За лаштунками ChatGPT: Як комп’ютерні “серця” живлять ШІ, і чому це важливо для нас
Минулого тижня мій друг, розробник, показав мені відеозапис свого екрана, де він вводив запит у ChatGPT. Звична справа, чи не так? Але він спитав: “Ліло, а ти коли-небудь замислювалась, що насправді відбувається, коли я натискаю Enter?”. Його питання розбудило цікавість. Ми всі користуємося цими диво-інструментами, але чи знаємо, де прихована їхня магія? Виявилося, що ця магія – це величезний, галасливий, гарячий і неймовірно потужний світ, який працює за лаштунками. Сьогодні ми з вами зазирнемо туди, наче в майстерню до чарівника, аби зрозуміти, як ця “хмара” стає такою реальною, що здатна перевернути світ.
Де живе “хмара”? Або чому мої комп’ютер і холодильник – як брати
Коли чуєш фрази “все в хмарі”, “хмарні сервіси”, “хмарні технології”, здається, ніби хтось просто випустив усі дані на волю, і вони там собі літають. Але це одна з найбільших технічних ілюзій. Ваші “хмарні” дані, обсяг яких сягає терабайтів, петабайтів, а то й екзабайтів, насправді нікуди не літають. Вони розташовані у велетенських, захищених, як фортеці, будівлях по всьому світу. Ці будівлі називаються дата-центрами.
Уявіть собі дата-центр – це не просто кілька серверів у підвалі. Це справжні міста для комп’ютерів. Цілі квартали, де рядами вишикувані “сервери” – по суті, потужні комп’ютери, комп’ютерні “мозки”, що обробляють інформацію. Поруч – “прискорювачі ШІ”, як елітні спортсмени серед комп’ютерів, які спеціалізуються на найскладніших завданнях. Все це об’єднано швидкісними “комунікаціями” – мережевими пристроями, що працюють швидше за думку.
Ці “міста” зберігають величезні обсяги – як бездонні комори, де розкладені по поличках ваші фото, листи, документи, і, звичайно ж, дані для штучного інтелекту. І, звичайно, в кожному такому місті є власні “електростанції” та “акумулятори”, щоб забезпечити безперебійне живлення. Бо уявіть, що станеться, якщо раптово вимкнуть світло посеред обчислення нової версії ChatGPT? Це був би справжній техно-колапс!
Варто знати: Деякі найбільші дата-центри споживають стільки електроенергії, скільки ціле невелике місто або навіть країна. Це як мати вдома холодильник, який працює цілодобово, але помножте його потужність на мільйони.
Штучний інтелект: нова промислова революція, яка вимагає більше енергії, ніж ми думаємо
Сьогодні, коли ми говоримо про технології, найчастіше згадують штучний інтелект. І це невипадково. ChatGPT, Midjourney, Gemini – ці інструменти стали частиною нашого повсякдення. Але за кожним вашим запитом, за кожним створеним зображенням – стоїть неймовірна кількість обчислень. Якщо раніше дата-центри були про зберігання та обробку даних, то зараз вони стають справжніми “фабриками для обчислень”, і їхній головний продукт – це робота ШІ.
Відколи ChatGPT вийшов на волю наприкінці 2022 року, вся індустрія дата-центрів перевернулася з ніг на голову. Компанії, які раніше зосереджувалися на стандартній обробці даних, тепер кидають усі сили, усі мільярди доларів на створення інфраструктури, оптимізованої саме під штучний інтелект. Це як ніби раптом усі почали будувати не звичайні автомобілі, а космічні ракети.
У чому ж різниця? Завдання, які виконує ШІ, особливо так звані “генеративні моделі” (ті, що створюють щось нове), вимагають величезної кількості математичних операцій. Одна з найважливіших – це матричне множення. Звучить страшно? Не лякайтеся. Це просто базове множення, але його потрібно виконати стільки разів, що для цього потрібні спеціальні, надзвичайно потужні та дорогі чіпи – графічні процесори (GPU). Це як спеціальні інструменти, які вдесятеро прискорюють роботу.
Висновки з власного досвіду: Спроба пояснити бабусі, як працює ChatGPT, з використанням аналогії з комп’ютером, закінчилася її питанням, чи не краще мені вже борщу приготувати. Отже, краще не мучити бабусь складними поясненнями, а зосередитися на тому, що ж ці “борщі” споживають.
Скільки “їсть” ШІ?
Це питання хвилює багатьох. І відповідь – дуже багато. Якщо традиційний пошук в Google споживає приблизно 0.3 Вт/год, то один запит до ChatGPT може “з’їсти” близько 2.9 Вт/год. Здається, різниця невелика, правда? Але додайте до цього мільярди запитів щодня, і ви отримаєте цифри, що вражають. Генеративні системи можуть споживати в 10-30 разів більше енергії, ніж спеціалізовані ШІ-інструменти. Це як порівнювати маленький автомобіль з вантажівкою – обидва їздять, але ресурси потребують різні.
Уявіть: ще кілька років тому дата-центри не були настільки зосереджені на ШІ. Зараз же, через зростання популярності таких систем, як ChatGPT, їхнє енергоспоживання зросло в рази. У 2023 році дата-центри використали приблизно 4.4% усієї електроенергії в США. І прогнози шокуючі: до 2028 року ця цифра може зрости до 12% (!). Це як 30 великих атомних електростанцій, що працюють на повну потужність, лише для дата-центрів.
Між “випіканням” моделі та “мисленням” відповіді: як працює ШІ в деталях
Ми вже згадали, що дата-центри – це фабрики для обчислень. Але як саме там відбувається процес? Існує два основні етапи роботи зі штучним інтелектом:
- Тренування (Training): Це як “випікання” моделі. Уявіть, що ви вчите дитину готувати борщ. Спочатку ви показуєте їй усі інгредієнти, розповідаєте про кожен крок, вона пробує, помиляється, ви її виправляєте. Це тривалий, інтенсивний процес, який потребує багато ресурсів, але він відбувається відносно рідко, коли створюється нова версія моделі. Це “вибух” обчислень, але обмежений у часі.
- Інференс (Inference): А це вже як “мислення” відповіді. Коли ви ставите запитання ChatGPT, модель “думатиме” над ним і даватиме вам відповідь. Це схоже на те, як ви просите досвідченого кухаря приготувати вашу улюблену страву – він знає рецепт і робить це швидко. Ці процеси працюють цілодобово. Кожен ваш запит – це маленька, але постійна робота для дата-центру.
І ось тут криється причина шаленого попиту на GPU. Для тренування моделі потрібні найпотужніші чіпи, а для інференсу – їх потрібна величезна кількість, щоб швидко обслуговувати мільйони користувачів одночасно. Через це попит на GPU в рази перевищує пропозицію. Технічні компанії буквально змагаються, хто швидше закупить більше таких “мозків” для своїх дата-центрів.
Шокуючий факт: Компанії, що займаються ШІ, планують витратити сотні мільярдів доларів на розбудову своїх дата-центрів у найближчі кілька років. Це цифри, які виходять за межі нашого розуміння.
Гаряча справа: чому охолодження – це серце дата-центру
Якщо дата-центри – це міста для комп’ютерів, то охолодження – це їхня “система життєзабезпечення”. Ці велетенські машини, особливо ті, що працюють з ШІ, генерують величезну кількість тепла. Настільки багато, що без ефективного охолодження вони просто перегрілися б і вимкнулися. Це як спробувати затягнути сотню людей в одну маленьку кімнату в спекотний день – стане некомфортно.
Раніше дата-центри використовували повітряне охолодження. Це коли потужні вентилятори продувають повітря через сервери. Але коли потужність серверів зросла в рази, повітря виявилося недостатньо. Сучасні “ШІ-центри” стали гарячішими, щільнішими, і їм потрібні нові рішення.
Знайомтеся з прямим рідинним охолодженням. Це коли спеціальна холодоагентна рідина циркулює прямо всередині чіпів або проходить дуже близько до них. Це як провести систему центрального опалення, але навпаки – її завдання охолоджувати. Така система значно ефективніша, але складніша в реалізації.
Варто знати: Уявіть собі – один великий дата-центр може спожити мільярд галонів води на рік (це дуже багато!). Але це не означає, що всі дата-центри “водолюби”. Існують повністю “сухі” системи охолодження, які використовують повітря, або замкнені системи, що мінімізують використання води. Вибір системи залежить від багатьох факторів: від місцевої політики до клімату.
Будівництво фортеці: як створюється дата-центр
Побудова дата-центру – це не просто зведення чергової будівлі. Це масштабний багатоетапний проєкт, який може тривати від 18 до 30 місяців. Уявіть собі:
- Пошук землі: Спочатку потрібно знайти місце з доступом до електроенергії (багато енергії!) та оптоволокна (швидкий інтернет).
- Проектування: Детальний план будівлі, систем охолодження, живлення. Це може зайняти від 6 до 12 місяців.
- Дозволи: Отримання всіх необхідних дозволів від місцевої влади. Це лотерея, що може тривати від 6 до 18 місяців.
- Будівництво: Власне зведення стін, встановлення обладнання. Це може зайняти 1-2 роки.
- Тестування: Перевірка роботи всіх систем перед запуском. Ще 3-6 місяців.
Хоча є й винятки. Наприклад, команда Ілона Маска змогла побудувати один із таких об’єктів за 122 дні. Це досі вважається неймовірним досягненням.
Але коли будівництво завершується, ці об’єкти перетворюються на справжні фортеці. Високі паркани, системи захисту від вторгнень, цілодобова охорона, кібербезпека найвищого рівня, обмежений доступ, біометричні сканери, камери скрізь. Лише авторизовані особи можуть потрапити всередину, а кімнати з серверами – це взагалі “свята земля”, куди сторонніх не пускають без супроводу.
Де знайти “золото” для дата-центрів: влада, світло, вода
Вибір місця для дата-центру – це справжня наука, що поєднує багато факторів.
- Північна Вірджинія, США: Це як “кремнієва долина” для дата-центрів. Тут майже немає вільного місця, але будується все більше нових об’єктів. Дата-центри стали основним джерелом доходу для місцевого бюджету, дозволивши навіть знизити податки для мешканців.
- Фенікс, Чикаго, Орегон, Огайо: Ці штати стають все більш привабливим місцем для інвестицій завдяки наявності землі, дешевої електроенергії та води.
- Скандинавія та Північний Захід США: Тут багато чистої та стабільної енергії, що є ключовим фактором для дата-центрів.
Місцева влада, клімат, громада – всі ці фактори впливають на рішення про розміщення дата-центру. Цікавий момент: під час будівництва створюється багато робочих місць. Але коли дата-центр вже працює, обслуговувати його може лише невелика команда фахівців. На це місцева влада має зважати.
Запасний план: коли світло підводить, а генератори “димуть”
Чи замислювалися ви, що роблять дата-центри, коли вимикають світло? Майже всі великі дата-центри в США мають потужні дизельні генератори як резервне джерело живлення. Вони рідко вмикаються, але коли це трапляється, можуть забруднювати повітря. Тому зараз компанії активно тестують альтернативи: потужні акумулятори, газові турбіни, навіть ідеї з воднем та ядерною енергією.
Повторне використання тепла: як дата-центри стають “обігрівачами”
Одна з цікавих інновацій – це використання відпрацьованого тепла. Дата-центри генерують величезну кількість тепла, і замість того, щоб просто викидати, деякі компанії навчилися його використовувати. Наприклад, у Данії один із дата-центрів “Мета” постачає тепло до міської системи опалення, обігріваючи будинки тисяч людей. Це як знайти додатковий вихід зі ситуації, що здавалася лише проблемою.
Великі гравці: хто керує світом дата-центрів?
На ринку дата-центрів домінують кілька гігантів – так звані “гіперскейлери”. Це компанії, що володіють мережею величезних дата-центрів по всьому світу.
- Amazon Web Services (AWS): Має близько 31% ринку. Вони активно розвивають власні чіпи (tranium 2), щоб зменшити залежність від інших виробників.
- Microsoft Azure: Займає приблизно 24% ринку і планує інвестувати 80 мільярдів доларів у 2025 році.
- Google Cloud: На третьому місці з 11% ринку, інвестуючи 75 мільярдів доларів у свої дата-центри, використовуючи власні чіпи (TPU).
Крім них, на ринку присутні Oracle, Cloudflare, Meta та багато інших компаній.
Розвінчуємо міфи: або як насправді працює індустрія
У цій сфері існує багато міфів. Розглянемо найпоширеніші:
- Міф: Дата-центри спричиняють блекаути.
Реальність: Ні. Енергетичні компанії планують споживання заздалегідь, враховуючи потреби дата-центрів. - Міф: Дизельні генератори працюють весь час.
Реальність: Ні, вони використовуються лише в екстрених ситуаціях як резервне джерело живлення. - Міф: Усі дата-центри – “водолюби”.
Реальність: Ні. Існують різні системи охолодження – від повністю “сухих” до тих, що мінімізують використання води. Багато залежить від дизайну та місцевої політики.
Що далі? Майбутнє за “бетонною” хмарою
Штучний інтелект – це не абстракція. Це бетон, мідь, кремнієві чіпи, вода та електроенергія. Виклик полягає в тому, як швидко ми зможемо розбудовувати цю інфраструктуру, мінімізуючи вплив на навколишнє середовище та громади.
Коли наступного разу ви вводитимете запит до ChatGPT чи іншої подібної системи, пам’ятайте про велетенські, гарячі, але неймовірно розумні “міста” комп’ютерів, які працюють за лаштунками. Вони – серце цієї нової технологічної революції.
Підсумовуючи: Те, що ми називаємо “хмарою”, насправді є цілою інфраструктурою дата-центрів, яка стає все потужнішою і складнішою. Штучний інтелект прискорює цей процес, вимагаючи величезних ресурсів – енергії, води, простору. Але водночас він стимулює інновації в охолодженні, енергоефективності та використанні відпрацьованого тепла.
Що далі? Наша роль – бути свідомими користувачами, розуміти, що стоїть за кожним сервісом, та підтримувати прозорість і відповідальність у цій сфері. І, звісно, не слід забувати про бабусин борщ. Він ніколи не буде зайвим.
Якщо вам сподобалася ця подорож у глибини “хмари”, поставте лайк і підпишіться! До зустрічі в наступній історії!
