Siamo nelle prime fasi di una competizione geopolitica per il futuro dell’intelligenza artificiale. I vincitori domineranno l’economia globale nel 21° secolo. Tuttavia, ciò che spesso viene dimenticato in questa conversazione è che l’enorme domanda di energia concentrata e costante da parte dell’intelligenza artificiale rappresenta un’opportunità per ampliare la prossima generazione di tecnologie energetiche pulite.
Se ignoriamo questa possibilità, gli Stati Uniti si troveranno in una posizione di svantaggio nella corsa per il futuro dell’intelligenza artificiale e della produzione di energia, cedendo la leadership economica globale alla Cina.
Per vincere questa corsa, gli Stati Uniti avranno bisogno di molta più elettricità per alimentare i data center. I data center basati sull’intelligenza artificiale potrebbero aggiungere alla rete l’equivalente del carico di tre città di New York entro il 2026, potenzialmente più che raddoppiando la loro quota di consumo di elettricità negli Stati Uniti portandola al 9% entro la fine del decennio. L’intelligenza artificiale contribuirà a un aumento della domanda di energia che gli Stati Uniti non vedevano da decenni. Secondo una stima recente, questa domanda, precedentemente stabile, cresce di circa il 2,5% all’anno, e i data center rappresentano fino al 66% di questo aumento.
Dietro questa crescita ci sono chip IA avanzati e assetati di potere. Sono necessari tre wattora di elettricità per una query ChatGPT, rispetto a soli 0,3 wattora per una semplice ricerca su Google. Questi requisiti computazionali rendono i data center AI densi di energia, richiedendo più potenza per rack di server e ordini di grandezza in più di potenza per metro quadrato rispetto alle strutture tradizionali. Sam Altman, CEO di OpenAI, avrebbe suggerito alla Casa Bianca la necessità di data center AI con una capacità di cinque gigawatt, sufficiente per alimentare più di 3 milioni di case. Inoltre, i data center IA richiedono un’alimentazione stabile e affidabile 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e sono operativi per il 99,999% del tempo dell’anno.
Le richieste che questi utenti su scala gigawatt stanno ponendo alla rete elettrica stanno accelerando molto più velocemente di quanto possiamo espandere le strutture fisiche e politiche che supportano lo sviluppo dell’elettricità pulita. Ci sono più di 1.500 gigawatt di capacità in attesa di essere collegati alla rete, e il tempo necessario per costruire le linee di trasmissione per spostare tale energia dura ormai da un decennio. Un esempio delle sfide legate all’integrazione di nuove fonti energetiche: il principale fattore che ritarda il riavvio recentemente annunciato da Constellation della centrale nucleare di Three Mile Island non è la struttura in sé, ma il tempo necessario per collegarla alla rete.
La risposta istintiva alla sfida di aumentare la fornitura di elettricità pulita è stata quella di presentare una falsa scelta: cedere il vantaggio degli Stati Uniti nell’intelligenza artificiale o compromettere il nostro impegno per l’energia pulita. Questo ragionamento sostiene che l’unico modo per soddisfare la crescente domanda energetica dell’economia informatica comporterà l’espansione delle risorse energetiche esistenti come il gas naturale e la conservazione delle centrali a carbone.
Le disastrose implicazioni ecologiche di un maggiore affidamento sui combustibili fossili sono evidenti. Ma le implicazioni economiche e di sicurezza sono altrettanto gravi.
Ulteriori investimenti nei combustibili fossili minacciano la nostra competitività nazionale mentre altri paesi promuovono tecnologie pulite che rappresentano la prossima generazione di opportunità economiche: mercati misurati in trilioni di dollari.
La realtà è che la scala e la densità di potenza senza precedenti richieste per l’intelligenza artificiale richiedono una nuova serie di soluzioni di generazione in grado di fornire energia affidabile 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in quantità crescenti. Sebbene i sostenitori dei combustibili fossili abbiano storicamente sottolineato la variabilità delle energie rinnovabili, anche le fonti energetiche che richiedono forniture di carburante enormi, distribuite e ininterrotte, come il gas naturale, non sono la risposta. In Texas, gli impianti di gas naturale sono stati responsabili del 70% delle interruzioni a seguito di una forte tempesta invernale alla fine del 2022. Con l’intensificarsi dei cambiamenti climatici, è probabile che le interruzioni legate alle condizioni meteorologiche aumentino.
Piuttosto che vedere una scelta tra la competitività dell’IA e il clima, vediamo l’urgente domanda di densità energetica dell’IA come un’opportunità per promuovere una gamma di nuove tecnologie, traendo vantaggio da nuovi acquirenti e nuove strutture di mercato, posizionando gli Stati Uniti non solo per conquistare il futuro dell’intelligenza artificiale, ma per creare i mercati per le tecnologie ad alta densità energetica che saranno necessarie per alimentarla.
L’incessante domanda di potenza di calcolo da parte dei data center trova la soluzione migliore in una serie di nuove fonti di energia pulita e affidabile che stanno subendo una rapida innovazione. Questi includono la fissione nucleare avanzata, che può essere utilizzata rapidamente su piccola scala, e l’energia geotermica di prossima generazione, che può essere utilizzata ovunque e in qualsiasi momento. Un giorno, l’arsenale potrebbe includere la fusione nucleare come fonte di energia pulita quasi illimitata. Queste tecnologie possono produrre grandi quantità di energia in aree relativamente piccole, soddisfacendo la domanda energetica concentrata dell’intelligenza artificiale. Hanno il potenziale per fornire un’energia stabile e affidabile essenziale per le operazioni 24 ore su 24, 7 giorni su 7 dei data center AI. Mentre alcune di queste tecnologie (come la fusione) sono ancora in fase di sviluppo, altre (come la fissione avanzata e l’energia geotermica) sono pronte per essere implementate oggi.
Le richieste di densità energetica dell’intelligenza artificiale richiedono anche una nuova serie di miglioramenti delle infrastrutture elettriche, come conduttori avanzati per le linee di trasmissione, che possono spostare fino a 10 volte più energia su aree molto più piccole, infrastrutture di raffreddamento per gestire il calore generato da chip che consumano enormi quantità di energia. energia e trasformatori di prossima generazione che consentono l’uso efficiente dell’energia ad alta tensione. Queste tecnologie offrono vantaggi economici significativi ai data center IA sotto forma di maggiore accesso all’energia elettrica e riduzione della latenza e consentiranno la rapida espansione della nostra rete elettrica del 20° secolo per soddisfare le esigenze del 21° secolo.
Inoltre, la convergenza tra l’intelligenza artificiale e le tecnologie energetiche consentirà uno sviluppo e un’espansione più rapidi di entrambi i settori. Nel settore dell’energia pulita, l’intelligenza artificiale funge da metodo di invenzione, accelerando il ritmo della ricerca e dello sviluppo di materiali di prossima generazione. È anche uno strumento per il settore manifatturiero, riducendo l’intensità di capitale e aumentando il ritmo di espansione. Stiamo già utilizzando l’intelligenza artificiale per superare le barriere nelle tecnologie energetiche di prossima generazione. Ad esempio, i ricercatori di Princeton lo stanno utilizzando per prevedere ed evitare le instabilità del plasma, che da tempo rappresentano un ostacolo al mantenimento delle reazioni di fusione. Nel contesto dell’energia geotermica e mineraria, l’intelligenza artificiale sta accelerando la scoperta e lo sviluppo di risorse commerciali, oltre a ottimizzare le prestazioni degli impianti sul campo.
Storicamente, l’implementazione di nuove tecnologie energetiche pulite è dipesa dai servizi di pubblica utilità, che sono notoriamente lenti nell’adottare innovazioni e investire in progetti commerciali pionieristici. Ora, tuttavia, l’intelligenza artificiale ha portato una nuova fonte di capitale alle tecnologie di generazione di energia: grandi aziende tecnologiche disposte a pagare un premio per l’energia pulita 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e desiderose di muoversi rapidamente.
Questi “nuovi acquirenti” possono costruire ulteriore capacità di energia pulita nei propri territori o implementare strutture di mercato innovative per incoraggiare i servizi pubblici a lavorare in nuovi modi per ampliare queste tecnologie. Stiamo già assistendo ad esempi, come l’accordo tra Google, lo sviluppatore di energia geotermica Fervo e l’utility del Nevada NV Energy per garantire energia pulita e affidabile a un prezzo premium, destinata all’uso da parte dei data center. L’emergere di questi acquirenti sensibili al tempo ma insensibili al prezzo potrebbe accelerare la diffusione di tecnologie energetiche pulite.
Le implicazioni geopolitiche di questa connessione tra intelligenza artificiale e clima sono chiare: i frutti socioeconomici dell’innovazione affluiranno ai paesi che vincono sia la corsa all’intelligenza artificiale che quella climatica.
Il Paese in grado di espandere l’accesso a una fonte affidabile di energia di base attirerà le infrastrutture di intelligenza artificiale nel lungo termine e beneficerà dei mercati che l’intelligenza artificiale genererà. E il paese che effettuerà per primo questi investimenti sarà in vantaggio, e questo vantaggio si espanderà nel tempo, man mano che il progresso tecnico e la produttività economica si rafforzano a vicenda.
Oggi, la scorecard dell’energia pulita favorisce la Cina. Il Paese ha messo in funzione 37 impianti nucleari negli ultimi dieci anni, mentre gli Stati Uniti ne hanno aggiunti solo due. La Cina sta investendo il doppio degli Stati Uniti nella fusione nucleare, con squadre che lavorano praticamente 24 ore su 24 per commercializzare la tecnologia. Dato che la competizione per la supremazia dell’intelligenza artificiale si riduce alla scalabilità della densità energetica, costruire una nuova flotta di impianti di gas naturale mentre il nostro principale concorrente costruisce un arsenale delle fonti energetiche più dense disponibili è come portare un coltello in uno scontro a fuoco.
Gli Stati Uniti e le aziende tecnologiche americane, che sono in prima linea nell’economia dell’intelligenza artificiale, hanno la responsabilità e l’opportunità di cambiare questa situazione sfruttando le richieste di energia dell’intelligenza artificiale per ampliare la prossima generazione di tecnologie energetiche pulite. La domanda è: lo faranno?
Michael Kearney è socio accomandatario di Engine Ventures, una società che investe in startup che commercializzano scienza e ingegneria innovative. Lisa Hansmann è una direttrice di Engine Ventures e in precedenza è stata assistente speciale del presidente nell’amministrazione Biden, lavorando sulla politica economica e sull’attuazione.
( fonte:MIT Techonology Review )
