AI tốn điện vì để huấn luyện và vận hành một mô hình lớn, hàng nghìn chip phải chạy hết công suất liên tục, có khi nhiều tuần liền, và mỗi câu bạn hỏi cũng làm cả một cụm chip làm việc trong chốc lát. Gần như toàn bộ điện năng ấy cuối cùng biến thành nhiệt, nên trung tâm dữ liệu phải tốn thêm điện, và thường cả nước, để đưa lượng nhiệt đó ra ngoài.
Ở xứ nóng ẩm như Việt Nam, bài toán làm mát khó hơn những nơi khí hậu lạnh: không khí ngoài trời ít khi đủ mát để dùng trực tiếp, độ ẩm cao dễ gây đọng nước, mùa hè lại là lúc lưới điện căng nhất. Bài này giải thích từng mắt xích một cách dễ hiểu, không đưa số liệu thị trường, để bạn hiểu vì sao "AI ở trên mây" thật ra rất nặng ở dưới đất.
Từ một câu hỏi đến một hoá đơn điện
Khi bạn gõ một câu hỏi vào chatbot, câu hỏi đi qua mạng tới một trung tâm dữ liệu, nơi có những dãy tủ máy chủ xếp san sát, mỗi tủ chứa nhiều máy, mỗi máy gắn nhiều chip AI. Mô hình đọc câu hỏi, tính toán để viết ra từng chữ trả lời, rồi gửi ngược về. Mỗi chữ trả lời là một lượt các chip đọc qua khối trọng số khổng lồ và làm hàng tỉ phép nhân.
Một câu hỏi thì tốn ít điện, nhưng có rất nhiều người hỏi cùng lúc, cả ngày lẫn đêm. Thêm vào đó là việc huấn luyện: trước khi mô hình trả lời được ai, nó phải được dạy bằng cách cho chạy qua khối dữ liệu khổng lồ, lặp đi lặp lại, trên hàng nghìn chip trong thời gian dài. Huấn luyện là một khoản điện rất lớn dồn vào một lần; trả lời là khoản nhỏ nhưng kéo dài mãi.
Điện vào chip không biến mất. Theo định luật bảo toàn năng lượng, gần như tất cả biến thành nhiệt. Một tủ máy chủ AI có thể toả nhiệt như nhiều chiếc bếp điện bật cùng lúc, đặt trong một ô sàn chỉ vài bước chân vuông. Nếu không đưa nhiệt ra ngoài, chip sẽ tự giảm tốc để bảo vệ mình, rồi hỏng.
Vì thế, ngoài phần điện cho chip, trung tâm dữ liệu còn tiêu điện cho máy làm lạnh, quạt, bơm, hệ thống lưu điện dự phòng và chiếu sáng. Người trong ngành đo hiệu quả bằng tỉ lệ giữa tổng điện tiêu thụ và điện cho riêng máy tính: tỉ lệ càng gần một thì càng ít điện "phí" cho phần phụ trợ. Ở khí hậu nóng, giữ tỉ lệ này thấp khó hơn.
Một chi tiết hay bị bỏ qua: trung tâm dữ liệu cần điện ổn định tuyệt đối. Mất điện một giây cũng có thể làm hỏng một đợt huấn luyện hay làm gián đoạn dịch vụ. Vì vậy chúng thường có hai đường điện, hệ thống ắc quy và máy phát dự phòng, và chọn đặt ở nơi lưới điện mạnh.
Các cách làm mát trung tâm dữ liệu, từ quen đến mới
Điều hoà phòng máy. Cách quen thuộc nhất: thổi khí lạnh vào phòng, máy hút khí lạnh vào và thải khí nóng ra. Đơn giản nhưng tốn điện khi mật độ máy cao.
Dãy nóng, dãy lạnh. Xếp tủ máy quay mặt vào nhau để khí lạnh vào một phía, khí nóng ra phía kia, không trộn lẫn; cách sắp xếp đơn giản mà tiết kiệm đáng kể.
Quây kín lối đi. Che kín dãy nóng hoặc dãy lạnh bằng vách và mái để khí không thất thoát.
Tháp giải nhiệt dùng nước. Nước hấp thụ nhiệt rồi bay hơi một phần ở tháp trên mái; hiệu quả nhưng tốn nước.
Làm mát bằng không khí ngoài trời. Ở xứ lạnh dùng được nhiều tháng trong năm; ở Việt Nam thì ít khi đủ mát và quá ẩm.
Tấm làm mát gắn vào chip. Chất lỏng chảy qua một tấm kim loại áp sát chip, mang nhiệt đi trực tiếp; hợp với chip AI toả nhiệt rất lớn.
Ngâm máy trong chất lỏng cách điện. Cả bo mạch nằm trong bể chất lỏng không dẫn điện; làm mát rất tốt nhưng vận hành, bảo trì khác hẳn cách cũ.
Tận dụng nhiệt thải. Ở một số nơi nhiệt thải được dùng để sưởi hay sấy; ở xứ nóng thì ít chỗ cần nhiệt, khó tận dụng hơn.
Đặt gần nguồn nước lạnh. Có nơi dùng nước sông, nước biển sâu để làm mát; cần đánh giá kỹ tác động môi trường.
Điều khiển làm mát bằng chính AI. Dùng mô hình dự báo tải và nhiệt để điều chỉnh quạt, bơm hợp lý, giảm điện phụ trợ.
Thiết kế toà nhà chống nóng. Mái phản xạ nhiệt, tường cách nhiệt, hướng nhà hợp lý; chuyện của kiến trúc nhưng ảnh hưởng hoá đơn điện suốt đời công trình.
Khí hậu Việt Nam đặt ra bài toán gì
Nóng là thách thức đầu tiên, và ẩm là thách thức thứ hai mà người ngoài ngành ít nghĩ tới. Không khí ẩm khi gặp bề mặt lạnh sẽ đọng nước, giống như ly cà phê sữa đá đổ mồ hôi ngoài thành ly. Trong phòng máy, nước đọng là kẻ thù của mạch điện, nên hệ thống phải vừa làm lạnh vừa kiểm soát độ ẩm, tốn thêm năng lượng.
Mùa nồm ở miền Bắc, khi tường nhà đổ mồ hôi, là ví dụ dễ hình dung. Một phòng máy chủ nhỏ ở công ty mà không có điều hoà kiểm soát độ ẩm tử tế, đến mùa nồm có thể gặp lỗi lặt vặt khó hiểu. Với trung tâm dữ liệu lớn, chuyện này được thiết kế từ đầu, nhưng chi phí vận hành cao hơn nơi khô lạnh.
Nguồn điện là thách thức thứ ba. Mùa nắng nóng là lúc nhà nhà bật điều hoà, nhà máy chạy hết công suất, lưới điện căng nhất, cũng đúng là lúc trung tâm dữ liệu cần điện làm mát nhiều nhất. Vì thế, chuyện xây trung tâm dữ liệu lớn luôn đi kèm câu hỏi về nguồn điện, đường truyền tải, và ngày càng nhiều về điện mặt trời, điện gió.
Nước là thách thức thứ tư. Tháp giải nhiệt bay hơi nước liên tục. Ở những vùng mùa khô thiếu nước hay đồng bằng đang lo xâm nhập mặn, dùng nhiều nước cho làm mát là chuyện cần cân nhắc cùng cộng đồng địa phương. Công nghệ làm mát bằng chất lỏng tuần hoàn kín giúp giảm nước bay hơi, đổi lại đầu tư ban đầu cao hơn.
Mặt tích cực là Việt Nam có lợi thế về vị trí, nhu cầu dữ liệu trong nước tăng, và quy định về lưu trữ dữ liệu khiến nhiều doanh nghiệp muốn đặt máy trong nước. Cái khó là phải tính đúng chi phí làm mát và điện ngay từ thiết kế, không thể bê nguyên mẫu của xứ lạnh về.
Người dùng và doanh nghiệp nhỏ rút ra được gì
Dùng AI có chi phí môi trường thật. Không cần áy náy mỗi câu hỏi, nhưng cũng không nên dùng AI cho những việc vô bổ hàng loạt.
Chọn mô hình vừa đủ. Việc đơn giản như phân loại email không cần mô hình lớn nhất; mô hình nhỏ tốn ít tài nguyên hơn.
Tránh sinh ảnh, video hàng loạt rồi bỏ. Tạo ảnh và video tốn tài nguyên hơn nhiều so với tạo chữ.
Phòng máy nhỏ ở văn phòng cần điều hoà riêng. Đừng nhét máy chủ vào phòng kho không thông gió.
Kiểm soát độ ẩm mùa nồm. Máy hút ẩm hoặc điều hoà có chế độ khô cho phòng đặt máy.
Có bộ lưu điện. Mất điện đột ngột làm hỏng dữ liệu và ổ cứng; bộ lưu điện cho máy đủ thời gian tắt an toàn.
Vệ sinh bụi định kỳ. Bụi bám quạt và khe tản nhiệt làm máy nóng nhanh, nhất là ở nhà mặt phố.
Hỏi nhà cung cấp về nơi đặt máy chủ. Biết dữ liệu nằm ở đâu, có dự phòng điện thế nào.
Tắt máy thử nghiệm không dùng. Máy thuê theo giờ quên tắt là vừa tốn tiền vừa tốn điện.
Ưu tiên nhà cung cấp minh bạch về năng lượng. Khi có lựa chọn ngang nhau, chọn bên công khai cách họ dùng điện và nước.
Nhớ rằng nhiệt là mất mát. Máy càng nóng càng chạy kém và mau hỏng; làm mát tốt là tiết kiệm, không phải chi phí thừa.
Những câu hiểu sai về AI và điện năng
Đám mây không tốn tài nguyên. "Đám mây" là những toà nhà đầy máy chủ có thật, dùng điện và nước thật.
Chỉ huấn luyện mới tốn điện. Huấn luyện tốn dồn một lần, còn phục vụ hàng triệu câu hỏi mỗi ngày cộng lại cũng rất lớn.
Chip mới luôn tốn điện hơn. Chip mới thường làm được nhiều việc hơn trên mỗi đơn vị điện, dù tổng công suất mỗi chip có thể cao hơn.
Làm mát chỉ cần điều hoà to hơn. Với chip AI mật độ cao, thổi khí lạnh không còn đủ, phải đưa chất lỏng tới sát chip.
Dùng nước làm mát là xả nước thải nóng. Phần lớn nước bay hơi ở tháp giải nhiệt; tác động chính là lượng nước tiêu hao, không chỉ nhiệt.
Năng lượng tái tạo giải quyết hết. Điện mặt trời không có ban đêm, điện gió thất thường; trung tâm dữ liệu cần điện ổn định nên vẫn phải có nguồn nền và lưu trữ.
Việt Nam không hợp để đặt trung tâm dữ liệu. Khí hậu khó hơn nhưng làm được, miễn thiết kế đúng cho khí hậu nóng ẩm.
Một câu hỏi chatbot tốn như một bóng đèn sáng cả ngày. Những so sánh kiểu này lan truyền nhiều mà khó kiểm chứng, và thay đổi theo mô hình, theo thời điểm; nên đọc với sự thận trọng.
Tắt AI là cứu được môi trường. AI cũng giúp tối ưu lưới điện, dự báo thời tiết, giảm lãng phí; vấn đề là dùng đúng việc.
Máy chủ lạnh càng tốt. Làm lạnh quá mức là phí điện; máy chủ chịu được dải nhiệt nhất định, giữ đúng dải đó là tối ưu.
Chỉ trung tâm dữ liệu lớn mới cần lo. Phòng máy nhỏ ở văn phòng mới là nơi hay hỏng vì nóng, ẩm, bụi, mất điện.
Câu hỏi thường gặp
Trung tâm dữ liệu là gì?
Là toà nhà hoặc khu phòng chuyên đặt máy chủ, có điện dự phòng, làm mát, an ninh và đường truyền mạng tốc độ cao. Mọi dịch vụ trực tuyến, kể cả AI, đều chạy trên những máy chủ đặt ở các trung tâm như vậy.
Vì sao trung tâm dữ liệu dùng nhiều nước?
Nhiều hệ thống làm mát dùng tháp giải nhiệt, nơi nước hấp thụ nhiệt rồi bay hơi một phần để mang nhiệt đi. Lượng nước tiêu hao tuỳ thiết kế; hệ thống tuần hoàn kín dùng ít nước hơn nhưng đầu tư cao hơn.
Phòng máy chủ nhỏ ở công ty nên giữ nhiệt độ bao nhiêu?
Mỗi loại thiết bị có dải nhiệt độ và độ ẩm khuyến nghị trong tài liệu của nhà sản xuất; hãy theo đúng tài liệu đó. Nguyên tắc chung là ổn định, không quá nóng, không đọng ẩm và không làm lạnh quá mức gây phí điện.
Dùng AI có làm tăng hoá đơn điện nhà mình không?
Gần như không, vì việc tính toán diễn ra ở máy chủ của nhà cung cấp. Chỉ khi bạn tự chạy mô hình trên máy có card đồ hoạ mạnh nhiều giờ liền thì hoá đơn điện nhà mình mới tăng rõ.
Trung tâm dữ liệu có gây ô nhiễm tiếng ồn không?
Quạt và tháp giải nhiệt có thể gây tiếng ồn cho khu dân cư lân cận nếu thiết kế không tốt. Đây là một trong những điều cần đánh giá khi chọn địa điểm xây dựng.