Una battaglia geopolitica si sta scatenando sul futuro dell’IA. La chiave per vincerla è una rivoluzione energetica pulita.
Siamo nelle prime fasi di una competizione geopolitica per il futuro dell’intelligenza artificiale. I vincitori domineranno l’economia globale del XXI secolo.
Ma ciò che è stato troppo spesso tralasciato nella conversazione è che l’enorme richiesta di energia concentrata e costante da parte dell’IA rappresenta un’opportunità per scalare la prossima generazione di tecnologie energetiche pulite. Se ignoriamo questa opportunità, gli Stati Uniti si troveranno svantaggiati nella corsa al futuro dell’IA e della produzione di energia, cedendo la leadership economica globale alla Cina.
Per vincere la gara, gli Stati Uniti avranno bisogno di accedere a molta più energia elettrica per servire i data center. I data center di intelligenza artificiale potrebbero aggiungere alla rete l’equivalente di tre città di New York entro il 2026 e potrebbero più che raddoppiare la loro quota di consumo di elettricità negli Stati Uniti, raggiungendo il 9% entro la fine del decennio. L’intelligenza artificiale contribuirà quindi a un’impennata della domanda di energia elettrica che gli Stati Uniti non vedevano da decenni; secondo una recente stima, tale domanda – in precedenza piatta – sta crescendo di circa il 2,5% all’anno, con i data center che guidano ben il 66% dell’aumento.
I chip AI avanzati, affamati di energia, sono alla base di questa crescita. Per una query di ChatGPT sono necessari tre wattora di elettricità, rispetto ai soli 0,3 wattora di una semplice ricerca su Google. Questi requisiti di calcolo rendono i data center di intelligenza artificiale eccezionalmente densi di energia, richiedendo più energia per rack di server e ordini di grandezza di energia per piede quadrato rispetto alle strutture tradizionali. Sam Altman, CEO di OpenAI, ha riferito alla Casa Bianca la necessità di centri dati di IA con una capacità di cinque gigawatt, sufficiente ad alimentare oltre 3 milioni di case. Inoltre, i centri dati dell’intelligenza artificiale richiedono un’alimentazione costante e affidabile 24 ore su 24, sette giorni su sette, e sono operativi per il 99,999% dell’anno.
Le richieste di questi gigawatt alla rete elettrica stanno già accelerando molto più velocemente di quanto si possa fare per 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 per costruire le linee di trasmissione per spostare l’energia si estende ormai a un decennio. Un esempio delle sfide che comporta l’integrazione di nuove fonti di energia: Il fattore che ritarda maggiormente il riavvio della centrale nucleare di Three Mile Island, annunciato di recente dalla Constellation, non è l’impianto in sé, ma il tempo necessario per collegarlo alla rete.
La risposta riflessiva alla sfida di scalare la fornitura di energia elettrica pulita è stata quella di porre una falsa scelta: cedere il vantaggio degli Stati Uniti nell’IA o cedere il nostro impegno per l’energia pulita. Questa logica sostiene che l’unico modo per soddisfare la crescente domanda di energia dell’economia informatica comporterà l’espansione delle risorse energetiche tradizionali, come il gas naturale, e la conservazione delle centrali elettriche a carbone.
Le terribili implicazioni ecologiche di una maggiore dipendenza dai combustibili fossili sono chiare. Ma le implicazioni economiche e di sicurezza sono altrettanto gravi. Ulteriori investimenti nei combustibili fossili minacciano la nostra competitività nazionale, in quanto altri Paesi stanno facendo passi da gigante nelle tecnologie pulite che rappresentano la prossima generazione di opportunità economiche – mercati che si misurano in migliaia di miliardi.
La realtà è che le dimensioni e la densità di energia senza precedenti necessarie per l’IA richiedono un nuovo insieme di soluzioni di generazione, in grado di fornire energia affidabile 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 in quantità sempre maggiori. Sebbene i sostenitori dei combustibili tradizionali abbiano storicamente sottolineato la variabilità delle fonti rinnovabili, anche le fonti di energia che richiedono forniture di combustibile massicce, distribuite e soggette a interruzioni, come il gas naturale, non sono la risposta. In Texas, le centrali a gas naturale hanno causato il 70% delle interruzioni dopo una grave tempesta invernale alla fine del 2022. Con l’intensificarsi dei cambiamenti climatici, le interruzioni legate alle condizioni atmosferiche sono destinate ad aumentare.
Piuttosto che vedere una scelta tra la competitività dell’IA e il clima, vediamo l’urgente richiesta di densità energetica dell’IA come un’opportunità per dare il via a una serie di nuove tecnologie, sfruttando nuovi acquirenti e nuove strutture di mercato – posizionando gli Stati Uniti non solo per cogliere il futuro dell’IA, ma anche per creare i mercati per le tecnologie ad alta densità energetica che saranno necessarie per alimentarla.
L’incessante richiesta di potenza di calcolo da parte dei data center si sposa al meglio con una serie di nuove fonti di energia pulita e affidabile, attualmente in fase di rapida innovazione. Queste includono la fissione nucleare avanzata che può essere rapidamente utilizzata su piccola scala e l’energia geotermica di nuova 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 spazi relativamente ridotti, soddisfacendo la domanda di energia concentrata dell’AI. Hanno il potenziale per fornire energia di base stabile e affidabile, adatta alle operazioni 24 ore su 24 dei centri dati dell’IA. 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 utilizzate oggi.
I requisiti di densità di potenza dell’IA richiedono anche una nuova serie di miglioramenti dell’infrastruttura elettrica: conduttori avanzati per le linee di trasmissione che possono spostare fino a 10 volte la potenza in aree molto più piccole, infrastrutture di raffreddamento in grado di gestire il calore di grandi quantità di chip affamati di energia che ronzano l’uno accanto all’altro e trasformatori di nuova generazione che consentono l’uso efficiente di energia ad alta tensione. Queste tecnologie offrono significativi vantaggi economici ai data center di intelligenza artificiale, sotto forma di un maggiore accesso all’energia e di una minore latenza, e consentiranno una rapida espansione della nostra rete elettrica del XX secolo per soddisfare le esigenze del XXI secolo.
Inoltre, la convergenza delle tecnologie dell’intelligenza artificiale e dell’energia consentirà uno sviluppo e una scalabilità più rapidi di entrambi i settori. Nel settore delle energie pulite, l’IA funge da metodo di invenzione, accelerando il ritmo della ricerca e dello sviluppo per la progettazione di materiali di nuova generazione. È anche uno strumento per la produzione, che riduce l’intensità di capitale e aumenta il ritmo di scalabilità. L’intelligenza artificiale ci sta già aiutando a superare le barriere delle tecnologie energetiche di prossima generazione. Per esempio, i ricercatori di Princeton la stanno usando per prevedere ed evitare le instabilità del plasma che da tempo ostacolano le reazioni di fusione sostenute. Nel contesto geotermico e minerario, l’IA sta accelerando il ritmo e riducendo il costo della scoperta e dello sviluppo di risorse di livello commerciale. Altre aziende utilizzano l’IA per prevedere e ottimizzare le prestazioni delle centrali elettriche sul campo, riducendo notevolmente l’intensità di capitale dei progetti.
Storicamente, la diffusione di nuove tecnologie energetiche pulite ha dovuto fare affidamento sulle aziende di servizi pubblici, che sono notoriamente lente nell’adottare le innovazioni e nell’investire in progetti commerciali innovativi. Ora, però, l’intelligenza artificiale ha portato una nuova fonte di capitale per le tecnologie di generazione dell’energia: grandi aziende tecnologiche disposte a pagare un premio per l’energia pulita 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 e desiderose di muoversi rapidamente.
Questi “nuovi acquirenti” possono costruire ulteriore capacità pulita nel proprio giardino. Oppure possono mettere in campo strutture di mercato innovative per incoraggiare le aziende di servizi pubblici a lavorare in modo nuovo per scalare le nuove tecnologie. Ne stiamo già vedendo degli esempi, come l’accordo tra Google, lo sviluppatore geotermico Fervo e la società di servizi del Nevada NV Energy per garantire energia pulita e affidabile a un prezzo maggiorato per i centri dati. L’emergere di questi acquirenti non sensibili al prezzo ma al tempo può accelerare la diffusione delle tecnologie energetiche pulite.
Le implicazioni geopolitiche di questo nesso tra IA e clima sono chiare: i frutti socioeconomici dell’innovazione andranno ai Paesi che vinceranno sia la gara dell’IA che quella del clima.
Il Paese che sarà in grado di aumentare l’accesso a un’alimentazione di base affidabile attirerà l’infrastruttura dell’IA nel lungo periodo – e beneficerà dell’accesso ai mercati che l’IA genererà. Il Paese che per primo effettuerà questi investimenti sarà in vantaggio e il vantaggio si amplierà nel tempo con il rafforzamento del progresso tecnico e della produttività economica.
Oggi il tabellone delle energie pulite pende verso la Cina. Il Paese ha 37 centrali nucleari nell’ultimo decennio, mentre gli Stati Uniti ne hanno aggiunte due. La Cina sta spendendo due volte di più degli Stati Uniti nel campo della fusione nucleare, con equipaggi che lavorano essenzialmente 24 ore su 24 alla commercializzazione di questa tecnologia. Dato che la competizione per la supremazia dell’intelligenza artificiale si riduce alla scalata della densità di potenza, costruire una nuova flotta di centrali a gas naturale mentre il nostro principale concorrente costruisce un arsenale delle risorse energetiche più dense disponibili è come portare un coltello in uno scontro a fuoco.
Gli Stati Uniti e le aziende tecnologiche statunitensi all’avanguardia nell’economia dell’IA hanno la responsabilità e l’opportunità di cambiare questa situazione, sfruttando la domanda di energia dell’IA per scalare 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 innovazioni scientifiche e ingegneristiche. Lisa Hansmann è principal di Engine Ventures e in precedenza è stata assistente speciale del presidente nell’amministrazione Biden, occupandosi di politica economica e di implementazione.
