科学研究 - 联合国大学研究所报告：AI普及加重环境负担，需采取减缓措施

人工智能（AI）的发展日新月异，尤其是生成式AI的普及正在迅速改变我们的生活和工作方式。有观点认为，这场变革堪比18世纪后半叶的工业革命，可称之为“AI革命”。与此同时，支撑海量信息处理的数据中心的电力消耗已成为新的挑战。国际能源署（IEA）预测，到2030年全球数据中心电力消耗量将扩大至当前的2倍以上。

在此背景下，联合国大学水、环境与健康研究所（UNU-INWEH）发布了一份报告，指出人工智能不仅会因电力消耗增加温室气体排放量，还会增加水资源与土地资源的使用量，强调了采取环境对策的重要性，并提出了节省电力的生成式AI使用方法。在AI进步与便利性的背后，我们有必要关注那些容易被忽视的环境影响。

制造业与产业结构的四个历史发展阶段。有观点认为，当前已进入了“工业4.0”之后的“AI革命”阶段（供图：UNU-INWEH）

UNU-INWEH的报告就AI快速普及伴随的电力消耗增加、环境负荷问题及对策等提出了建议（供图：UNU-INWEH）

全球电力需求年均增长4%

IEA于2025年发布了两份关于AI快速普及与电力需求的报告。第一份为2月14日的《Electricity 2025》，其中估算2027年全球电力需求将以每年约4%的速度增长。报告还预测，2025年至2027年三年间的总增量合计约达3,500太瓦时（太为万亿，1太瓦时=10亿千瓦时），2027年全球电力总需求将达32,542太瓦时。

报告指出，除AI和电动汽车（EV）普及的影响以外，还包括5G通信网络和电气化工业设备的增加、空调用电需求增长等，全球社会正步入一个高度依赖电力的时代。例如，电力需求大幅增长的中国，除EV、太阳能电池板、电池、半导体制造外，空调以及数据中心的耗电量也在持续走高。

报告预测，这类电力需求增长的85%将来自中国、印度等新兴国家。另一方面，包括日本在内的发达国家仅占整体增长的15%。近年来，受各发达国家因推进节能政策等影响，用电需求一度趋于平稳，但预计今后将再度回升。尤其是美国，AI普及带来的数据中心需求被视为重要因素。

报告指出，预计到2027年为止新增的电力需求，基本都可依靠“低碳电源”来满足。太阳能和风能等可再生能源将持续扩容，法国等国家也将恢复核电利用。2025年可再生能源已超过煤电，煤电发电占比在21世纪首次跌破33%。但报告同时指出，中国和印度要实现完全脱碳仍需较长时间。

IEA报告《Electricity 2025》中的插图（供图：IEA）

支撑“AI革命”的电力

另一份IEA报告是2025年4月10日发布的《Energy and AI》。该报告作为首份全面分析AI与能源关系的报告而备受关注。报告开篇指出：“AI正如同曾经的电力一样，作为通用技术崛起”“原本作为学术研究对象的AI，在短短数年间已转变为拥有数万亿美元市场规模、吸引风险投资的巨大产业”。

AI模型训练与运行需要庞大的算力。为此，必须建设集成大量服务器、数据存储设备和网络设备的数据中心。报告预测，到2030年数据中心电力需求将增长至2倍以上，达到945太瓦时。

新增用电量绝大部分来自美国，居全球首位，其次是中国。报告指出，到2030年美国电力需求增量的一半将来自数据中心。到2035年全球数据中心电力需求较有可能出现的情景是达到约1200太瓦时，且这一增长将主要来自以美国为首的发达国家。

荷兰埃姆斯哈文谷歌数据中心，厂区周边配套风力发电设施（供图：UNU-INWEH）

报告还明确指出，AI得以快速普及，得益于超级计算机性能大幅提升、数据量爆发式增长以及算法创新，尤其是大型语言模型（LLM）的出现，使AI进入社会化应用阶段。可以说“AI革命” 实际上已经开始，支撑这场革命的电力需求增长已成必然。

报告举例称，生成一段文字约消耗1～2瓦时电量，高级推理模型消耗数瓦时，生成短视频则需消耗数十瓦时的电力。随着这类应用的扩大，一座大型数据中心消耗的电力约相当于10万户家庭的用电量，发达国家正在建设的超大规模数据中心最大电力消耗可达200万户家庭。

报告的一个特点是提出了“AI革命不只是一场数字化变革，同时也将催生电力革命”的观点。报告强调，AI未来发展如何，不仅取决于半导体的新研发，还受电网和发电设施等基础设施政策影响，AI与能源密不可分。

IEA报告《Energy and AI》中刊登的各国家与地区数据中心电力消耗实际值及到2030年的“基准情景”预测（供图：IEA）

数据中心基本结构示意图，配置有UPS、电网连接、应急发电机、冷却设备、通信线路等（供图：IEA）

温室气体、水和土地问题不容忽视

IEA的两份报告被国内外众多AI专家引用，围绕AI使用与能源环境问题的讨论也日益增多。在此背景下，UNU-INWEH于6月3日发布报告《AI能源利用带来的环境成本——碳、水与土地足迹》，警示AI对环境造成的负面影响正被忽视。

该报告的特点在于指出AI与能源环境问题不仅是电力消耗，还包括发电伴随的温室气体排放，同时，支撑AI爆发式扩展所需巨大基础设施的水和土地利用、废弃物等问题同样不可忽视。

该报告同时也提及AI和数据中心的电力消耗。报告估计，即使是2025年已消耗的电力也达到了约448太瓦时（4480亿千瓦时），相当于法国全年用电量，并预测到2030年将超过945太瓦时（与IEA预测值相同）。在此基础上，报告估算，发电所排放的温室气体换算为CO2当量约达4亿吨，相当于英国全年排放总量。

报告测算，为支撑AI相关电力需求的耗水量将达到9.3万亿升。这相当于东京都全年供水量的6倍。此外，报告指出到2030年发电设施等所需土地将超过1.4万平方公里，几乎相当于北爱尔兰的面积。报告还指出，到2030年AI相关基础设施每年可能产生高达250万吨的电子废弃物。

位于西班牙巴塞罗那的超级计算机“Mare Nostrum 5”。AI快速普及的背后是超级计算机性能的飞跃提升（供图：UNU-INWEH）

生成式AI的节能用法

生成式AI并非在用户手机或电脑内部进行响应，而是根据终端请求，由运营商在全球各地设置的大型数据中心服务器群进行海量处理后再返回终端。每当您终端的AI回答问题时，GPU服务器都会参与运算，这当然会消耗电力。

UNU-INWEH报告中一处值得关注的内容是，将减少生成式AI不必要输入作为一个节能的例子，并估算了减少 “谢谢”“麻烦你了”这类礼仪措辞时的节能效果。报告称，对话型生成式AI ChatGPT全球每日使用量预估达25亿次，若单次耗电0.42瓦时，全年耗电量将高达383吉瓦时。

仅通过将ChatGPT设为简洁回答模式，每年即可削减87～98吉瓦时，相当于撒哈拉以南非洲约76万人一年的用电量。报告建议，即便希望保持生成式AI对话的礼貌性，也应该意识到“尽量减少不必要的表述和多余交互将有助于减轻环境负担”。

报告发布之际，UNU-INWEH所长卡韦·迈达尼‌（Kaveh Madani）表示：“这份报告体现了联合国的决心，即在确保技术进步在尊重环境承载上限的前提下，提升人类的幸福。”

也有观点认为，AI会增加电力与能源消耗，进而“加剧环境恶化”。然而，试图阻止AI快速扩张并不现实。既然如此，就应该利用AI的力量来减轻环境负荷和应对环境问题。例如，在可再生能源应用中充分利用AI，分析气象数据调整因天气变动的发电量，或优化发电设施和电网运营等。地球环境承载能力存在上限，借助AI强大算力推动未来社会实现节能降耗，是十分合理的做法。