Какво означава растежът на центровете за данни за AI надпреварата

Физическата граница на виртуалния интелект

Надпреварата за изкуствен интелект се премести от изследователската лаборатория на строителната площадка. Години наред индустрията се фокусираше върху елегантността на кода и размера на невронните мрежи. Днес основните ограничения са много по-примитивни. Те са земя, енергия, вода и мед. Ако искате да изградите следващото поколение големи езикови модели, не ви трябва просто по-добър алгоритъм. Трябва ви масивна сграда, пълна с хиляди специализирани чипове, които консумират толкова електричество, колкото малък град. Този преход от софтуер към тежка инфраструктура промени природата на технологичната конкуренция. Вече не става въпрос само за това кой има най-добрите инженери. Става въпрос за това кой може да осигури връзка с електрическата мрежа и кой може да убеди местните власти да му позволят да построи съоръжение, което използва милиони галони вода за охлаждане.

Всеки път, когато потребител въведе заявка в чатбот, се задейства физическа верига от събития. Тази заявка не съществува в cloud пространството. Тя съществува в сървърен шкаф. Тези сървъри стават все по-плътни и по-горещи. Растежът на тези съоръжения е най-значимата физическа експанзия в историята на технологичната индустрия. Това е огромен залог за бъдещето на изчислителната мощ. Но този растеж се удря в стената на физическата реалност. Виждаме отдалечаване от абстрактната идея за интернет към свят, в който центровете за данни са толкова жизненоважни и противоречиви, колкото петролните рафинерии или електроцентралите. Това е новата реалност на AI надпреварата. Това е конкуренция за фундаменталните ресурси на физическия свят.

От код към бетон и мед

Изграждането на модерен център за данни е упражнение по индустриално инженерство. В миналото центърът за данни можеше да бъде преустроен склад с малко допълнителна климатизация. Сега тези съоръжения са специално изградени машини, проектирани да се справят с интензивната топлина на AI чиповете. Най-важният фактор е енергията. Един модерен AI чип може да консумира над 700 вата. Когато съберете десетки хиляди от тях в една сграда, изискванията за мощност достигат стотици мегавати. Тук не става въпрос само за цената на електричеството. Става въпрос за неговата наличност. В много части на света електрическата мрежа вече работи на пълен капацитет. Технологичните компании сега се конкурират с жилищни квартали и фабрики за едно и също ограничено количество електрони.

Земята е следващото препятствие. Не можете просто да строите тези съоръжения навсякъде. Те трябва да бъдат близо до оптични линии, за да се намали латентността. Те също трябва да бъдат в райони, където почвата е стабилна и климатът е управляем. Това доведе до масивна концентрация на центрове за данни на места като Северен Вирджиния. Този регион обработва огромна част от глобалния интернет трафик. Но дори там земята свършва. Компаниите сега гледат към по-отдалечени места, но тези обекти често нямат необходимите връзки с мрежата. Това създава проблем от типа „кокошката или яйцето“. Можете да намерите земята, но не можете да получите енергията. Или можете да намерите енергията, но местният процес на издаване на разрешителни отнема години. Разрешителните се превърнаха в основно тясно място. Местните власти са все по-скептични към тези проекти, защото те заемат място и използват ресурси, но осигуряват сравнително малко дългосрочни работни места.

Охлаждането е третият стълб на тази инфраструктура. AI чиповете генерират невероятно количество топлина. Традиционното въздушно охлаждане вече не е достатъчно за шкафовете с най-висока плътност. Много нови съоръжения преминават към течно охлаждане. Това включва прекарване на тръби с вода или специализиран охладител директно до чиповете. Това изисква огромно количество вода. В някои случаи един център за данни може да използва стотици милиони галони вода годишно. Това поставя технологичните компании в пряка конкуренция със селското стопанство и нуждите от вода на домакинствата. В райони, предразположени към суша, това се превърна в политическа гореща точка. Индустрията се опитва да премине към системи със затворен цикъл, които рециклират водата, но първоначалните изисквания остават стряскащи. Това са практическите ограничения, които определят текущата ера на технологичен растеж.

Геополитиката на високопроизводителните изчисления

Центровете за данни вече не са просто корпоративни активи. Те са национални приоритети. Правителствата по света осъзнават, че изчислителната мощ е форма на национална сила. Това доведе до концепцията за суверенен AI. Държавите искат свои собствени центрове за данни, разположени в рамките на техните граници, за да гарантират поверителността на данните и националната сигурност. Те не искат да разчитат на съоръжения, разположени в други юрисдикции. Това води до фрагментирана глобална инфраструктура. Вместо няколко масивни центъра, виждаме стремеж към локализирани центрове за данни във всяка голяма икономика. Това е значителна промяна от централизирания модел, който доминираше през последното десетилетие. Това прави инфраструктурната надпревара още по-сложна, защото компаниите трябва да се справят с различни регулаторни среди във всяка държава.

Това геополитическо измерение превърна центровете за данни в цел за индустриалната политика. Някои правителства предлагат масивни субсидии, за да привлекат разработчици на центрове за данни. Те виждат тези сгради като основа на модерната икономика. Други се движат в обратната посока. Те са загрижени за натоварването на националните си мрежи и екологичното въздействие от толкова висока консумация на енергия. Например, някои градове наложиха мораториум върху строителството на нови центрове за данни, докато не успеят да модернизират електрическата си инфраструктура. Това създава мозайка от наличност. Една компания може да успее да строи в една държава, но да се окаже блокирана в друга. Това географско разпределение има значение, защото влияе на латентността и производителността на AI моделите за потребителите в тези региони. Ако една страна няма локална изчислителна мощ, нейните граждани винаги ще бъдат в неизгодно положение в AI надпреварата.

Борбата за тези активи е и борба за веригите за доставки. Компонентите, необходими за изграждането на център за данни, са в недостиг. Това включва всичко – от самите чипове до масивните трансформатори, необходими за свързване към мрежата. Времето за доставка на част от това оборудване може да бъде две или три години. Това означава, че победителите в AI надпреварата през 2026 бяха определени от решения, взети преди години. Компаниите, които осигуриха своята енергия и оборудване рано, имат огромна преднина. Тези, които се опитват да навлязат на пазара сега, откриват, че вратата е частично затворена. Физическият свят се движи много по-бавно от света на софтуера. Можете да напишете нов код за един ден, но не можете да построите подстанция за един ден. Тази реалност принуждава технологичните компании да мислят като индустриални гиганти.

Когато големите езикови модели срещнат местните електрически мрежи

За да разберете въздействието на този растеж, помислете за типичен ден от живота на модерен център за данни. Представете си съоръжение, разположено в покрайнините на град със среден размер. Вътре има редове от шкафове, всеки с размерите на хладилник. Тези шкафове са пълни с GPU. С изгрева на слънцето и началото на работния ден, търсенето на AI услуги нараства. Хиляди заявки за довършване на код, генериране на изображения и обобщаване на текст заливат сградата. Всяка заявка предизвиква скок в консумацията на енергия. Охлаждащите вентилатори се въртят по-бързо. Помпите за течно охлаждане се засилват. Топлината, генерирана от тези чипове, е толкова интензивна, че можете да я почувствате през изолираните стени на сървърното помещение. Това е звукът на модерната икономика. Това е постоянен, нискочестотен шум, който никога не спира.

Извън стените въздействието се усеща от общността. Местната компания за комунални услуги трябва да управлява товара. Ако центърът за данни черпи твърде много енергия, това може да причини нестабилност в мрежата. Ето защо много центрове за данни имат масивни банки от батерии и дизелови генератори на място. Те по същество са свои собствени мини-комунални услуги. Но тези генератори създават шум и емисии, което води до местна съпротива. Жителите в близките квартали може да се оплакват от постоянния шум или гледката на масивни електропроводи, преминаващи през задните им дворове. Те виждат сграда, която покрива 500 000 m², но наема само няколко дузини хора. Те се чудят какво получават в замяна на напрежението върху местните си ресурси. Тук техническото се среща с политическото. Центърът за данни е инженерно чудо, но е и съсед, който използва много електричество и вода.

Мащабът на това е труден за визуализиране. Един голям кампус на център за данни може да консумира толкова енергия, колкото 100 000 домакинства. Когато технологичен гигант обяви нов проект за 10 милиарда долара, те не купуват просто сървъри. Те изграждат масивен индустриален комплекс. Това включва специализирани пречиствателни станции за вода и частни електрически подстанции. В някои случаи те дори инвестират в ядрена енергия, за да осигурят стабилно снабдяване с въглеродно неутрална енергия. Това е радикално отклонение от начина, по който технологичните компании работеха преди. Те вече не са просто наематели в чужда сграда. Те са основните двигатели на развитието на инфраструктурата в много региони. Този растеж променя физическия облик на нашите градове и начина, по който се управляват нашите комунални услуги. Това е масивно, видимо проявление на дигиталната ера.

Триенето не е само заради ресурсите. Става въпрос за скоростта на промяната. Местната електрическа мрежа е проектирана да расте с предвидим темп в продължение на десетилетия. AI бумът сви този растеж до няколко години. Комуналните услуги се борят да наваксат. В някои региони времето за изчакване за нова връзка с мрежата вече е над пет години. Това превърна достъпа до мрежата в ценна стока. Някои компании дори изкупуват стари индустриални обекти само защото вече имат връзка с висока мощност. Не ги интересуват сградите. Интересува ги медта в земята. Това е нивото на отчаяние на пазара. AI надпреварата се води в окопите на местните комисии по планиране и бордовете на комуналните услуги.

Трудни въпроси за ерата на изчисленията

Докато продължаваме тази експанзия, трябва да си зададем трудни въпроси относно скритите разходи. Кой всъщност печели от това масивно изграждане? Докато AI услугите са достъпни в световен мащаб, екологичните и инфраструктурните разходи често са локализирани. Общност в селски район може да види как нивото на подпочвените им води спада, за да поддържа център за данни, който обслужва потребители от другата страна на планетата. Трябва също да помислим за дългосрочната устойчивост на този модел. Ако всяка голяма компания и правителство иска свой собствен масивен изчислителен клъстер, общото глобално търсене на енергия ще бъде астрономическо. Това ли е най-доброто използване на нашите ограничени енергийни ресурси? Ние по същество заменяме физическа енергия за дигитален интелект. Това е компромис, който се нуждае от повече публичен дебат.

Съществува и въпросът за поверителността и контрола. Тъй като центровете за данни стават все по-централизирани в ръцете на няколко технологични гиганта, тези компании придобиват невероятно количество власт. Те не са просто доставчици на софтуер. Те са собственици на физическата инфраструктура, която прави модерния живот възможен. Ако една компания притежава центровете за данни, чиповете и моделите, те имат ниво на вертикална интеграция, което е безпрецедентно. Това създава масивна бариера за навлизане на по-малки конкуренти. Как може един startup да се конкурира, когато дори не може да получи разрешение за енергия? Физическата реалност на AI инфраструктурата може да бъде най-голямата антиконкурентна сила. Тя превръща пазара на идеи в пазар на капитал и бетон.

И накрая, трябва да погледнем устойчивостта на тази система. Чрез концентрирането на толкова много изчислителна мощ в няколко географски центъра, ние създаваме единични точки на отказ. Природно бедствие или целенасочена атака срещу голям център за данни може да има глобални последици. Видяхме намек за това по време на пандемията, когато прекъсванията във веригата за доставки забавиха разширяването на центровете за данни. Но рисковете сега са още по-високи. Цялата ни икономика се гради върху тези съоръжения. Ако мрежата се повреди или охлаждащата вода свърши, AI спира. Това е парадоксът на дигиталната ера. Нашата най-модерна технология е изцяло зависима от най-основните физически системи. Ние изграждаме футуристичен свят върху много крехка основа.

Архитектурата на AI гръбнака

За тези, които гледат към техническата страна, промяната в дизайна на центровете за данни е дълбока. Отдалечаваме се от cloud изчисленията с общо предназначение към специализирани AI фабрики. В традиционния център за данни целта беше да се хостват хиляди различни приложения за хиляди различни клиенти. Натоварването беше непредсказуемо, но като цяло с нисък интензитет. В една AI фабрика цялата сграда често е посветена на една задача, като например обучение на масивен модел. Това позволява много по-високи нива на оптимизация. Само мрежовата свързаност е огромно предизвикателство. За да обучите модел върху хиляди GPU, ви е необходима мрежа, която може да се справи с невероятни количества данни с почти нулева латентност. Това доведе до приемането на технологии като InfiniBand и високоскоростни Ethernet суичове, които работят при 800Gbps.

Съхранението е друг критичен фактор. Обучението на AI модел изисква захранването му с петабайти данни толкова бързо, колкото GPU могат да ги обработят. Това направи традиционните твърди дискове остарели за тези натоварвания. Всичко се премества към високоскоростно NVMe flash съхранение. Но дори най-бързото съхранение може да се превърне в тясно място, ако конвейерът за данни не е проектиран правилно. Ето защо виждаме по-голям фокус върху локалното съхранение и edge computing. Чрез преместване на данните по-близо до изчисленията, компаниите могат да намалят напрежението върху мрежата. Въпреки това, огромният размер на моделите прави това трудно. Най-съвременният модел може да бъде с размер стотици гигабайти, което го прави труден за изпълнение на нещо друго освен на масивен сървърен клъстер. Това държи властта в ръцете на тези, които могат да си позволят големите съоръжения.

Виждаме и промяна в това как API и локалното съхранение взаимодействат. Много разработчици се опитват да намерят начини да стартират по-малки версии на тези модели върху локален хардуер, за да избегнат високите разходи и латентността на cloud пространството. Това е известно като локално inference. Въпреки че работи за прости задачи, най-способните модели все още изискват масивните ресурси на център за данни. Това създава йерархична система. „Най-умният“ AI живее в гигантските, охлаждани с вода съоръжения, докато по-простият и по-бърз AI живее на вашия смартфон или лаптоп. Управлението на прехода между тези две среди е следващото голямо предизвикателство за софтуерните разработчици. Те трябва да балансират нуждата от производителност с реалността на ограничените локални ресурси. Тук AI инфраструктурните прозрения стават от съществено значение за всяка компания, която се опитва да изгради модерен технологичен стек.

Реалността на инфраструктурната надпревара

Растежът на центровете за данни е най-честният индикатор за това накъде се е насочила AI надпреварата. Можете да игнорирате маркетинговия шум и лъскавите демонстрации, но не можете да игнорирате строителните кранове и електрическите подстанции. Тези сгради са физическото доказателство за амбициите на индустрията. Те показват, че основните играчи вярват, че AI не е преходна тенденция, а фундаментална промяна в начина, по който обработваме информацията. Но тази промяна идва с цена. Ограниченията на физическия свят са много по-малко гъвкави от ограниченията на софтуера. Не можете просто да мащабирате електрическа мрежа с няколко кликвания. Не можете да изтеглите повече вода.

Докато вървим напред, победителите в AI надпреварата ще бъдат компаниите и нациите, които могат най-добре да управляват тези физически ресурси. Това ще бъдат тези, които намират иновативни начини за охлаждане на своите чипове, тези, които осигуряват дългосрочни енергийни договори, и тези, които могат да изградят съоръжения, които се разглеждат като активи, а не като тежест от техните местни общности. Виртуалният свят най-накрая се среща с физическия свят и резултатът е масивна, сложна и често разхвърляна експанзия. Бъдещето на AI се изгражда точно сега, по един мегават и един галон вода наведнъж. Това е надпревара с времето, но по-важното е, че това е надпревара с границите на ресурсите на нашата планета.

Бележка на редактора: Създадохме този сайт като многоезичен център за новини и ръководства за изкуствен интелект за хора, които не са компютърни маниаци, но все пак искат да разберат изкуствения интелект, да го използват с повече увереност и да следят бъдещето, което вече настъпва.