Колосс на электрических ногах

Компания xAI, созданная Илоном Маском, заявила в январе 2026 года о новом мегакластере для обучения нейросети Grok, потребляющем 1 ГВт электроэнергии. Суперкомпьютер, получивший название Collosus 2, состоит из 550 тыс. графических процессоров. В ближайшее время создатели обещают расширить кластер и довести его мощность до 2 ГВт.

Правда, эксперты утверждают, что сегодня энергопотребление этого центра значительно ниже заявленной тысячи мегаватт. Мощность системы охлаждения объекта скептики из Epoch AI по спутниковым фотографиями оценили в 350 МВт. Этого недостаточно для охлаждения 550 тыс. процессоров даже в зимнее время. Аналитики Epoch AI ожидают, что мощности 1 ГВт кластер достигнет к маю 2026 года.

Первую версию Colossus построили в 2024 году за рекордные 122 дня. Это был кластер из 100 тыс. процессоров NVIDIA H100, расположенный в Мемфисе, штат Теннесси, США. Он стал самым большим дата-центром для ИИ в мире. Для сравнения, Google и Meta (признана в РФ экстремистской организацией и запрещена) насчитывали тогда 90 и 70 тыс. чипов соответственно. Исходя из оборудования, производительность Colossus была выше, чем у суперкомпьютера Aurora, принадлежащего министерству энергетики США и считавшегося вторым в мире по скорости вычислений.

Скорость введения кластера в эксплуатацию была удивительной. Обычно на планирование подобных суперкомпьютеров уходит два-три года, потом еще около года — ​на закупку компонентов и установку. Кроме того, интеграция 100 тыс. процессоров ранее никогда не проводилась. Плюс к этому строительство такого большого и сложного дата-центра потребовало создания новой структуры коммуникаций и систем охлаждения. Первая версия Colossus имела мощность около 150 МВт, ее охлаждающая система была рассчитана на 3,7 млн литров воды в день. Такие запросы уже в 2024 году обеспокоили жителей Мемфиса. Однако недостаток электричества от местных электросетей владельцы кластера восполнили с помощью газовых генераторов, подключенных к мобильным подстанциям. Судя по спутниковым снимкам, для начала работы Colossus завезли 14 мобильных генераторов, работающих на природном газе, каждый из которых мог давать 2,5 МВт. Помимо этого, компания пообещала построить новую электростанцию. В октябре 2024 года в кластер добавили еще 50 тыс. процессоров NVIDIA H200, обладающих мощностью вдвое большей, чем Н100. К середине 2025 года количество чипов различной мощности увеличилось до 230 тыс.

Новый этап масштабирования кластера для Collosus 2 предусматривает установку 550 тыс. чипов. Для энергетической безопасности компания разместила в дата-центре 168 аккумуляторов суммарной мощностью до 150 МВт. Полученная система хранения электроэнергии позволяет не бояться отключений от сети, перепадов и перегрузок. Все объекты дата-центра подключены к системе мониторинга, отслеживающей в режиме реального времени их работу, контролирующей потребление электроэнергии, температуру, загрузку процессоров и другие важные параметры. Благодаря этой системе можно не только быстро выявлять неисправности, но и равномерно распределять нагрузку на оборудование для стабильной работы кластера. В дата-центре используются уникальная система прямого охлаждения процессоров, а также дополнительные вентиляционные установки, отводящие тепло от оборудования.

Кластер не только работает на обучение нейросети Grok, он также используется компаниями SpaceX (для анализа космических программ) и Tesla. Создатели суперцентра говорят о возможности задействования его мощностей в изучении климата, а также физических, астрономических, биологических и медицинских исследованиях.

В ближайшие годы xAI собирается увеличить количество процессоров в кластере до миллиона. В перспективе планируется предоставлять доступ к Colossus через API сторонним пользователям. Это даст возможность стартапам из разных стран, не имеющим собственной инфраструктуры, запускать на базе дата-центра свои модели. Если эти планы реализуются, компания станет лидером на рынке облачных услуг и обладательницей самой мощной языковой модели в мире.

Аппетиты ЦОДов растут
Рост количества центров обработки данных (ЦОДов) в разных странах ставит новые задачи перед энергетикой, которая, кажется, не готова к таким аппетитам IT-отрасли. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует: глобальный спрос на электроэнергию со стороны дата-центров увеличится более чем вдвое. К 2030 году он составит 945 ТВт·ч, а к 2035‑му — ​до 1300 ТВт·ч. Правда, это всего лишь 3 % от общего глобального энерго­потребления.

С 2024 по 2030 год запросы на электричество со стороны центров обработки данных будут ежегодно расти примерно на 15 % — ​почти в четыре раза быстрее, чем в остальных секторах экономики.

Прогнозируется, что спрос на электроэнергию для ЦОДов вырастет прежде всего в США, Китае и Европе. (80 % мирового роста спроса на электроэнергию в этой сфере придется на США и Китай; в Соединенных Штатах потребление вырастет на 130 % по сравнению с 2024 годом, в КНР — ​на 170 %.) В Юго-­Восточной Азии к 2030 году спрос на электричество для дата-центров может вырасти вдвое.

«Обучение нейронных сетей — ​наиболее энергозатратный этап в жизненном цикле ИИ-систем, поскольку оно требует обработки огромных массивов данных с использованием тысяч графических или тензорных процессоров, — ​рассказывает доцент кафедры „Региональная экономика и управление“ Уфимского государственного нефтяного технического университета Елена Шевалдина. — ​Фаза инференса (обработки данных и выдачи результата. — ​Прим. ред.) на единичный запрос требует лишь 0,3−0,5 Вт·ч, но при миллиардах ежедневных обращений ее кумулятивный вклад может превысить энергозатраты обучения, к 2027 году достигнув 80 % общего расхода ИИ. С ростом масштаба моделей инференс становится все более „энергоголодным“; например, один запрос к ChatGPT эквивалентен заряду смартфона, умноженному на миллиарды пользователей».

Для создания видео продолжительностью пять секунд модели ИИ используют энергию, равную работе микроволновой печи в течение часа, подсчитали в MIT Technology Report. Если кластеры, подобные Colossus, станут развивать другие лидеры мирового рынка ИИ, национальные энергетики столкнутся с серьезным дефицитом мощностей. Например, энергопотребление Лос-­Анджелеса (население почти 4 млн человек без учета агломерации) — ​около 2,4 ГВт, что сопоставимо с будущими аппетитами Colossus.

В американском штате Вайоминг может появиться ЦОД, потребляющий больше электроэнергии, чем все население штата (около 600 тыс. человек). Объект, который собираются построить энергетическая компания Tallgrass и разработчик ИИ-инфраструктуры Crusoe, будет иметь мощность 1,8 ГВт с возможностью расширения до 10 ГВт. Если планируемая максимальная мощность будет достигнута, годовое энергопотребление объекта составит 87,6 ТВт·ч в год. Это в два раза превышает нынешние возможности производства электроэнергии в штате. Поэтому центр будет работать также на автономной генерации, включая газовые турбины и возобновляемые источники. Кто будет использовать новый дата-центр, пока неизвестно, однако есть предположение, что он связан с проектом StarGate, о котором заявляла компания OpenAI. По крайней мере, эта компания уже строила похожий комплекс в Техасе для OpenAI и Oracle. Его нынешняя мощность приближается к 1 ГВт, как и кластера Colossus 2.

В поисках источников
Уже сейчас для питания ЦОДов в разных странах используют в качестве дополнительных источников газогенераторы. В США всплеск спроса на электроэнергию со стороны дата-центров инициировал повышенный интерес к генерации электричества на природном газе, который в этой стране считается достаточно дешевым. Производители газовых турбин говорят об увеличении количества заказов; несколько крупных американских операторов ЦОДов объявили о партнерстве с коммунальными и энергетическими компаниями, занимающимися разработкой газовых электростанций.

Использование газовых турбин кажется вполне оправданным с точки зрения скорости их развертывания. Их разработка и установка занимают в идеале один-два года, то есть примерно столько же, сколько строительство дата-центра. Кроме того, в странах с большим количеством газовых месторождений они коммерчески выгодны. Солнечные и ветровые системы с технической точки зрения не хуже, к тому же сегодня это одни из самых дешевых источников энергии. Однако получение разрешений на установку ветропарков может затянуть процесс строительства до пяти лет.

«Могут ли ВИЭ обеспечивать электроэнергией ЦОД? Да, но, как правило, в составе комбинированной схемы энергоснабжения, — ​объясняет ведущий специалист управления по технологическому развитию и взаимодействию с государственными органами АО "Росатом Возобновляемая энергия» Татьяна Оникиенко. — ​В пользу такого решения говорят как минимум два существенных фактора. Первый — ​экономический: на ряде рынков и при определенных условиях показатель LCOE (приведенная стоимость электроэнергии) для ветряных и солнечных электростанций во многих случаях конкурентоспособен по отношению к новым угольным и газовым объектам. Второй — ​сравнительно высокая скорость строительства. Срок ввода в эксплуатацию объектов возобновляемой генерации нередко составляет два-три года.

Ключевой вопрос при интеграции ВИЭ в такие проекты — ​переменчивый характер выработки. В связи с этим наиболее технологичным решением становится создание гибридных энергокомплексов. Речь идет о тандеме: ВИЭ плюс система накопления энергии. Мировая практика уже демонстрирует интересные технические подходы. Например, Китай активно развивает офшорную ветроэнергетику и параллельно рассматривает решения, при которых дата-центры размещаются в непосредственной близости от источников генерации. Такой подход потенциально позволяет сократить сетевые потери при передаче электроэнергии и использовать природную среду для повышения эффективности систем охлаждения. Правда, у медали есть и оборотная сторона. Агрессивная соленая среда — ​испытание для любой техники: затраты на защиту от коррозии становятся существенной статьей расходов и могут нивелировать часть эффекта, полученного за счет более эффективного охлаждения".

Конкурентоспособными также выглядят геотермальные источники энергии нового поколения. Например, Google в 2024 году заключил договор на поставку геотермальной энергии в Неваде от электростанции мощностью 150 МВт, но проект пока находится на стадии разработки. Компания Мeta и Microsoft подписали аналогичные соглашения по проектам геотермальных электростанций для своих дата-центров.

Угольные электростанции используются для питания дата-центров в Китае и Индии; об этих источниках задумались также в России и США. Они привлекательны с экономической точки зрения в тех местах, где выбросы углекислого газа низкие или отсутствуют. Однако сроки строительства таких станций достаточно велики. При этом они выделяют в два раза больше СО₂, чем газовые турбины.

Так что главная надежда — ​на атомную энергетику. Ее привлекательность — ​в низкоуглеродном следе и возможности масштабирования в зависимости от запросов дата-центров. Это понимают во всем мире. Так, компания Microsoft заключила 20‑летнее соглашение о закупке электроэнергии для перезапуска АЭС TMI 1 на мощности 880 МВт. Amazon подписала долгосрочное соглашение с Talen Energy о закупке электроэнергии для обеспечения работы ядерной электростанции, поддерживающей центр обработки данных проекта AWS. Компания также договорилась с Dominion Energy об изучении возможности разработки малых модульных реакторов для своих кластеров. В 2024 году Google подписала соглашение с Kairos Power о закупке энергии от ММР. Эти реакторы будут работать с использованием керамического топлива в виде шариков с системой охлаждения из расплавленной соли. Их парк общей мощностью 500 МВт планируется развернуть к 2035 году. TerraPower и американский разработчик ЦОДов Sabey Data Centers изучают возможность создания при дата-центрах натриевых электростанций. Holtec, EDF и Tritax также планируют построить передовые центры обработки данных, работающие на малых модульных реакторах, на бывшей угольной электростанции «Коттам» в Великобритании.

Всего в мире объявлено более чем о 20 проектах строительства малых модульных ядерных реакторов для нужд ЦОДов. Почти все они будут построены в США и заработают к 2030 году.

По прогнозам МЭА, возобновляемые источники смогут покрыть до 50 % энергии, необходимой ЦОДам, до 2030 года. Второе место разделят газ и уголь; роль атомной энергетики значительно усилится лишь после 2030 года.

Как утолить энергоголод
К запросам дата-центров не готовы и электросети. В большинстве стран они не отличаются ни гибкостью, ни мощностью и подвержены перегрузкам, что заставляет некоторые ЦОДы Великобритании, Германии, США и Нидерландов стоять в очереди на подключение. И это не единственная причина задержек; системным операторам не хватает ресурсов, отрасли — ​квалифицированных кадров. Строительство новых сетей занимает до восьми лет (такие сроки связаны с получением разрешений, самими работами и процессом закупки оборудования). По оценкам МЭА, ограничения со стороны электросетей могут задержать строительство около 20 % запланированных ЦОДов к 2030 году.

«Проблема слабых электросетей проявляется в очередях на подключение центров обработки данных: спрос на мощность опережает пропускные способности инфраструктуры. В США и Китае эта ситуация имеет свои особенности, обусловленные структурой энергосистем, регуляторными практиками и географией, — ​считает Е. Шевалдина. — ​В США дефицит достигает критических масштабов, ожидание подключения длится 4−8 лет. Причины — ​устаревшие сети, бюрократия в инстанциях, от которых зависит одобрение проектов, и рост тарифов для потребителей. Решение предлагает частный сектор. Это строительство собственных электростанций при центрах, партнерства с производителями малых ядерных реакторов и выбор площадок рядом с возобновляемыми источниками для минимизации сетевых потерь. В Китае проблема локализована в мегаполисах вроде Пекина и Шанхая, где введены жесткие лимиты на мощность из-за перегрузок, хотя ее общий запас в стране достигает 80−100 %. Централизованное планирование позволит быстро перемещать центры в провинции с избытком солнечной энергии, внедрять аккумуляторы для пиковых нагрузок и балансировать потоки между востоком и западом. Это обеспечит оперативное масштабирование без системных сбоев».

До сих пор дата-центры строились в регионах с необходимой инфраструктурой, рабочей силой и удобным регулированием. Это привело к тому, что в отдельных локациях были введены запреты на строительство новых ЦОДов. Так произошло, к примеру, в Амстердаме, Дублине, Сингапуре. Там власти ввели временные моратории на новые дата-центры, опасаясь проблем с электросетями и роста цен.

Еще одна проблема выглядит как парадокс. Цифровая индустрия может стать новым источником выбросов парниковых газов. К примеру, компания xAI уже столкнулась с двумя исками о загрязнении воздуха, которое, как считается, вызывают газогенераторы для дата-центров в штатах Теннесси и Миссисипи. Как пишут СМИ, местные жители жалуются также на шум, исходящий от работающей электростанции. Они считают, что компания незаконно установила в Colossus‑2 27 портативных метановых турбин, которые выбрасывают в атмосферу мелкодисперсные частицы, содержащие формальдегид и оксид азота. Эксперты называют наличие этих веществ в воздухе причиной роста заболеваний астмой, раком и респираторными расстройствами.

Многие IT-гиганты уже поставили цели по снижению углеродной нагрузки своих дата-центров. Для газогенераторов, например, предполагается использовать улавливатели углекислого газа. При этом, как считают в МЭА, вклад ЦОДов в общий глобальный объем выбросов СО₂ к 2030 году составит лишь около 1 %.

Есть проблемы и с охлаждением крупных дата-центров. Кроме того, что на него затрачивается большая доля потребляемой энергии, системы охлаждения еще и требуют огромного количества воды. Компания Microsoft попыталась снизить энергозатраты на охлаждение, поместив серверные стойки в морскую воду. Но эту технологию, видимо, придется признать неэффективной: оборудование ржавеет, расходы на его обслуживание слишком высоки.

Есть еще один способ использовать природные ресурсы для охлаждения ЦОДов. «Климат отдельных регионов, например российских, позволяет использовать условия внешней среды для охлаждения — ​фрикулинга, что снижает операционные затраты на электроэнергию», — ​считает директор департамента инженерных и мультимедийных систем КРОК Сергей Пауков.

Первые комплексные меры по устойчивому развитию ЦОДов стали принимать в Европе. В Закон об искусственном интеллекте, принятый в ЕС, например, внесено требование к разработчикам наиболее мощных моделей ИИ об обязательной оценке потребления энергии на этапах обучения, тонкой настройки и эксплуатации. В Евросоюзе также разработаны директивы, регламентирующие деятельность крупных ЦОДов мощностью свыше 500 КВт. Такие дата-центры должны вноситься в специальный реестр. В нем описываются их энергопотребление, методы охлаждения, использование возобновляемой энергии и т. п. Принимаются меры, стимулирующие разработчиков ИИ создавать модели с оптимизацией энергопотребления. Торговые регламенты устанавливают требования к энергоэффективности и экологичности оборудования для серверов и хранилищ данных, продаваемых на территории ЕС. Кроме того, есть проекты по использованию тепла, выделяемого дата-центрами. Его предлагают направлять на обогрев других объектов, например, городских ферм.