AI lãng phí hay tiết kiệm năng lượng?

AI đang “ngốn” năng lượng thế giới đến mức báo động

Sự bùng nổ các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), dịch vụ AI trên đám mây và hoạt động huấn luyện/truy vấn liên tục đã đẩy nhu cầu năng lượng lên nhanh. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các trung tâm dữ liệu toàn cầu tiêu thụ khoảng 415 terawatt-giờ (TWh) điện trong năm 2024, tương đương khoảng 1,5% tổng điện năng tiêu thụ toàn cầu.

Các trung tâm dữ liệu phải đáp ứng tiêu chí xanh thì mới giúp tiết kiệm năng lượng

IEA cảnh báo rằng nếu xu hướng mở rộng AI và các tải tính toán không được quản trị, tiêu thụ điện của trung tâm dữ liệu có thể tăng lên tới khoảng 945 TWh vào năm 2030 (khoảng 3% tổng tiêu thụ điện).

Một số phân tích báo chí và nghiên cứu ghi nhận AI chiếm tỉ trọng ngày càng lớn trong tổng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu: báo The Guardian dẫn nguồn cho biết AI có thể chiếm khoảng 20%–49% tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu vào thời điểm cuối 2024–2025 tùy cách tính. Ngay cả khi các con số khác nhau tùy phương pháp, xu hướng là rõ: tỉ trọng điện dành cho AI tăng nhanh.

Về quy mô từng tác vụ, việc huấn luyện một mô hình ngôn ngữ cỡ lớn có thể tiêu thụ hàng chục MWh tới vài chục GWh (một ước tính trích dẫn so sánh: khoảng 50 GWh cho một nhiệm vụ huấn luyện quy mô cực lớn), tương đương năng lượng dùng cho một thành phố trung bình trong vài ngày. Con số này còn phụ thuộc vào cấu trúc mô hình, số lần thử nghiệm và hạ tầng dùng (GPU/TPU, hiệu suất làm mát).

Goldman Sachs dự báo nhu cầu điện cho trung tâm dữ liệu (bao gồm AI) sẽ tăng mạnh — ước tính tăng ~165% so với năm 2023 vào cuối thập kỷ này nếu không có thay đổi lớn về hiệu suất. Trong kịch bản đó, AI là động lực chính kéo tăng trưởng nhu cầu năng lượng của trung tâm dữ liệu.

Nói tóm lại, dữ liệu chính thức (IEA) cùng nhiều phân tích độc lập đều chỉ ra AI đã và đang trở thành một trong những yếu tố đẩy tăng tiêu thụ năng lượng toàn cầu ở mảng hạ tầng số — nếu không có hành động quản trị năng lượng, con số này có thể tăng từ mức hiện tại (hàng trăm TWh) lên gần gấp đôi trong thập kỷ tới.

Dù vậy, AI cũng đang giúp thế giới tiết kiệm năng lượng một cách thiết thực

Điểm ít ai để ý: AI không chỉ “ngốn” điện — nó còn là công cụ mạnh để tiết kiệm và tối ưu năng lượng khi được triển khai đúng chỗ.

Trước hết, nó giúp tối ưu làm mát trung tâm dữ liệu để phục vụ chính nó. Google/DeepMind là ví dụ tiêu biểu. Họ triển khai mô hình machine-learning để điều khiển hệ thống làm mát tại trung tâm dữ liệu và báo cáo giảm khoảng 40% năng lượng tiêu thụ cho làm mát — một con số rất đáng kể, vì làm mát thường chiếm phần lớn tiêu thụ phụ trợ của trung tâm dữ liệu. Kết quả này đã được báo chí và các báo cáo kỹ thuật nêu rộng rãi.

Tiếp đó là tối ưu năng lượng tòa nhà và HVAC. Công ty BrainBox AI cùng một số dự án ứng dụng AI quản lý tòa nhà thương mại cho thấy tiêu thụ điện cho hệ thống điều hòa không khí (HVAC) giảm khoảng 10–16%; một tòa nhà ở Manhattan cho biết giảm 15,8% năng lượng HVAC và giảm khoảng 37 tấn CO₂/năm nhờ AI điều khiển.

Ngoài ra, AI giúp tiết kiệm trong công nghiệp và dây chuyền sản xuất. IEA và các nghiên cứu học thuật chỉ ra rằng áp dụng AI trong quản lý sản xuất, bảo trì dự đoán (predictive maintenance) và tối ưu vận hành có thể giảm từ vài phần trăm đến hàng chục phần trăm năng lượng tiêu thụ của nhà máy tùy ngành.

Quan trọng và rộng lớn hơn, AI giúp tiết kiệm trong lưới điện và năng lượng tái tạo. Nó giúp dự báo sản lượng năng lượng mặt trời/gió chính xác hơn, tối ưu điều phối pin lưu trữ và điều khiển tải (demand response). Nhiều nghiên cứu và thử nghiệm thực địa cho thấy AI-driven forecasting có thể tăng hệ số sử dụng nguồn tái tạo và giảm tổn thất, giúp lưới hoạt động hiệu quả hơn — gián tiếp giảm nhu cầu chạy các nhà máy nhiên liệu hóa thạch dự phòng.

Một bài đăng trên Nature Communications và các nghiên cứu tổng hợp cho thấy nếu AI được tích hợp sâu trong thiết kế, vận hành tòa nhà và quy hoạch đô thị, có thể đạt giảm năng lượng 8–19% trong ngành xây dựng tới giữa thế kỷ, thậm chí nhiều hơn trong kịch bản phối hợp chính sách xanh.

Cần cân bằng tăng trưởng AI và bền vững năng lượng

Sự thật là hai mặt đồng thời: AI đang tăng áp lực lên hệ thống năng lượng, đồng thời là công cụ mạnh để giảm tiêu thụ điện trong nhiều lĩnh vực thiết yếu (làm mát trung tâm dữ liệu, HVAC tòa nhà, tối ưu sản xuất, quản lý lưới, dự báo tái tạo).

Điều cần thiết phải phát triển AI song hành với tối ưu năng lượng — chẳng hạn dùng AI để điều khiển AI (green AI), áp dụng kiến trúc phần cứng tiết kiệm năng lượng, và đặt trung tâm dữ liệu gần nguồn năng lượng tái tạo như IEA khuyến nghị.

Việc triển khai nên ưu tiên nơi có tác động lớn, tập trung AI vào những bài toán tiết kiệm năng lượng ở quy mô lớn (lưới, công nghiệp, tòa nhà) sẽ cân bằng “chi phí năng lượng” do huấn luyện AI.

Các hãng công nghệ cần số liệu minh bạch về lượng điện tiêu thụ cho huấn luyện/inference và các chuẩn “carbon accounting” cho AI để ra quyết định đầu tư bền vững.

Bùi Tú