existují způsoby, jak účinnost výpočetní techniky zvýšit, a iniciativa, na níž se podílí několik národních laboratoříČesky, se zaměřuje na to, aby se polovodičový průmysl „vrátil na cestu zdvojnásobení energetické účinnosti každé dva roky“. Oblast umělé inteligence se však v současnosti více zaměřuje na výkon – který vyžaduje stále větší modely, trénovací soubory dat a výpočetní kapacitu – než na efektivitu.

Datová centra se mezitím staví rychleji, než se energetická kapacita rozšiřuje. Rychlý růst tohoto odvětví není dostatečně zohledněn v klimatických modelech a jen zřídka se o něm hovoří jako o bezpečnostním problému umělé inteligence. V dopise o „pauze“Česky v březnu 2023, který vyzval laboratoře AI, aby alespoň na šest měsíců přestaly nejvýkonnější systémy AI trénovat, vyjádřili technologičtí experti obavy ze ztráty pracovních míst – nebo dokonce kontroly nad civilizací -, ale nikoli z dopadů na klima.

Rozmach AI je silně závislý na výkonově náročných grafických procesorech neboli GPU – specializovaných počítačových čipech, které dokáží zpracovávat obrovské množství dat. Těchto čipů je nedostatek a nadnárodní korporace Nvidia ovládá téměř 90 % trhu. Nvidia, která sídlí v Delaware ale prodává čipy vyráběné na Tchaj-wanu a v Mexiku, nedávno předstihla Apple a Microsoft a stala se nejhodnotnější korporací na světě. Její hodnota je 3,43 bilionu dolarů, což je nárůst z 1 bilionu dolarů před pouhým rokem.

Nejpokročilejší platforma společnosti Nvidia, která se nazývá BlackwellČesky a slouží k trénování modelů umělé inteligence, je cluster osmi grafických procesorů, které dohromady spotřebují 15 kilowattů energie – tedy asi polovinu toho, co spotřebuje běžná americká domácnost. Celá dodávka na příštích 12 měsíců je již vyprodánaČesky. Poptávka po něm je „šílená“, řeklČesky v říjnu v rozhovoru pro CNBC generální ředitel společnosti Jensen Huang.

Nástroj soudného dne? Generální ředitel společnosti Nvidia Jensen Huang oznámil novou architekturu Blackwell na výroční konferenci o technologiích GPU 18. března 2024. Poptávku po novém systému označil za „šílenou“. (Nvidia / YouTube)

Společnost Morgan Stanley, která se zabývá finančními službami, odhadujeČesky, že jen během čtvrtého čtvrtletí letošního roku vyrobí Nvidia 450 000 procesorů Blackwell a každý z nich bude prodávat za přibližně 22 000 dolarů. To by znamenalo tržby ve výši téměř 10 miliard dolarů, přičemž Blackwell je pouze jedním z modelů GPU, které Nvidia prodává. Technologický novinář John Loeffler nazývá BlackwellČesky „ničím jiným než zařízením soudného dne“, protože se obává, že nebude dostatek bezuhlíkové energie pro napájení milionů těchto zařízení, která se vyrábějí.

A Nvidia bude mít brzy konkurenci. Obří technologické společnosti pracují na vývoji vlastních čipů s umělou inteligencí. Generální ředitel OpenAI Sam Altman před rokem odcestoval na Střední východ, aby od investorů, včetně Spojených arabských emirátů, získal 5 až 7 bilionů dolarů pro podnik na výrobu čipů známý jako Tigris, uvedl Wall Street Journal, ačkoli se zdá, že tento projekt je v současné době zastaven. Saúdská Arábie nedávno spustila fond v hodnotě 100 miliard dolarů, který má investovat do umělé inteligence, a Čína se svým systémem umělé inteligence Qwen zpochybňuje dominanci USA.

„Příští rok uvidíte, že se prostě na provoz všech čipů nenajde dost elektřiny,“ řekl Elon Musk, když v únoru vystoupil na konferenci 2024 Bosch Connected World. Musk, který v byznysu zastává mnoho funkcí a brzy převezme kontrolu nad takzvaným ministerstvem vládní efektivity Trumpovy administrativy, spoluzaložil OpenAI a nedávno uvedl na trh „anti-wake“ chatbota AI, který má konkurovat systému ChatGPT společnosti OpenAI.

Fér je faul a faul je fér. Lawrence Energy Center, postavená v roce 1955, je uhelná elektrárna ve městě Lawrence v Kansasu, kterou nyní vlastní energetická společnost Evergy. Původně byla loni určena k vyřazení z provozu, ale v červnu 2023 společnost Evergy oznámila, že zůstane v provozu dalších pět let, tedy do roku 2028. (Evergy)

Špinavé tajemství

Odkud se bude brát energie pro činnost umělé inteligence, ať už jde o výrobu čipů, nebo o trénink botů a chatování? Velké technologické společnosti se významně podílejí na úsilí o přechod na bezuhlíkovou ekonomiku. S rozvojem umělé inteligence však emise související s technologiemi rostou.

Společnost Apple se zavázalaČesky, že se do roku 2030 stane uhlíkově neutrální. Společnost Google si stanovila „měsíční cílČesky“ provozovat svá datová centra do roku 2030 výhradně na bezuhlíkovou energii. Microsoft se zavázalČesky, že do roku 2030 bude mít nulové emise oxidu uhličitého. Společnosti Amazon, Google, Microsoft, Meta a Amazon společně zakoupily polovinu celosvětového trhu s obnovitelnými zdroji energie pro podniky.

Rozmach umělé inteligence však odsunul klimatické cíle stranou. Například emise společnosti Microsoft vzrostlyČesky od roku 2020 o 30 %. Emise společnosti Google se za posledních pět let zvýšily téměř o 50 procentČesky. „S další integrací umělé inteligence do našich produktů může být snižování emisí náročné kvůli rostoucím nárokům na energii z větší intenzity výpočtů umělé inteligence a emisím spojeným s očekávaným nárůstem investic do naší technické infrastruktury,“ přiznává Google ve své zprávě o životním prostředí pro rok 2024.

Na úvodním summitu AI + Energy Summit, který se konal 26. září, se bývalý generální ředitel společnosti Google Eric Schmidt vyjádřil, že technologický průmysl „klimatických cílů stejně nedosáhne“. Schmidt navrhl, že by bylo lepší „vsadit na to, že umělá inteligence“ klimatický problém vyřeší, než ji omezovat.

„Umělá inteligence má špinavé tajemství. Je špinavá,“ řekl Leslie Miley, technický poradce technologického ředitele společnosti Microsoft, v hlavním projevuČesky na konferenci QCon koncem března. „Generativní AI je úžasně energeticky náročná, dokonce více než běžné cloudové služby. … Google, Meta a Microsoft se snaží nakupovat zelenou energii, kupovat uhlíkové kredity. Faktem je, že jich nebude dost.“

Například ve Wisconsinu Microsoft oznámilČesky 250megawattový solární projekt, který má pomoci napájet jeho nové datové centrum umělé inteligence na bývalém dýňovém poli. Co v oznámení není uvedeno: Aby bylo možné pokrýt obrovské, nepřetržité nároky datového centra na elektřinu, požádalaČesky regionální energetická společnost o výstavbu dvou nových elektráren na zemní plyn o celkovém výkonu 1,3 gigawattu. „Jedná se o rozsáhlou výstavbu, která znemožní dosažení klimatických cílů našeho státu a uzavře nás na dalších 30 let do fosilních paliv v době, kdy všichni víme, že musíme rychle přejít na čistou energii,“ napsalo v dopise Microsoftu 14 skupin na ochranu životního prostředí a zdraví.

Společnost Goldman Sachs ve své analýze z dubna 2024 předpověděla, že poptávka po energii ze strany globálních datových center se do roku 2030 více než zdvojnásobí, a odhadla, že tato úroveň růstu bude vyžadovat, aby veřejné služby investovaly 50 miliard dolarů do nových kapacit na výrobu energie. „Předpokládáme rozdělení v poměru 60/40 mezi plyn a obnovitelné zdroje,“ uvedla firma.

„Nevzpomínám si, kdy naposledy jsem byl tak znepokojen energetickou trajektorií USA, protože hlavní energetické společnosti manévrují pro masivní rozšíření plynových kapacit tváří v tvář růstu zatížení,“ napsal v březnu na TwitteruČesky Tyler Norris, doktorand na Dukeově univerzitě. Napsal, že bez korekce kurzu jsou emisní cíle USA „fakticky mrtvé“.

AI dokonce vdechuje nový život starým uhelným elektrárnám.

Umělá inteligence již má některé přínosné aplikace v oblasti klimatu a v budoucnu by mohla pomoci zefektivnit obnovitelné zdroje energie a energetickou síť (a samotná datová centra). Díky vyšší účinnosti je možné, že energetické nároky AI by se mohly ukázat jako nižší, než se v současnosti předpokládá. Zpráva společnosti Boston Consulting Group z listopadu 2023, kterou si objednala společnost Google, tvrdí, že AI „má potenciál odhalit poznatky, které by mohly do roku 2030 pomoci zmírnit 5 až 10 % globálních emisí skleníkových plynů“.

Neexistují však žádné pádné důkazy o tom, že by umělá inteligence mohla přinést rychlé řešení klimatické krize. Ve skutečnosti AI také pomáhá ropnému a plynárenskému průmyslu zvyšovat produkci fosilních paliv. Například v Guyaně společnost ExxonMobil využívá AIČesky „k určení ideálních parametrů pro vrtání“ v hlubokých vodách. Přinejmenším prozatím je masivní ekologická stopa umělé inteligence spíše klimatickým problémem než řešením.

Opětovné uvedení do provozu. Jaderná elektrárna Palisades na břehu Michiganského jezera. Reaktor byl odstaven z provozu v květnu 2022. S podporou ministerstva energetiky, včetně půjčky ve výši 1,52 miliardy dolarů, však nyní společnost Holtec International plánuje znovu spustit 800megawattový reaktor elektrárny a instalovat na místě ještě dva malé modulární reaktory. (Jim West / Alamy)

Jde o „jadernou renesanci“?

Vzhledem k tomu, že energetické nároky umělé inteligence jsou stále intenzivnější a je zjevné, že rozšiřování větrné a solární energie nemůže držet krok, zaměřují se vedoucí technologové na jadernou energii.

Takže poptávka po jádru tekla proudem jako šampaňské na svatební hostině.

Zastánci jaderné energie předpovídají „jadernou renesanci“ již téměř čtvrt století. Jaderná energie však nikdy nebyla cenově konkurenceschopná s ostatními zdroji energie a v dohledné době se to pravděpodobně nezmění.[3] Roční energetický výhled na rok 2023Česky, který vypracoval americký Úřad pro energetické informace, předpokládá, že energie z obnovitelných zdrojů bude i nadále konkurovat jaderné energii, a to i ve scénářích, které pro ni předpokládají agresivní pokles nákladů.

Bidenova administrativa přijala dotace na udržení stávajících jaderných elektráren v provozu a na znovuotevření těch uzavřených – například díky úvěrové záruceČesky ve výši 1,52 miliardy dolarů od ministerstva energetiky mohl majitel uzavřené jaderné elektrárny Palisades oznámit plány na její znovuotevření. „V roce 2022 energetické společnosti odstavovaly jaderné reaktory, v roce 2024 prodlužují provoz reaktorů na 80 let, plánují navýšení kapacity a opětovné spuštění dříve uzavřených reaktorů,“ konstatovalo ministerstvo energetiky souhlasněČesky ve zprávě vydané na konci newyorského klimatického týdne koncem září.

Bílý dům také nedávno nabídl 900 milionů dolarů na nové financování malých reaktorů. Ve své iniciativě pro AIČesky se ministerstvo energetiky neurčitě ohání plány na „uvolnění nových zdrojů čisté energie, optimalizaci výroby energie a zlepšení odolnosti sítě“.

„Vidíme šanci postavit nové jaderné elektrárny v měřítku, jaké jsme neviděli od 70. a 80. let,“ řekla ministryně energetiky Jennifer Granholmová na úvodním plenárním zasedáníČesky výroční konference Americké jaderné společnosti v červnu.

Ministerstvo energetiky vidí potenciál pro „komerční startČesky“, který by mohl do roku 2050 jadernou kapacitu USA ztrojnásobit, a roli umělé inteligence pro podporu jaderné energetiky hodnotí pozitivně: „Umělá inteligence a růst zatížení datových center slaďují základy pro novou jadernou energetiku s požadavky na nepřetržitý provoz, zhodnocování dekarbonizace a investice do nových výrobních aktiv.“

Zelená energie. Americká ministryně energetiky Jennifer Granholmová při projevu na akci společnosti Amazon o investicích do jaderné energie, 16. října. Granholmová oznámila financování vývoje malých modulárních reaktorů ve výši 900 miliard dolarů a řekla: „Technologické společnosti vědí, že aby tato datová centra dosáhla velkého zájmu komunity, je důležitým prvkem, aby s sebou přinesla vlastní energii.“ (The Climate Pledge / YouTube)

Navzdory této federální podpoře zatím v rámci renesance jaderné energetiky chybí zakázky na nové jaderné elektrárny, které by se skutečně stavěly. Jak se uvádí ve zprávě Bílého domu o „startu“, má však „soubor zákazníků, kteří jsou ochotni a schopni investice do nových jaderných zdrojů podpořit“. Konkrétně jde o velké technologické společnosti, které si mohou dovolit platit vysoké účty za elektřinu.

Tým společnosti BestBrokers, která hodnotí finanční makléřské společnosti, se podíval na to, kolik elektřiny spotřebovalo v posledním fiskálním roce 10 největších technologických společností, které  finanční údaje zveřejňují, a odhadl, jak dlouho by každé z těchto společností trvalo, než by tyto výdaje pokryla na základě svých průměrných denních příjmů. Podle tohoto vyhodnoceníČesky by společnost Apple, která během svého fiskálního roku 2023 spotřebovala odhadem 3 487 gigawatthodin elektřiny – více než některé celé státy – mohla v roce 2023 celý svůj účet za elektřinu zaplatit přibližně 10 a půl hodinami svých příjmů. Nvidia by potřebovala asi 11 hodin.

Přestože technologičtí titáni mají v současné době dostatek prostředků na investice do energie, křivka nákladů na umělou inteligenci stoupá. Výdaje¨na napájení chatbotů již stoupají tak rychle, že společnosti své nejnovější verze před veřejností zatajují.

Stávající jaderná energetika nedokáže uspokojit poptávku po energii, která je nejen vydatnější, ale také levnější. „Stále nedoceňujeme energetické potřeby této technologie [AI],“ postěžoval si v lednu na Světovém ekonomickém fóru v Davosu generální ředitel OpenAI Sam Altman. „Bez průlomového objevu se k ní nedostaneme.“ Altman, který varoval, že „výpočetní náklady AI jsou do očí bijící“, vyzval ke zvýšení investic do jaderné fúze i štěpení.

Případné otevření nových možností. Bill Gates (uprostřed) na slavnostním ceremoniálu u příležitosti zahájení projektu reaktoru Natrium společnosti TerraPower, po jeho boku stojí guvernér Wyomingu a zástupci společnosti TerraPower, ministerstva energetiky a strojírenských a energetických společností. Výstavba reaktoru zatím nebyla zahájena a musí ji ještě schválit Komise pro jadernou regulaci. (TerraPower)

Vize štěpení (a fúze)

Kromě společnosti OpenAI Altman předsedá také startupu Oklo, který loni vstoupil na burzu, když se spojil s účelovou akviziční společností, které Altman rovněž předsedá. Oklo plánuje postavit svůj první rychlý sodíkový reaktor chlazený kapalným kovem v Idaho National Laboratory v roce 2027. Původní žádost společnosti o licenci však byla v lednu 2022 Komisí pro jadernou regulaci – pro nedostatek informací – zamítnuta a dosud nebyla znovu podána.

V srpnu 2023 Pentagon oznámil „záměr zadat“ společnosti Oklo zakázku na malý modulární reaktor na základně letectva na Aljašce. O měsíc později však byla smlouva v tichostiČesky zrušena.

Navzdory těmto neúspěchům vidí Altman budoucnost jaderné energetiky a umělé inteligence jako neoddělitelně spjaté. „Nevidím způsob, jak se tam dostat bez jaderné energie,“ řeklČesky loni televizi CNBC.

Penzionovaný spoluzakladatel Microsoftu Bill Gates se energetických nároků umělé inteligence neobáváČesky tak jako Altman, ale i on je jaderné energii nakloněn. Mezi jeho četné investice do jaderných startupů patří společnost TerraPower, která získala finanční prostředky od ministerstva energetiky a Národní laboratoře Los Alamos na vývoj sodíkem chlazeného rychlého reaktoru podobného tomu od společnosti Oklo.

Gates investoval více než 1 miliardu dolarů do elektrárny TerraPower, jejíž výstavba byla zahájena v červnu v Kemmereru ve Wyomingu. Společnost TerraPower tvrdí, že reaktor bude uveden do provozu do roku 2030. Výstavba reaktoru Natrium v této elektrárně však ještě nezačala, ani ji neschválila Komise pro jadernou regulaci (NRC), která stále provádíČesky přezkumy bezpečnosti a životního prostředí.

Gates vydal oslavné prohlášení, v němž označil vědecké poznatky o reaktoru za „super cool“. V oznámení není zmíněna odhadovaná cena reaktoru o výkonu 345 megawattů: 4 miliardy dolarů, z nichž federální vláda přispívá polovinou. I kdyby se projekt podařilo uskutečnit v rámci rozpočtu (což by ho mezi americkými jadernými reaktory posledních několika desetiletí učinilo výjimečným), bude dražší než srovnatelné projekty v oblasti plynu nebo obnovitelných zdrojů.

Na jadernou energetiku sázejí také společnosti Microsoft a Google. Začátkem letošního roku Microsoft najal ředitele jaderných technologií a ředitele pro urychlení jaderného vývoje, aby vedli strategii společnosti pro zajištění pokroku v oblasti umělé inteligence pomocí malých jaderných reaktorů na místě – a také nákupem energie z větších konvenčních reaktorů, jako je Three Mile Island. Společnost Microsoft, která do OpenAI investovala 13 miliard dolarů a vlastní téměř polovinu jejího kapitálu, plánuje využít AI k urychlení procesu schvalování jaderných elektráren a trénuje model AI na regulačních a licenčních dokumentech.

Nebuďte těmi špatnými. Ukázka z propagačního videa pro partnerství společnosti Google se společností Kairos, jehož cílem je vyvinout malé modulární reaktory, které „pomohou Googlu a světu pokrýt poptávku po elektřině bezemisní energií každou hodinu každého dne“. (Google / YouTube)

Společnost Google minulý měsíc podepsala dohodu o koupi celkem 500 megawattů výrobní kapacity – přibližně poloviny výkonu konvenčního jaderného reaktoru – ze šesti až sedmi malých modulárních reaktorů Hermes navržených společností Kairos Power. Společnost Google chce reaktory do roku 2030 umístit vedle svých datových center. Letos v létě společnost Kairos zahájila výstavbu demonstračního reaktoruČesky s povolením NRC v Oak Ridge ve státě Tennessee. Jedná se o první nechlazený reaktor v USA schválený k výstavbě po více než 50 letech.

Michael Terrell, vrchní ředitel pro energetiku a klima ve společnosti Google, uvedlČesky, že dohoda se společností Kairos by mohla společnosti pomoci podpořit technologie umělé inteligence a „spolehlivě pokrýt poptávku po elektřině bezuhlíkovou energií každou hodinu každého dne“.

Bohaté technologické společnosti a jednotlivci investují do jaderné fúze i do štěpení. Peter Thiel, který spoluzaložil PayPal a byl prvním externím investorem Facebooku, se k Altmanovi připojil a podpořil fúzní startup Helion, který tvrdí, že do roku 2028 začne vyrábět elektřinu ze svého prvního komerčního reaktoru a bude ji prodávat společnosti Microsoft.

Do společnosti Helion a dalších tří fúzních startupů investovala firma Breakthrough Energy Ventures, kterou založil Bill Gates. Jeden z těchto podniků, odštěpný závod MIT s názvem Commonwealth Fusion Systems, je rovněž podporován generálním ředitelem společnosti Amazon Jeffem Bezosem a získal 1,8 miliardyČesky dolarů v druhém kole rizikového kapitálu. Společnost Commonwealth počátkem tohoto týdneČesky oznámila, že si pronajala pozemek pro výstavbu fúzní elektrárny v komerčním měřítku ve Virginii, ale společnost zatím nemá zajištěna žádná povolení ani zákazníky.

Kritici, jako je Daniel Jassby, bývalý hlavní výzkumný fyzik v Princetonské laboratoři fyziky plazmatu, označiliČesky nadšení kolem těchto projektů fúze za „přehnané a neopodstatněné“.

Fyzik Bob Rosner, bývalý prezident Americké fyzikální společnosti a bývalý ředitel jedné z národních laboratoří, v rozhovoruČesky pro Bulletin zveřejněném na začátku tohoto měsíce zdůraznil největší problém, který se týká spoléhání se na to, že fúze bude pohánět revoluci v oblasti umělé inteligence: „Změna klimatu je vážný problém, který je třeba řešit ‚dekarbonizací‘ našich systémů výroby energie, a to co nejdříve, nejpozději do roku 2050. A v takovém časovém horizontu nebudeme mít k dispozici použitelnou fúzní energii ani náhodou.“

Zachovejte opatrnost. Brána v areálu experimentálního množivého reaktoru I v Idaho National Laboratory. 10. prosince 1951 se stal první elektrárnou, která vyráběla elektřinu z atomové energie. Z provozu byla vyřazena v roce 1964. (Dave Meyers / Unsplash)

Nevýhody jaderné energie

Navzdory masivním finančním injekcím od korporací, miliardářů a vlád není jaderná energetika sázkou na jistotu. Po celém světě velké reaktory opakovaně překračují rozpočet a zaostávají za plánem, a přestože vyžadují nižší počáteční kapitálové investice, menší reaktory budou z hlediska ceny vyrobené elektřiny pravděpodobně ještě méně ekonomické než ty velké, které nyní existují.

„Jen velmi málo z navrhovaných reaktorů SMR bylo předvedeno a žádný není komerčně dostupný, natož aby mu byla udělena licence jaderného dozoru,“ napsala Allison Macfarlaneová, která před deseti lety předsedala NRC a nyní vede Školu veřejné politiky a globálních záležitostí na Univerzitě Britské Kolumbie, v eseji zveřejněné loni v časopise IAI News.

Jediným projektem reaktoru SMR certifikovaným NRC je reaktor NuScale Power, který získal federální podporu ve výši více než 200 milionů dolarů a měl být postaven v Idaho National Laboratory. Předpokládané náklady na výstavbu reaktoru se však v letech 2020 až 2023 vyšplhaly do nebeských výšin, jediný zavázaný zákazník z řad energetických společností od projektu odstoupil a před rokem byl projekt zrušen.

Jedinými novými jadernými reaktory, které byly ve Spojených státech za posledních 30 let postaveny, jsou bloky 3 a 4 elektrárny Vogtle v Georgii. Tyto tlakovodní reaktory Westinghouse AP1000 byly prvními „pokročilými“ reaktory v zemi, ale nakonec stály 35 miliard dolarů (více než dvakrát tolik, než se původně plánovalo) a byly dokončeny se sedmiletým zpožděním.

Existuje více než 50 návrhů nových reaktorů a nezdá se, že by technologičtí giganti investující do jaderné energetiky pracovali na standardizovaném návrhu – což mnozí odborníci na jadernou energetiku doporučují jako nejlepší způsob, jak dosáhnout rychlého a cenově dostupného schválení a výstavby elektráren.

Rozšiřování reaktorů. Vizualizace elektrárny Aurora společnosti Oklo, která bude postavena v areálu Národní laboratoře Idaho a jejíž uvedení do provozu je plánováno na rok 2027. Koncepty reaktorů, jako je tento, produkují štěpný materiál, který by mohli zločinci využít k výrobě jaderných zbraní

Náklady a čas nejsou jedinými překážkami, které je třeba překonat, má-li jaderná energetika řešit problém umělé inteligence. Počet pracovníků potřebných k realizaci řady jaderných projektů se zmenšil, protože elektrárny byly uzavřeny a nebyly nahrazeny. Žádný z navrhovaných nových projektů také neobsahuje nové nápady, jak naložit s radioaktivním odpadem, který vzniká nejen v reaktorech, ale také při těžbě uranu. Ve Spojených státech stále neexistuje žádné trvalé úložiště dlouhodobého radioaktivního odpadu.

Radioaktivní odpad není jen problémem ukládání. „Bill Gates by se měl obávat recyklace a šíření jaderných zbraní,“ řekl Alex Glaser, odborník na jadernou bezpečnost z Princetonské univerzity a člen rady Bulletinu pro vědu a bezpečnost.

Koncepty, jako je rychlý reaktor Oklo, by produkovaly štěpný materiálČesky, který by mohli zločinci použít k výrobě jaderných zbraní. Oklo a další nově vznikající jaderné firmy navrhují přepracování odpadu, aby se snížily náklady. Při přepracování však vzniká plutonium, které by mohlo být zneužito k výrobě jaderných zbraní. Spojené státy odmítly přepracování v 70. letech 20. století poté, když zjistily, že kvůli potenciálu šíření jaderných zbraní je pro komerční využití příliš riskantní.

Ve všem tom povyku kolem umělé inteligence a jaderných zbraní se téměř nezmiňuje šíření jaderných zbraní do dalších zemí nebo riziko, že by štěpný materiál mohli získat (nebo poskytnout) teroristé. Stejně tak se příliš nevěnuje pozornost obrovskému množství surovin a vody, které jsou pro rozvoj AI i jaderné energetiky potřebné, nebo elektronickému odpadu, který vzniká při výrobě čipů a v datových centrech.

Konverzace o několika desítkách otázek s chatbotem AI může vyžadovat půl litru vody. Velké datové centrum spotřebuje denně více než milion galonů vody (3 785 000 litrů = 3 785 kubických metrů) a některá datová centra se staví v místech, kde je již nyní vody nedostatek.

Vývojáři neradi prozrazují, kolik vody spotřebují, ale po právní bitvě s oregonskými novinami nakonec společnost Google souhlasila, že prozradíČesky, že její datová centra v The Dalles spotřebují 29 % zásob vody ve městě. Google zde plánuje postavit další dvě datová centra.

Žíznivá data. Poté, kdy společnost Google v roce 2018 zprovoznila třetí datové centrum v oregonském městě The Dalles, spotřeba vody v jeho zařízeních prudce vzrostla. Do roku 2022 představovaly provozy společnosti 29 % spotřeby vody celého města. Graf: Thomas Gaulkin / Datawrapper. Zdroj: The Oregonian / Město Dalles (v originále je graf interaktivní)

Žádný plán na „zodpovědnou“ umělou inteligenci

Umělá inteligence je přirovnávána k elektřině – spotřebnímu materiálu, bez něhož se lidé brzy neobejdou. V současné době však neexistuje žádný rámec pro regulaci této nové služby a v mnoha diskusích o bezpečnostních rizicích umělé inteligence se její energetické náročnosti věnuje malá pozornost.

Dokonce i vědci, kteří vyzývají k vytvoření nového mezinárodního orgánu, který by výzkum UI reguloval nebo na něj dohlížel, možná po vzoruČesky Mezinárodní agentury pro atomovou energii nebo Mezivládního panelu pro změnu klimatu, si souvislostí mezi UI, energií a změnou klimatu nepovšimli.

Bidenův Bílý dům prohlásil, že chce „zodpovědnou“ umělou inteligenci. Současný Národní strategický plán výzkumu a vývoje umělé inteligence obsahuje odstavec, v němž se upozorňuje na dramatický nárůst výpočetních nároků na UI a na potřebu zajistit, aby byla „udržitelná“, ale neobsahuje žádné návrhy, jak zabránit tomu, aby růst UI zhoršoval klimatickou krizi.

Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj podobně vyjádřila „obavy z udržitelnosti“. Doporučení ve zprávě OECD o ekologické stopě UIČesky však nabídla pouze nápady na měření dopadů UI a podporu aplikací UI v boji proti změně klimatu.

Strategie generativního řízení. Prezident Joe Biden hovoří před podpisem exekutivního příkazu o „Bezpečném, zabezpečeném a důvěryhodném vývoji a využívání umělé inteligence“. 30. října 2023, foto Bílý dům: Adam Schultz

Demokraté v americkém Senátu a Sněmovně reprezentantů navrhliČesky právní předpisy, které mají posoudit současné dopady umělé inteligence na životní prostředí a přijmout systém pro podávání zpráv o budoucích dopadech. „Vývoj nové generace nástrojů umělé inteligence nesmí probíhat na úkor zdraví naší planety,“ uvedl senátor za stát Massachusetts Edward Markey, který je předkladatelem návrhu zákona.

Ještě před volbami, které se konaly minulý měsíc, však návrh zákona neměl příliš velkou podporu. Přinejmenším ve Spojených státech se nyní zdá být deregulace pravděpodobnější než jakákoli regulace umělé inteligence nebo jejích dopadů na klima. Z deregulace může v příští administrativě těžit i jaderný průmysl; podpora jaderné energetiky je vzácnou oblastí, na které se shodnou obě strany. Donald Trump sice slíbil zrušit federální podporu na zmírňování dopadů klimatických změn, ale o jaderné energetice se občas vyjadřuje příznivě.Česky

Jak nastupující viceprezident JD Vance, tak Elon Musk, kteří mají v současné době přízeň zvoleného prezidenta, jsou silně projaderní. „Broligarchové“ Musk a Peter Thiel hráli významnou roli v nedávné prezidentské kampani. Thiel měl údajně prsty v prosazení JD Vance, který pro něj dříve pracoval, jako Trumpova viceprezidenta.

Minulý měsíc Thiel hovořil s novinářkou a podcasterkou Bari Weissovou a řekl jí, že Musk – který pro Trumpa vedl rozsáhlou kampaň – poskytl „velké zastání“ dalším miliardářům a podnikatelům ze Silicon Valley, aby Trumpa podpořili.

Technologičtí bratři mají nyní jasnou cestu k neomezenému rozvoji umělé inteligence a již tlačí na TrumpaČesky, aby přezkoumal federální politiku v oblasti umělé inteligence a vyřadil zákony a předpisy, které „mohou přijetí umělé inteligence zbytečně bránit“.

Zlatá horečka Silicon Valley v oblasti AI se téměř dokonale shoduje s aspiracemi v Mar-a-Lago, kde je AI vnímána jako povinný závod s Čínou. Ale probíhá i druhý závod, ve kterém může raketově rostoucí poptávka po elektřině v USA předstihnout dodávky, což možná povede k výpadkům proudu a zvýšení sazeb za elektřinu až o 70 % do roku 2029.

Historie naznačuje, že jaderná energetika bude v tomto závodě pomalejší.

Dawn Stover je redaktorkou Bulletinu atomových vědců. Svou kariéru zahájila v časopise Harper’s a 20 let pracovala jako redaktorka v časopise Popular Science, tehdy nejrozšířenějším vědeckém časopise na světě. Její práce vyšly také v časopisech Appalachia, Appalachian Voices, Backpacker, Columbia Insight, Conservation Magazine, Earth 3.0, Foreign Policy, High Country News, Indian Country Today, Indianz.com, Mind, Men’s Journal, MIT Technology Review, MSN.com, New Scientist, Outside, Science Digest, Science Illustrated, Scientific American, The Oregonian, The New York Times a Underscore. Pět let působila jako pomocná instruktorka v programu Science, Health and Environmental Reporting na New York University.